Controllo del motore passo-passo tramite microcontrollore AVR (Atmega)

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Una macchina elettrica quella converte l'energia elettrica in energia meccanica è chiamato un motore elettrico. Innanzitutto il motore elettrico è un semplice dispositivo elettrostatico creato dal monaco scozzese Andrew Gordon nel 1740. Ma nel 1821, Michael Faraday dimostrò la conversione dell'energia elettrica in energia meccanica.

I motori elettrici sono principalmente classificati in due categorie: motori AC e Motori DC . Anche in questo caso, ogni categoria è suddivisa in molti tipi. Molti carichi come mixer, macinacaffè, ventilatori, ecc., Elettrodomestici di uso più frequente in cui possiamo trovare diversi tipi di motori e questi possono essere azionati a velocità diverse con la fornitura di controllo della velocità dei motori. In questo articolo, discuteremo di uno dei principali tipi di motori CC, vale a dire Motore passo-passo e suo controllo utilizzando il microcontrollore.




Motore passo-passo

Un sincrono e motore CC senza spazzole che converte gli impulsi elettrici in movimenti meccanici e, quindi, ruota gradualmente con un certo angolo tra ogni fase per completare una rotazione completa è chiamato motore passo-passo. L'angolo tra le fasi di rotazione del motore passo-passo è definito come l'angolo passo-passo del motore.

Motore passo-passo

Motore passo-passo



I motori passo-passo sono classificati in due tipi in base al loro avvolgimento: motori passo-passo unipolari e motori passo-passo bipolari. Il motore passo-passo unipolare viene spesso utilizzato in molte applicazioni grazie alla sua facilità di funzionamento rispetto al motore passo-passo bipolare. Ma ci sono diversi tipi di motori passo-passo come il motore passo-passo a magneti permanenti, il motore passo-passo a riluttanza variabile e il motore passo-passo ibrido.

Controllo motore passo-passo

Il motore passo-passo può essere controllato con varie tecniche, ma qui stiamo discutendo il controllo del motore passo-passo usando un file Microcontrollore Atmega . L'89C51 è un microcontrollore di Famiglia di microcontrollori 8051 .

Schema a blocchi del controllo del motore passo-passo

Schema a blocchi del controllo del motore passo-passo

Lo schema a blocchi di un controllo di un motore passo-passo utilizzando un microcontrollore 8051 è mostrato nella figura con Alimentazione elettrica , microcontrollore, motore passo-passo e blocchi di interruttori di controllo.


2 metodi per progettare un circuito di controllo del motore passo-passo

Il controller del motore passo-passo è progettato utilizzando 8051 microcontrollori e circuito di commutazione per controllare la velocità del motore passo-passo. Il circuito dell'interruttore di controllo può essere progettato utilizzando interruttori a transistor o utilizzando il controller del motore passo-passo IC come ULN2003 al posto dei transistor.

1. Circuito di controllo utilizzando il controller del motore passo-passo IC

Il motore passo-passo unipolare può essere ruotato eccitando le bobine dello statore in sequenza. La sequenza di questi segnali di tensione applicati attraverso le bobine o i conduttori del motore è sufficiente per azionare il motore e quindi non è richiesto alcun circuito di pilotaggio per controllare la direzione della corrente nelle bobine dello statore.

Controllo motore passo-passo tramite IC

Controllo motore passo-passo tramite IC

Il motore passo-passo bifase è costituito da quattro fili terminali collegati alle bobine e due fili comuni collegati ai due conduttori terminali per formare due fasi. I punti comuni e le estremità delle due fasi sono collegati rispettivamente a massa o Vcc e ai pin del microcontrollore. Per la rotazione del motore, i punti finali delle due fasi devono essere eccitati. Principalmente viene applicata una tensione al primo punto finale della fase1 e un'ulteriore tensione viene applicata al primo punto finale della fase2 e così via.

Il motore passo-passo può essere azionato in diverse modalità come la modalità Wave Drive Stepping, Full Drive Stepping Mode e Half Drive Stepping Mode.

Modalità Wave Drive Stepping

Ripetendo la sequenza di cui sopra, il motore può essere ruotato in modalità wave-drive-stepping in senso orario o antiorario in base alla selezione dei punti finali. La tabella seguente mostra la sequenza delle fasi del segnale per la modalità wave-drive-stepping.

Modalità Wave Drive Stepping

Modalità Wave Drive Stepping

Modalità Stepping Full Drive

L'eccitazione simultanea dei due punti finali di fasi diverse consente di ottenere una modalità di azionamento completo. La tabella mostra la sequenza delle fasi del segnale per la modalità a passo pieno.

Modalità Stepping Full Drive

Modalità Stepping Full Drive

Modalità passo passo Half Drive

La combinazione dei passaggi dell'onda e delle modalità full-drive-stepping raggiunge una modalità half-drive-stepping. Pertanto, in questa modalità, l'angolo di passo è diviso a metà. La tabella mostra la sequenza di fase del segnale di una modalità a passo di metà azionamento.

Modalità passo passo Half Drive

Modalità passo passo Half Drive

In generale, l'angolo di passo dipende dalla risoluzione del motore passo-passo. La dimensione dei passi e il senso di rotazione sono direttamente proporzionali al numero e all'ordine della sequenza di input. La velocità di rotazione dell'albero dipende dalla frequenza della sequenza di ingresso. La coppia e il numero di magneti magnetizzati alla volta sono proporzionali.

Il motore passo-passo richiede una corrente di 60 mA, ma la corrente nominale massima del microcontrollore Atmega AT89C51 è 50 mA. Quindi, un controller del motore passo-passo IC è stato utilizzato per interfacciare il motore passo-passo con il microcontrollore per il trasferimento dei segnali.

2. Circuito dell'interruttore di controllo che utilizza transistor

L'alimentazione al circuito può essere fornita abbassando la tensione da 230V a 7.5V utilizzando un trasformatore step-down, quindi rettifica mediante ponte raddrizzatore con diodi . Questa uscita raddrizzata viene alimentata a un condensatore di filtro e quindi fatta passare attraverso il regolatore di tensione. L'uscita regolata a 5V è ottenuta dal regolatore di tensione. Il pin 9 di ripristino è collegato tra il condensatore e il resistore.

Circuito di controllo del motore passo-passo che utilizza transistor

Circuito di controllo del motore passo-passo che utilizza transistor

In generale, il motore passo-passo è costituito da quattro bobine come mostrato in figura. Quindi, per azionare il motore, sono necessari quattro circuiti di pilotaggio del motore. Invece di utilizzare il controller del motore passo-passo IC per azionare il motore, quattro transistor sono collegati come circuiti di pilotaggio rispettivamente a 21, 22, 23 e 24 pin del microcontrollore.

Se i transistor iniziano la conduzione, verrà creato un campo magnetico attorno alla bobina che causa la rotazione del motore. La velocità del motore passo-passo è direttamente proporzionale alla frequenza degli impulsi in ingresso. Un oscillatore a cristallo è collegato ai pin 18 e 19 per fornire una frequenza di clock del microcontrollore di circa 11,019 MHz.

Il tempo di esecuzione di qualsiasi istruzione può essere calcolato utilizzando la formula seguente

Tempo = ((C * 12)) / f

Dove C = numero del ciclo

E F = frequenza del cristallo

Di seguito è descritto uno dei circuiti basati sull'applicazione che utilizza un motore passo-passo per la rotazione del pannello solare.

Controllo del motore passo-passo mediante microcontrollore 8051 programmato

Progetto Sun Tracking Solar Panel è destinato a generare la massima quantità di energia regolando automaticamente il pannello solare. In questo progetto, un motore passo-passo controllato da un microcontrollore programmato della famiglia 8051 è interfacciato al pannello solare per mantenere la faccia del pannello solare sempre perpendicolare al sole.

Controllo del motore passo-passo tramite microcontrollore di Edgefxkits.com

Controllo del motore passo-passo tramite microcontrollore di Edgefxkits.com

Il microcontrollore programmato genera impulsi elettrici a intervalli regolari al motore passo-passo per la rotazione del pannello solare. Il driver IC viene utilizzato per azionare il motore passo-passo poiché il controller non è in grado di fornire i requisiti di alimentazione del motore.

Si prega di lasciare suggerimenti, feedback e domande postando commenti nella sezione commenti qui sotto. Faremo del nostro meglio per aiutarti tecnicamente per quanto riguarda questo articolo e sviluppo di progetti elettrici ed elettronici utilizzando il motore passo-passo.