Prinsip penggerak motor stepper
Motor loncatan, disebut juga motor loncatan, merupakan motor yang sangat berkarakteristik, dapat mewujudkan pengendalian perpindahan, tetapi juga memiliki karakteristik presisi tinggi, kecepatan respon tinggi, dan keandalan, serta banyak digunakan dalam pengendalian industri, pengendalian otomotif, peralatan medis, instrumentasi, robotika, dan berbagai produk elektronik lainnya. Apa prinsip penggeraknya?
1. Prinsip kerja motor stepper:
Prinsip kerja motor stepper adalah mewujudkan putaran dengan mengendalikan perubahan arus kumparan pengkabelan, selama arus kumparan dikontrol pada frekuensi yang konstan maka motor dapat dibuat untuk mewujudkan putaran, sehingga mewujudkan pengendalian perpindahan yang tepat.
2. Prinsip penggerak motor stepper:
Prinsip penggerak motor stepper adalah mengubah sinyal pulsa menjadi sinyal arus yang dibutuhkan motor stepper, kemudian memasukkan sinyal arus tersebut ke motor stepper, motor stepper dapat mewujudkan putarannya.
3. Diagram skema penggerak motor stepper:
Skema penggerak motor stepper terutama terdiri dari catu daya, pengontrol, konverter pulsa, motor stepper dan driver, di mana catu daya terutama menyediakan daya DC, pengontrol terutama mengontrol frekuensi sinyal pulsa, konverter pulsa terutama mengubah sinyal pulsa menjadi sinyal arus, motor stepper menyelesaikan putaran melalui sinyal arus, dan pengemudi akhirnya memasukkan sinyal arus ke motor stepper.
Prinsip kerja penggerak motor stepper
Motor stepper memiliki berbagai aplikasi dalam sistem kontrol. Ini dapat mengubah sinyal pulsa menjadi perpindahan sudut, dan dapat digunakan sebagai roda rem elektromagnetik, diferensial elektromagnetik, atau generator perpindahan sudut.
Kadang-kadang motor stepper dilepas dari beberapa peralatan lama (motor ini umumnya tidak rusak) untuk digunakan untuk keperluan lain, umumnya perlu merancang driver sendiri. Makalah ini memperkenalkan motor stepper yang diambil dari printer Jepang kuno dan desain drivernya. Makalah ini pertama-tama memperkenalkan prinsip kerja motor stepper, dan kemudian memperkenalkan desain perangkat lunak dan perangkat keras drivernya.
1. prinsip pengoperasian motor stepper
Motor stepper adalah motor stepper empat-fasa, yang ditenagai oleh catu daya DC unipolar. Selama belitan setiap fasa motor stepper diberi energi sesuai dengan urutan waktu yang tepat, motor stepper dapat dibuat berputar selangkah demi selangkah. Gambar 1 adalah diagram skema prinsip pengoperasian motor stepper reaktif empat-fasa ini.
Pada awalnya saklar SB menyalakan catu daya, SA, SC, SD diputus, kutub magnet fasa B-dan rotor 0,3 gigi sejajar, pada saat yang sama, gigi 1,4 gigi rotor dan kutub magnet belitan fasa C,D{-menghasilkan gigi yang salah, gigi 2,5 dan kutub magnet belitan fasa D-A menghasilkan yang salah gigi.
Ketika saklar SC menghidupkan catu daya dan SB, SA dan SD diputuskan, rotor berputar akibat aksi garis gaya magnet antara garis gaya magnet belitan fasa C-dan gigi No. 1 dan No. 4, serta gigi No. 1 dan No. 4 serta kutub magnet dari Belitan fase C-sejajar. Sedangkan belitan fasa gigi 0, 3 dan A, B menghasilkan ketidaksejajaran, kutub magnet belitan fasa gigi 2, 5 dan A, D
dan kutub magnet fase A dan D belitan tidak sejajar. Dan seterusnya, catu daya berputar belitan empat-fasa A, B, C, D, rotor akan berputar sepanjang arah A, B, C, D.
Motor penggerak empat-fasa dapat dibagi menjadi mode pengoperasian empat-ketukan, empat-ketukan ganda, dan delapan-ketukan sesuai dengan urutan energi yang berbeda. Sudut langkah dari satu-empat ketukan dan dua kali-empat ketukan adalah sama, namun torsi rotasi dari satu-empat ketukan kecil. Sudut langkah mode pengoperasian delapan-ketukan adalah setengah dari sudut langkah-kuadrat tunggal dan-ganda-kuadrat, oleh karena itu, mode pengoperasian delapan-ketukan dapat mempertahankan torsi putaran yang tinggi dan meningkatkan akurasi kontrol.
Mode operasi empat-ketukan, dua kali lipat-ketukan, dan delapan-ketukan dari catu daya-pada waktu dan bentuk gelombang masing-masing ditunjukkan pada Gambar 2.a, b, c:
2. Berdasarkan prinsip rangkaian sistem driver motor stepper AT89C2051
Pulsa kontrol AT89C2051 dari port P1 keluaran P1.4 ~ P1.7, dibalik oleh 74LS14 ke 9014, diperkuat oleh kontrol 9014 dari sakelar fotolistrik, isolasi fotolistrik, oleh sinyal pulsa TIP122 tabung daya untuk amplifikasi tegangan dan arus, menggerakkan fase belitan motor stepper. Buat motor stepper dengan sinyal pulsa berbeda untuk maju, mundur, mempercepat, mengurangi kecepatan dan berhenti serta tindakan lainnya. L1 pada gambar untuk belitan fasa motor stepper. AT89C2051 memilih kristal frekuensi 22MHz, tujuan memilih kristal yang lebih tinggi adalah untuk meminimalkan dampak AT89C2051 pada siklus sinyal pulsa komputer host dengan cara 2.
RL1 ~ RL4 untuk resistansi internal belitan, resistor 50Ω adalah resistor eksternal, berperan dalam pembatasan arus, tetapi juga merupakan elemen untuk meningkatkan konstanta waktu loop. D1 ~ D4 untuk dioda kontinuitas, sehingga belitan motor dihasilkan oleh gaya gerak listrik terbalik melalui dioda kontinuitas (D1 ~ D4) dan redaman, sehingga melindungi tabung daya TIP122 dari kerusakan.
Dalam resistansi eksternal 50Ω yang paralel dengan kapasitor 200μF dapat meningkatkan muka pulsa arus yang disuntikkan ke belitan motor stepper, sehingga meningkatkan kinerja frekuensi-tinggi motor stepper. Resistor 200Ω yang dihubungkan secara seri dengan dioda kontinuitas dapat mengurangi konstanta waktu pengosongan rangkaian, sehingga ujung belakang pulsa arus pada belitan menjadi lebih curam dan waktu penurunan arus menjadi lebih kecil, yang juga berperan dalam meningkatkan kinerja frekuensi-tinggi.
3. Desain perangkat lunak
Pengemudi sesuai dengan kombinasi saklar celup yang berbeda KX, KY memiliki tiga mode kerja untuk dipilih:
Mode 1 adalah mode interupsi:P3.5 (INT1) adalah masukan pulsa loncatan, dan P3.7 adalah masukan pulsa maju dan mundur. Komputer bagian atas (PC atau mikrokontroler) dan driver dihubungkan melalui 2 jalur saja.
Mode 2 adalah mode komunikasi serial:komputer host (PC atau mikrokontroler) mengirimkan perintah kontrol ke driver, dan driver menyelesaikan proses kontrol sesuai dengan perintah kontrol.
Mode 3 adalah mode kontrol sakelar celup:motor penggerak dikendalikan langsung oleh kombinasi K1 hingga K5 yang berbeda.
Saat daya hidup atau tombol reset KR ditekan, AT89C2051 mendeteksi status sakelar celup KX dan KY terlebih dahulu, dan masuk ke mode kerja yang berbeda sesuai dengan kombinasi KX dan KY yang berbeda. Diagram blok aliran program dan program sumber untuk mode 1 diberikan di bawah ini.
Dalam penyusunan program, perhatian khusus harus diberikan pada penanganan motor stepper selama pergantian. Agar motor stepper dalam peralihan dapat lancar transisinya, tidak menghasilkan langkah yang salah, sebaiknya diatur pada setiap langkah bit bendera. Diantaranya, setiap bit unit 20H adalah bit bendera maju motor stepper; setiap bit dari unit 21H adalah bit bendera terbalik. Dalam rotasi maju, tidak hanya nilai bit bendera depan, tetapi juga pada saat yang sama pembalikan nilai bit bendera; dalam pembalikan yang sama. Dengan cara ini, ketika arah motor stepper berubah, dapat menjadi posisi terakhir sebagai titik awal gerakan mundur, untuk menghindari perubahan arah motor yang menghasilkan langkah yang salah.