Motor stepper adalah motor DC tanpa berus, yang dapat diputar dalam sudut kecil, sudut ini disebut langkah. Umumnya motor stepper menggunakan 200 langkah untuk menyelesaikan putaran 360 darjah, bermaksud putarannya 1.8 darjah setiap langkah. Motor stepper digunakan dalam banyak peranti yang memerlukan pergerakan putaran yang tepat seperti robot, antena, cakera keras dll. Kita dapat memutar motor stepper ke sudut tertentu dengan memberikan arahan yang tepat.
Motor stepper pada dasarnya adalah dua jenis: Unipolar dan Bipolar. Motor stepper unipolar umumnya mempunyai lima atau enam wayar, di mana empat wayar adalah satu ujung dari empat gegelung stator, dan hujung lain dari keempat gegelung itu diikat bersama yang mewakili wayar kelima, ini disebut wayar biasa (titik biasa). Umumnya terdapat dua wayar biasa, yang terbentuk dengan menghubungkan satu hujung dua-dua gegelung seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah. Motor stepper unipolar sangat umum dan popular kerana kemudahan penggunaannya.
Dalam motor stepper Bipolar hanya ada empat wayar yang keluar dari dua set gegelung, yang bermaksud tidak ada wayar biasa.
Motor stepper terdiri daripada stator dan rotator. Stator mewakili empat gegelung elektromagnet yang tetap pegun di sekitar pemutar, dan pemutar mewakili magnet kekal yang berputar. Setiap kali gegelung diberi tenaga dengan menggunakan arus, medan elektromagnetik dibuat, menghasilkan putaran pemutar (magnet kekal). Gegelung harus diberi tenaga dalam urutan tertentu untuk membuat pemutar berputar. Berdasarkan "urutan" ini kita dapat membahagikan kaedah kerja motor stepper Unipolar dalam tiga mod: Mod pemacu gelombang, mod pemacu langkah penuh dan mod pemacu setengah langkah.
Mod pemacu gelombang: Dalam mod ini satu gegelung dihidupkan pada satu masa, keempat gegelung dihidupkan satu demi satu. Ia menghasilkan tork yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan mod pemacu langkah penuh tetapi penggunaan kuasa lebih sedikit. Berikut adalah jadual untuk menghasilkan mod ini menggunakan mikrokontroler, yang bermaksud kita perlu memberikan Logik 1 pada gegelung secara berurutan.
|
Langkah-langkah |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Mod Pemacu Penuh: Dalam ini, dua gegelung dihidupkan sekaligus menghasilkan tork yang tinggi. Penggunaan kuasa lebih tinggi. Kita perlu memberikan Logik 1 hingga dua gegelung pada masa yang sama, kemudian ke dua gegelung seterusnya dan seterusnya.
|
Langkah-langkah |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Mod Half Drive: Dalam mod ini satu dan dua gegelung diaktifkan secara bergantian, bermaksud pertama satu gegelung dihidupkan kemudian dua gegelung diaktifkan kemudian sekali lagi satu gegelung dihidupkan kemudian dua lagi, dan seterusnya. Ini adalah gabungan mod pemacu penuh dan gelombang, dan digunakan untuk meningkatkan putaran sudut motor.
|
Langkah-langkah |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
4 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
7 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
8 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Interfacing Stepper Motor dengan 8051 Microcontroller
Interface dengan 8051 sangat mudah, kita hanya perlu memberikan 0 dan 1 ke empat wayar motor stepper mengikut jadual di atas bergantung pada mod mana yang kita mahu jalankan motor stepper. Selebihnya, dua wayar harus disambungkan ke bekalan 12v yang betul (bergantung pada motor stepper). Di sini kita telah menggunakan motor stepper unipolar. Kami telah menghubungkan empat hujung gegelung ke empat pin pertama port 2 dari 8051 melalui ULN2003A.
8051 tidak memberikan arus yang cukup untuk menggerakkan gegelung jadi kita perlu menggunakan IC pemacu semasa yang ULN2003A. ULN2003A adalah susunan tujuh pasangan transistor NPN Darlington. Pasangan Darlington dibina dengan menghubungkan dua transistor bipolar untuk mencapai penguatan arus tinggi. Di ULN2003A, 7 pin adalah pin input dan 7 pin adalah pin output, dua pin adalah untuk Vcc (bekalan kuasa) dan Ground. Di sini kita menggunakan empat input dan empat pin output. Kami juga boleh menggunakan L293D IC sebagai pengganti ULN2003A untuk penguatan semasa.
Anda perlu mengetahui empat wayar gegelung dan dua wayar biasa dengan berhati-hati jika tidak motor tidak akan berpusing. Anda dapat mengetahuinya dengan mengukur rintangan menggunakan multimeter, multimeter tidak akan menunjukkan pembacaan antara wayar dua fasa. Kawat biasa dan dua wayar lain dalam fasa yang sama harus menunjukkan rintangan yang sama, dan titik akhir kedua gegelung dalam fasa yang sama akan menunjukkan rintangan dua kali ganda berbanding dengan rintangan antara titik sepunya dan satu titik akhir.
Penyelesaian masalah
Sekiranya motor anda tidak berputar ATAU bergetar tetapi tidak berputar, maka anda mesti menyemak senarai semak berikut:
- Periksa dahulu sambungan dan kod litar.
- Sekiranya litar dan kodnya baik, pastikan motor stepper mendapat voltan bekalan yang betul (umumnya 12v), jika tidak, ia hanya bergetar tetapi tidak berputar.
- Sekiranya bekalan baik, periksa empat titik akhir gegelung yang bersambung dengan ULN2003A. Mula-mula cari dua titik akhir biasa dan sambungkannya ke 12v, kemudian sambungkan baki empat wayar ke ULN2003A dan cuba setiap kemungkinan kombinasi sehingga motor bermula. Sekiranya anda tidak menghubungkannya dengan betul maka motor hanya bergetar dan bukannya berputar.
Berikut adalah kod untuk mod langkah gelombang dan mod langkah gelombang penuh, anda dapat dengan mudah mengira nilai untuk PORT P2 untuk mod separuh gelombang.