El motor pas a pas és un motor de corrent continu sense escombretes, que es pot girar en petits angles, aquests angles es diuen passos. Generalment, el motor pas a pas utilitza 200 passos per completar la rotació de 360 graus, cosa que significa que gira 1,8 graus per pas. Motor pas a pas utilitzat en molts dispositius que necessiten un moviment de rotació precís, com ara robots, antenes, discs durs, etc. Podem girar el motor pas a pas a qualsevol angle particular donant-li les instruccions adequades.
Els motors pas a pas són bàsicament de dos tipus: unipolars i bipolars. El motor pas a pas unipolar generalment té cinc o sis cables, en què quatre cables són un extrem de quatre bobines d'estator, i l'altre extrem de les quatre bobines està lligat entre si, cosa que representa el cinquè cable, això s'anomena cable comú (punt comú). En general, hi ha dos fils comuns, formats mitjançant la connexió d’un extrem de les dues-dues bobines, tal com es mostra a la figura següent. El motor pas a pas unipolar és molt comú i popular per la seva facilitat d'ús.
Al motor pas a pas bipolar només hi ha quatre cables que surten de dos conjunts de bobines, vol dir que no hi ha cap cable comú.
El motor pas a pas està format per un estator i un rotador. L’estator representa les quatre bobines d’electroimants que romanen estacionàries al voltant del rotador i el rotador representa l’imant permanent que gira. Sempre que les bobines s’alimenten aplicant el corrent, es crea el camp electromagnètic, resultant la rotació del rotador (imant permanent). Les bobines s’han d’energitzar en una seqüència particular per fer girar el rotador. Basant-nos en aquesta "seqüència" podem dividir el mètode de treball del motor pas a pas unipolar en tres modes: mode de conducció Wave, mode de pas complet i mode de pas de pas.
Mode d'impulsió d'ona: en aquest mode s'energia una bobina a la vegada, les quatre bobines s'energia una rere l'altra. Produeix un parell inferior en comparació amb el mode de pas complet però el consum d'energia és menor. A continuació es mostra la taula per produir aquest mode mitjançant microcontrolador, vol dir que hem de donar la lògica 1 a les bobines de manera seqüencial.
|
Passos |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Mode Full Drive: en aquest cas, dues bobines s’energitzen alhora produint un parell elevat. El consum d’energia és superior. Hem de donar la lògica 1 a dues bobines al mateix temps, després a les dues bobines següents, etc.
|
Passos |
A |
B |
C |
D |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Mode Half Drive: en aquest mode una i dues bobines s’alimenten alternativament, vol dir que en primer lloc s’energia una bobina, després s’energia dues bobines, després s’energia una bobina i després dues, etc. Es tracta d’una combinació del mode d’acció total i d’ona, que s’utilitza per augmentar la rotació angular del motor.
|
Passos |
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 |
Motor pas a pas d'interfície amb microcontrolador 8051
La interfície amb 8051 és molt senzilla, només cal donar el 0 i l’1 als quatre cables del motor pas a pas segons les taules anteriors, en funció del mode que vulguem fer funcionar el motor pas a pas. I cal que connecteu dos cables a un subministrament adequat de 12 V (segons el motor pas a pas). Aquí hem utilitzat el motor pas a pas unipolar. Hem connectat quatre extrems de les bobines als primers quatre pins del port 2 de 8051 a través de l'ULN2003A.
8051 no proporciona prou corrent per accionar les bobines, de manera que hem d’utilitzar un controlador IC actual que és ULN2003A. ULN2003A és el conjunt de set parells de transistors Darlington NPN. El parell Darlington es construeix connectant dos transistors bipolars per aconseguir una amplificació de corrent elevada. A ULN2003A, 7 pins són pins d'entrada i 7 pins són pins de sortida, dos pins són de Vcc (font d'alimentació) i de terra. Aquí fem servir quatre pins d’entrada i quatre de sortida. També podem utilitzar IC L293D en lloc d’ULN2003A per a l’amplificació de corrent.
Cal esbrinar quatre cables de bobina i dos cables comuns amb molta cura, en cas contrari el motor no girarà. Podeu esbrinar-ho mesurant la resistència mitjançant un multímetre, el multímetre no mostrarà cap lectura entre els cables de dues fases. El cable comú i els altres dos cables de la mateixa fase haurien de mostrar la mateixa resistència, i els dos punts finals de les dues bobines de la mateixa fase mostraran la resistència dues vegades en comparació amb la resistència entre el punt comú i un punt final.
Resolució de problemes
Si el motor no gira O no vibra però no gira, haureu de comprovar la llista de verificació següent:
- Primer comproveu les connexions i el codi del circuit.
- Si el circuit i el codi estan bé, comproveu que el motor pas a pas obté una tensió d’alimentació adequada (generalment 12v), en cas contrari només vibra però no gira.
- Si el subministrament està bé, comproveu els quatre punts finals de la bobina connectats a ULN2003A. Primer trobeu els dos punts finals habituals i connecteu-los a 12v, després connecteu els quatre cables restants a ULN2003A i proveu totes les combinacions possibles fins que arrenci el motor. Si no els connecteu en l'ordre adequat, el motor només vibra en lloc de girar.
Aquí teniu el codi per al mode de pas d’ona i el mode de pas d’ona completa, podeu calcular fàcilment el valor de PORT P2 per al mode de mitja ona.