Подключение шагового двигателя к микроконтроллеру.

Итак, шаговым двигателем называют электромеханическое устройство, преобразующее электрические сигналы в дискретные угловые перемещения вала. Т.е. перемещение происходит шагом на определенный угол, а скорость и количеством шагов мы уже управляем сами! Для управлением таких двигателей необходим контроллер и драйвер.

Шаговые двигатели находят применение у радиолюбителей в основном в такой сфере,как робототехника. Так же они вам непременно понадобятся, если вы хотите собрать ЧПУ станок или 3D принтер, почему нет!

 

В середине шагового двигателя находится зубчатое колесо - ротор, по краям - несколько электромагнитов с такими же зубцами. На рисунке видно, что когда зубцы колеса находятся в точности напротив верхнего электромагнита, зубцы правого и левого электромагнитов смещены на четверть расстояния между зубцами, а нижнего - на половину этого расстояния. Для поворота штока такого двигателя необходимо подключать питание к катушкам последовательно, при этом в одном направлении будет происходить вращение штока мотора по часовой стрелки, в другом против.

Шаговые двигатели можно разделить на две группы - биполярные и униполярные. Внешне они отличаются количеством подключаемых проводов - биполярные - 4 вывода, униполярные - 6 (иногда 5).

Униполярные двигатели  имеют две обмотки, от середины каждой обмотки сделан отвод. Это позволяет изменять направление магнитного поля, создаваемого обмоткой, простым переключением половинок обмотки.

Драйвер управления таким двигателем имеет 4 транзисторных ключа. Средние выводы обмоток могут быть объединены внутри двигателя, поэтому такой двигатель может иметь и 5 выводов.

Для приведения такого двигателя в движение необходимо последовательно выводить на порты логическую единицу в такой последовательности 1a,2a,1b,2b (для движения по часовой стрелки!). Диоды служат для защиты транзистора от выбросов обратного напряжения с мотора. 

Вместо транзисторных ключей удобно использовать микросхему ULN2003A.

Биполярный шаговый двигатель двигатель отличается от униполярного шагового двигателя тем, что полярность обмоток изменяется во время работы. Разом активируется половина обмоток, что обеспечивает в сравнении с униполярными шаговыми двигателями большую эффективность. При коммутации полумосты прикладывают к концам обмоток положительное или отрицательное напряжение.

Драйвер для такого удобно делать на микросхеме L293D.

int i;
for(i=1;i<=100;i++) // 100 шагов двигателя
{
PORTB.0 = 1;
PORTB.1 = 0;
PORTB.2 = 0;
PORTB.3 = 0;

delay_ms(20); // Задает скорость движения

PORTB.0 = 0;
PORTB.1 = 1;
PORTB.2 = 0;
PORTB.3 = 0;

delay_ms(20);

PORTB.1 = 0;
PORTB.2 = 0;
PORTB.3 = 1;
PORTB.4 = 0;

delay_ms(20);

PORTB.0 = 0;
PORTB.1 = 0;
PORTB.2 = 0;
PORTB.3 = 1;

delay_ms(20);
};

Видео работы: