Le moteur pas à pas est un moteur à courant continu sans balais, qui peut être tourné dans de petits angles, ces angles sont appelés étapes. Généralement, le moteur pas à pas utilise 200 pas pour effectuer une rotation de 360 degrés, ce qui signifie qu'il tourne de 1,8 degré par étape. Moteur pas à pas utilisé dans de nombreux appareils nécessitant un mouvement de rotation précis comme des robots, des antennes, des disques durs, etc. Nous pouvons faire tourner le moteur pas à pas à n'importe quel angle particulier en lui donnant les instructions appropriées.
Les moteurs pas à pas sont essentiellement de deux types: unipolaire et bipolaire. Le moteur pas à pas unipolaire a généralement cinq ou six fils, dans lesquels quatre fils sont une extrémité de quatre bobines de stator, et l'autre extrémité des quatre bobines est liée ensemble, ce qui représente le cinquième fil, c'est ce qu'on appelle le fil commun (point commun). Généralement, il y a deux fils communs, formés en connectant une extrémité des deux-deux bobines comme indiqué dans la figure ci-dessous. Le moteur pas à pas unipolaire est très courant et populaire en raison de sa facilité d'utilisation.
Dans le moteur pas à pas bipolaire, il n'y a que quatre fils sortant de deux ensembles de bobines, ce qui signifie qu'il n'y a pas de fil commun.
Le moteur pas à pas est composé d'un stator et d'un rotateur. Le stator représente les quatre bobines d'électroaimant qui restent stationnaires autour du rotateur, et le rotateur représente l'aimant permanent qui tourne. Chaque fois que les bobines sont excitées en appliquant le courant, le champ électromagnétique est créé, entraînant la rotation du rotateur (aimant permanent). Les bobines doivent être mises sous tension dans une séquence particulière pour faire tourner le rotateur. Sur la base de cette «séquence», nous pouvons diviser la méthode de travail du moteur pas à pas unipolaire en trois modes: mode d'entraînement d'onde, mode d'entraînement à pas complet et mode d'entraînement à demi-pas.
Mode Wave Drive: Dans ce mode, une bobine est excitée à la fois, les quatre bobines sont excitées l'une après l'autre. Il produit moins de couple par rapport au mode d'entraînement à pas complet, mais la consommation d'énergie est inférieure. Voici le tableau pour produire ce mode à l'aide d'un microcontrôleur, ce qui signifie que nous devons donner la logique 1 aux bobines de manière séquentielle.
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Pas |
UNE |
B |
C |
ré |
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1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
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2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
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3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
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4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Mode d'entraînement complet: dans ce cas, deux bobines sont alimentées en même temps, produisant un couple élevé. La consommation d'énergie est plus élevée. Nous devons donner Logic 1 à deux bobines en même temps, puis aux deux bobines suivantes et ainsi de suite.
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Pas |
UNE |
B |
C |
ré |
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1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
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2 |
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1 |
1 |
0 |
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3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
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4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Mode Half Drive: Dans ce mode, une et deux bobines sont alimentées en alternance, cela signifie d'abord qu'une bobine est sous tension, puis deux bobines sont sous tension, puis à nouveau une bobine est excitée puis à nouveau deux et ainsi de suite. Ceci est une combinaison du mode d'entraînement plein et onde, et utilisé pour augmenter la rotation angulaire du moteur.
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Pas |
UNE |
B |
C |
ré |
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1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
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2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
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3 |
0 |
1 |
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4 |
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1 |
1 |
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5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
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6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
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sept |
0 |
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0 |
1 |
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8 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Interfaçage du moteur pas à pas avec le microcontrôleur 8051
L'interfaçage avec 8051 est très facile, il suffit de donner le 0 et le 1 aux quatre fils du moteur pas à pas selon les tableaux ci-dessus en fonction du mode dans lequel nous voulons faire fonctionner le moteur pas à pas. Et le reste deux fils doivent être connectés à une alimentation 12v appropriée (en fonction du moteur pas à pas). Ici, nous avons utilisé le moteur pas à pas unipolaire. Nous avons connecté quatre extrémités des bobines aux quatre premières broches du port 2 de 8051 via l'ULN2003A.
8051 ne fournit pas assez de courant pour piloter les bobines, nous devons donc utiliser un CI pilote actuel qui est ULN2003A. ULN2003A est le réseau de sept paires de transistors NPN Darlington. La paire Darlington est construite en connectant deux transistors bipolaires pour obtenir une amplification à courant élevé. Dans ULN2003A, 7 broches sont des broches d'entrée et 7 broches sont des broches de sortie, deux broches sont pour Vcc (alimentation) et la masse. Ici, nous utilisons quatre broches d'entrée et quatre broches de sortie. Nous pouvons également utiliser L293D IC à la place de ULN2003A pour l'amplification de courant.
Vous devez trouver très soigneusement quatre fils de bobine et deux fils communs, sinon le moteur ne tournera pas. Vous pouvez le découvrir en mesurant la résistance à l'aide d'un multimètre, le multimètre ne montrera aucune lecture entre les fils de deux phases. Le fil commun et les deux autres fils dans la même phase doivent montrer la même résistance, et les deux points d'extrémité des deux bobines dans la même phase montreront la double résistance par rapport à la résistance entre le point commun et un point final.
Dépannage
Si votre moteur ne tourne OU ne vibre pas mais ne tourne pas, vous devez vérifier la liste de contrôle suivante:
- Vérifiez d'abord les connexions et le code du circuit.
- Si le circuit et le code sont corrects, vérifiez que le moteur pas à pas reçoit la tension d'alimentation appropriée (généralement 12 V), sinon il vibre mais ne tourne pas.
- Si l'alimentation est correcte, vérifiez les quatre points d'extrémité de la bobine qui sont connectés à ULN2003A. Commencez par trouver les deux points d'extrémité communs et connectez-les à 12v, puis connectez les quatre fils restants à ULN2003A et essayez toutes les combinaisons possibles jusqu'à ce que le moteur démarre. Si vous ne les connectez pas dans le bon ordre, le moteur vibre au lieu de tourner.
Voici le code pour le mode pas d'onde et le mode pas d'onde pleine, vous pouvez facilement calculer la valeur du PORT P2 pour le mode demi-onde.