その電気機械電気エネルギーを変換します機械的エネルギーへの変換は電気モーターと呼ばれます。何よりもまず電気モーターは、1740年代にスコットランドの僧侶アンドリューゴードンによって作成された単純な静電装置です。しかし1821年、マイケルファラデーは電気エネルギーから機械エネルギーへの変換を実証しました。

電気モーターは主に2つのカテゴリーに分類されます：ACモーターと DCモーター。繰り返しますが、各カテゴリは多くのタイプに細分されます。ミキサー、グラインダー、ファンなどの多くの負荷は、さまざまなタイプのモーターを見つけることができ、モーターの速度制御機能を使用してさまざまな速度で操作できる、最も頻繁に使用される家電製品です。この記事では、DCモーターの主要なタイプの1つ、つまりステッピングモーターとその制御マイクロコントローラを使用します。

ステッピングモーター

同期およびブラシレスDCモーター電気パルスを機械的な動きに変換し、各ステップ間で一定の角度で段階的に回転して完全な回転を完了するものをステッピングモーターと呼びます。ステッピングモーターの回転ステップ間の角度は、モーターのステッピング角度と呼ばれます。

ステッピングモーター

ステッピングモーターは、巻線によって、ユニポーラステッピングモーターとバイポーラステッピングモーターの2つのタイプに分類されます。ユニポーラステッピングモーターは、バイポーラステッピングモーターに比べて操作が簡単なため、多くのアプリケーションで頻繁に使用されます。ただし、永久磁石ステッピングモーター、可変リラクタンスステッピングモーター、ハイブリッドステッピングモーターなど、さまざまなタイプのステッピングモーターがあります。

ステッピングモーター制御

ステッピングモーターはさまざまな手法で制御できますが、ここではステッピングモーターの制御について説明します。 Atmegaマイクロコントローラー。 89C51はのマイクロコントローラーです 8051マイクロコントローラファミリ。

ステッピングモーター制御のブロック図

8051マイクロコントローラを使用したステッピングモーター制御のブロック図を次の図に示します。電源、マイクロコントローラー、ステッピングモーター、制御スイッチブロック。

ステッピングモーター制御回路を設計する2つの方法

ステッピングモーターコントローラーは設計されています 8051マイクロコントローラーを使用ステッピングモーターの速度を制御するためのスイッチング回路。制御スイッチ回路は、以下を使用して設計できます。トランジスタスイッチまたは、トランジスタの代わりにULN2003などのステッピングモーターコントローラーICを使用します。

1.ステッピングモーターコントローラーICを使用した制御回路

ユニポーラステッピングモーターは、固定子コイルに順番に通電することで回転させることができます。モーターコイルまたはリード間に印加されるこれらの電圧信号のシーケンスは、モーターを駆動するのに十分であり、したがって、固定子コイルの電流の方向を制御するためのドライバー回路は必要ありません。

ICを使用したステッピングモーター制御

二相ステッピングモーターは、コイルに接続された4本のエンドワイヤーと、2つのエンドリードに接続された2本の共通ワイヤーで構成され、2相を形成します。 2相の共通点と終点は、それぞれグランドまたはVccピンとマイクロコントローラピンに接続されています。モーターを回転させるには、2つのフェーズの端点に通電します。主に、フェーズ1の最初のエンドポイントに電圧が印加され、フェーズ2の最初のエンドポイントにさらに電圧が印加されます。

ステッピングモーターは、ウェーブドライブステッピングモード、フルドライブステッピングモード、ハーフドライブステッピングモードなどのさまざまなモードで操作できます。

“どのタイプの無線技術がマイクロ波電波を使用してデータを送信しますか？ ”

ウェーブドライブステッピングモード

上記の手順を繰り返すことにより、エンドポイントの選択に基づいて、モーターを時計回りまたは反時計回りのいずれかの方向にウェーブドライブステッピングモードで回転させることができます。次の表は、ウェーブドライブステッピングモードの信号位相シーケンスを示しています。

ウェーブドライブステッピングモード

フルドライブステッピングモード

異なるフェーズの2つのエンドポイントを同時にオンにすると、フルドライブステッピングモードが実現します。この表は、フルドライブステッピングモードの信号位相シーケンスを示しています。

フルドライブステッピングモード

ハーフドライブステッピングモード

ウェーブのステップとフルドライブステッピングモードの組み合わせにより、ハーフドライブステッピングモードが実現します。したがって、このモードでは、ステッピング角度は半分に分割されます。この表は、ハーフドライブステッピングモードの信号位相シーケンスを示しています。

ハーフドライブステッピングモード

一般に、ステッピング角度はステッピングモーターの分解能に依存します。ステップのサイズと回転方向は、入力シーケンスの数と順序に正比例します。シャフトの回転速度は、入力シーケンスの周波数に依存します。トルクと一度に磁化される磁石の数は比例します。

ステッピングモーターには60mAの電流が必要ですが、AtmegaマイクロコントローラーAT89C51の最大定格電流は50mAです。そのため、信号を転送するためにステッピングモーターをマイクロコントローラーに接続するためにステッピングモーターコントローラーICが使用されます。

2.トランジスタを使用した制御スイッチ回路

回路への電力供給は、降圧トランスを使用して電圧を230Vから7.5Vに降圧し、次に降圧することによって行うことができます。ダイオード付きブリッジ整流器による整流。この整流された出力はフィルタコンデンサに供給され、電圧レギュレータを通過します。 5Vの安定化出力は、電圧レギュレータから得られます。リセットピン9はコンデンサと抵抗の間に接続されています。

トランジスタを使用したステッピングモーター制御回路

一般的に、ステッピングモーターは図に示すように4つのコイルで構成されています。したがって、モーターを駆動するには、4つのモータードライバー回路が必要です。ステッピングモーターコントローラーICを使用してモーターを駆動する代わりに、マイクロコントローラーの21、22、23、24ピンにそれぞれ4つのトランジスターをドライバー回路として接続します。

トランジスタが導通を開始すると、コイルの周りに磁界が発生し、モーターが回転します。ステッピングモーターの速度は、入力パルス周波数に正比例します。水晶発振器がピン18と19に接続され、約11.019MHzのマイクロコントローラークロック周波数を提供します。

任意の命令の実行時間は、次の式を使用して計算できます。

時間=（（C * 12））/ f

ここで、C =サイクル数

そしてF =水晶周波数

ソーラーパネルを回転させるためにステッピングモーターを使用するアプリケーションベースの回路の1つを以下に説明します。

プログラムされた8051マイクロコントローラーを使用したステッピングモーター制御

サントラッキングソーラーパネルプロジェクトソーラーパネルを自動的に調整することにより、最大量のエネルギーを生成することを目的としています。このプロジェクトでは、8051ファミリのプログラムされたマイクロコントローラによって制御されるステッピングモーターがソーラーパネルに接続され、ソーラーパネルの面が常に太陽に対して垂直に保たれます。