8051 माइक्रोकंट्रोलर के साथ स्टेपर मोटर इंटरफेसिंग

स्टेपर मोटर ब्रशलेस डीसी मोटर है, जिसे छोटे कोणों में घुमाया जा सकता है, इन कोणों को स्टेप्स कहा जाता है। आम तौर पर स्टेपर मोटर 360 डिग्री रोटेशन को पूरा करने के लिए 200 चरणों का उपयोग करती है, इसका मतलब है कि प्रति चरण 1.8 डिग्री घूमती है। स्टेपर मोटर का उपयोग कई उपकरणों में किया जाता है जिन्हें सटीक घूर्णी गति की आवश्यकता होती है जैसे रोबोट, एंटेना, हार्ड ड्राइव आदि। हम इसे उचित निर्देश देकर किसी विशेष कोण पर स्टेपर मोटर को घुमा सकते हैं।

स्टेपर मोटर्स मूल रूप से दो प्रकार के होते हैं: एकध्रुवीय और द्विध्रुवी। यूनीपोलर स्टेपर मोटर में आम तौर पर पांच या छह तार होते हैं, जिसमें चार तार चार स्टेटर कॉइल के एक छोर होते हैं, और सभी चार कॉइल के दूसरे छोर को एक साथ बांधा जाता है जो पांचवें तार का प्रतिनिधित्व करता है, इसे कॉमन वायर (सामान्य बिंदु) कहा जाता है। आम तौर पर दो आम तार होते हैं, जो दो-दो कॉइल के एक छोर को जोड़कर बनते हैं जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है। उपयोग में आसानी के कारण यूनिपोलर स्टेपर मोटर बहुत ही सामान्य और लोकप्रिय है।

में द्विध्रुवी स्टेपर मोटर सिर्फ चार कॉयल के दो सेट से बाहर आ रही तारों नहीं है, इसका मतलब है कोई आम तार कर रहे हैं।

स्टेपर मोटर एक स्टेटर और एक रोटेटर से बना है। स्टेटर चार इलेक्ट्रोमैग्नेट कॉइल्स का प्रतिनिधित्व करता है जो रोटेटर के चारों ओर स्थिर रहता है, और रोटेटर स्थायी चुंबक का प्रतिनिधित्व करता है जो घूमता है। जब भी करंट लगाने से कॉइल सक्रिय होता है, तो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनता है, जिसके परिणामस्वरूप रोटेटर (स्थायी चुंबक) का रोटेशन होता है। रोटेटर को घुमाने के लिए कोयल्स को एक विशेष अनुक्रम में सक्रिय किया जाना चाहिए। इस "अनुक्रम" के आधार पर हम यूनिपोलर स्टेपर मोटर की कार्य विधि को तीन मोडों में विभाजित कर सकते हैं: वेव ड्राइव मोड, फुल स्टेप ड्राइव मोड और हाफ स्टेप ड्राइव मोड।

वेव ड्राइव मोड: इस मोड में एक समय में एक कॉइल एनर्जेटिक होता है, सभी चार कॉइल एक के बाद एक एनर्जेटिक होते हैं। यह फुल स्टेप ड्राइव मोड की तुलना में कम टॉर्क पैदा करता है लेकिन बिजली की खपत कम होती है। निम्नलिखित माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करके इस मोड के उत्पादन के लिए तालिका है, इसका मतलब है कि हमें कॉयल को क्रमबद्ध तरीके से तर्क 1 देना होगा।

कदम	ए	ख	सी	घ
1	1	०	०	०
२	०	1	०	०
३	०	०	1	०
४	०	०	०	1

पूर्ण ड्राइव मोड: इसमें दो कॉइल एक ही समय में उच्च टोक़ का उत्पादन करते हैं। बिजली की खपत अधिक है। हमें एक ही समय में तर्क 1 से दो कॉइल देने की आवश्यकता है, फिर अगले दो कॉइल और इतने पर।

कदम	ए	ख	सी	घ
1	1	1	०	०
२	०	1	1	०
३	०	०	1	1
४	1	०	०	1

हाफ ड्राइव मोड: इस मोड में एक और दो कॉइल को वैकल्पिक रूप से एनर्जेटिक किया जाता है, मतलब सबसे पहले एक कॉइल को एनर्जेटिक किया जाता है, फिर दो कॉइल को एनर्जाइज़ किया जाता है, फिर एक कॉइल को फिर से एनर्जाइज़ किया जाता है, फिर दो को। यह पूर्ण और तरंग ड्राइव मोड का संयोजन है, और मोटर के कोणीय रोटेशन को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है।

कदम	ए	ख	सी	घ
1	1	०	०	०
२	1	1	०	०
३	०	1	०	०
४	०	1	1	०
५	०	०	1	०
६	०	०	1	1
।	०	०	०	1
।	1	०	०	1

8051 माइक्रोकंट्रोलर के साथ स्टेपरिंग मोटर को इंटरफैस करना

8051 के साथ इंटरफैसिंग करना बहुत आसान है हमें बस उपरोक्त तालिकाओं के अनुसार स्टेपर मोटर के 0 और 1 को चार तारों को देने की आवश्यकता है, जिसके आधार पर हम स्टेपर मोटर को चलाना चाहते हैं। और बाकी दो तारों को 12 वी आपूर्ति (स्टेपर मोटर के आधार पर) से जोड़ा जाना चाहिए। यहां हमने एकध्रुवीय स्टेपर मोटर का उपयोग किया है। हमने कॉल्स के चार छोरों को ULN2003A के माध्यम से 8051 के पोर्ट 2 के पहले चार पिंस से जोड़ा है।

8051 कॉइल को चलाने के लिए पर्याप्त वर्तमान प्रदान नहीं करता है, इसलिए हमें एक मौजूदा ड्राइवर आईसी का उपयोग करने की आवश्यकता है जो ULN2003A है । ULN2003A सात NPN डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर जोड़े का सरणी है। उच्च वर्तमान प्रवर्धन को प्राप्त करने के लिए दो द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को जोड़कर डार्लिंगटन जोड़ी का निर्माण किया जाता है। ULN2003A में, 7 पिन इनपुट पिन हैं और 7 पिन आउटपुट पिन हैं, दो पिन Vcc (पावर सप्लाई) और ग्राउंड के लिए हैं। यहां हम चार इनपुट और चार आउटपुट पिन का उपयोग कर रहे हैं। हम वर्तमान प्रवर्धन के लिए ULN2003A के स्थान पर L293D IC का उपयोग कर सकते हैं।

आपको चार कॉइल तारों और दो सामान्य तारों का बहुत सावधानी से पता लगाने की आवश्यकता है अन्यथा मोटर घुमाएगी नहीं। आप मल्टीमीटर का उपयोग करके प्रतिरोध को मापकर इसका पता लगा सकते हैं, मल्टीमीटर दो चरणों के तारों के बीच कोई रीडिंग नहीं दिखाएगा। आम तार और एक ही चरण में अन्य दो तार को एक ही प्रतिरोध दिखाना चाहिए, और एक ही चरण में दो कॉइल के दो अंत बिंदु आम बिंदु और एक अंत बिंदु के बीच प्रतिरोध के साथ तुलना में दो बार प्रतिरोध दिखाएगा।

समस्या निवारण

यदि आपकी मोटर घूर्णन या कंपन नहीं कर रही है, लेकिन घूर्णन नहीं कर रही है, तो आपको निम्नलिखित चेकलिस्ट की जांच करनी चाहिए:

1. पहले सर्किट कनेक्शन और कोड की जांच करें।
2. यदि सर्किट और कोड ठीक है, तो जांच लें कि स्टेपर मोटर को उचित आपूर्ति वोल्टेज (आमतौर पर 12v) मिलती है, अन्यथा यह केवल कंपन करता है लेकिन इसे घुमाता है।
3. यदि आपूर्ति ठीक है, तो चार कॉइल अंत बिंदुओं की जांच करें जो ULN2003A से जुड़े हैं। पहले दो सामान्य अंत बिंदु खोजें और उन्हें 12 वी से कनेक्ट करें, फिर शेष चार तारों को ULN2003A से कनेक्ट करें और मोटर शुरू होने तक हर संभव संयोजन का प्रयास करें। यदि आप उन्हें उचित क्रम में नहीं जोड़ते हैं, तो मोटर घूमने के बजाय कंपन करता है।

यहां वेव स्टेप मोड और फुल वेव स्टेप मोड के लिए कोड है, आप आधी तरंग मोड के लिए PORT P2 के मान की आसानी से गणना कर सकते हैं।