 |
 |
|
|
Basta seguire semplici regole
Se vogliamo azionare un motore passo passo dobbiamo prima capire come funziona: altrimenti non sapremo superare le prime difficoltà. Dovremo poi attrezzarci con uno speciale stadio di potenza capace di fornire tutta la corrente assorbita dal motore.
I motori passo passo (stepper motor) funzionano facendo ruotare un magnete, attirandolo da un passo all'altro con delle elettrocalamite opportunamente disposte. A differenza degli altri tipi di motore, in uno stepper non ci sono contatti striscianti: per ottenere il movimento dobbiamo alternare dall'esterno il passaggio della corrente nei suoi due avvoglimenti. Nel farlo, dobbiamo rispettare una sequenza ben precisa, composta da 4 passi. Se la sequenza non è quella giusta, il motore vibrerà e ronzerà, ma non girerà.
Anche se non sono insoliti motori da 100 o 200 passi per giro, è sempre possibile ricondursi al prossimo esempio che fa vedere un motore da 4 passi/giro. Il motore è costruito con 4 elettromagneti, disposti a croce: al centro una calamita è libera di ruotare.
1 |
 |
Nel primo passo alimentiamo i due elettromagneti in verticale. I due magneti sono in serie, il solenoide in alto affaccia il polo S alla calamita mentre il solenoide in basso mostra il proprio polo N. Poli opposti si attraggono, perciò la calamita si porterà con il polo N in alto ed il S in basso. |
2 |
 |
Al passo successivo, alimentiamo i due magneti posti in orizzontale. Anche questi solenoidi sono collegati in serie. La calamita "vedrà" il polo S a destra ed il N a sinistra, e si porterà in questa posizione compiendo un quarto di giro in senso orario. Non ruota dalla parte opposta perchè poli uguali si respingono. |
3 |
 |
Al terzo passo colleghiamo ancora l'avvolgimento verticale, ma invertendo la polarità della batteria: la corrente circola in senso inverso, il polo S è ora in basso e quello N in alto. La calamita ruota di un altro quarto di giro in senso orario, attirata dai poli opposti. La situazione è simmetrica rispetto al primo passo. |
4 |
 |
Nell'ultimo passo si alimentano di nuovo i solenodi in orizzontale, con polarità rovesciata rispetto al secondo passo. La calamita ruota di un ulteriore quarto di giro, per avvicinare il proprio polo N al polo S che ora si trova a sinistra, ed il proprio polo S al polo N che ora è a destra. |
| La sequenza prosegue ricominciando dal passo 1: così facendo la calamita tornerà alla posizione iniziale e avrà compiuto un giro intero. | ||
Per variare la velocità di uno stepper basta variare il tempo in cui si rimane nel passo. Per fermarsi, invece, ci sono due modi:
 |
Il simbolo del motore passo passo ricorda l'esempio: i terminali A+A-
alimentano i solenoidi verticali, mentre B+B- alimentano quelli orizzontali.
Questi motori si chiamano bipolari, perchè per pilotarli
bisogna invertire la polarità delle tensioni ai loro capi.
|
Per pilotare un motore passo passo dobbiamo utilizzare uno stadio di potenza (driver) capace di erogare la corrente richiesta dagli avvolgimenti. Serve uno stadio per ogni filo del motore (4 stadi in tutto). Ogni stadio è pilotato da un'uscita del NUTCHIP.
 |
Uno stadio driver è composto da due transistor darlington
Q1 e Q2. Il simbolo del darlington è quello di una coppia
di transistor.
"+Vmotor" è la tensione di alimentazione positiva del motore (tipicamente 5, 9 o 12 volt), indipendente dai +5V che alimentano il NUTCHIP. La massa è in parallelo con la GND del NUTCHIP. |
|
Vediamo cosa succede quando utilizziamo due driver per pilotare l'avvolgimento verticale. Per portarci nel pimo passo della sequenza il NUTCHIP dà:
|
 |
|
Per invertire la polarità al motore, come richiesto dal terzo passo della sequenza, il NUTCHIPdarà:
|
 |
|
Per lasciare i solenoidi verticali inattivi (come nel passo 2 e 4), il NUTCHIP fornisce ai driver una coppia di 1.
Si ottiene lo stesso risultato anche pilotando i driver con una
coppia di 0. |
 |
Per semplicità, in questo schema ogni statio driver è disegnato
come un blocchetto. Se il vostro motore è a 5 volt, potete collegare
la +Vmot alla +5V senza problemi. Altrimenti vi serve un secondo alimentatore
per fornire la tensione positiva al motore (il polo positivo va collegato al
negativo che alimenta il NUT).
Serve una buona dose di pazienza per montare tutti gli 8 transistor darlington
e i 12 diodi necessari. Inoltre bisogna scoprire quali sono i fili A e B del
motore passo passo.
Potete limitarvi a separare i fili in due coppie usando l'ohmetro. Il circuito infatti funziona ugualmente:
In tutti questi casi il motore girerà ugualmente, anche se al contrario. Se invece commettete altri errori (ad esempio, scambiate A+ con B+) il motore non girerà.
|
Se la spiegazione del circuito è stata lunga, la tavola degli stati che aziona un motore passo passo è sorprendentemente semplice: basta generare quattro stati, uno per ogni passo della sequenza illustrata sopra. Il file relativo è stepper.nut. Lo stato 1 genera il passo 1, lo stato 2 il passo 2 e così via. Il timeout fa cambiare automaticamente stato, saltando al passo successivo. Il tempo che si imposta come timeout determina la velocità del motore. |
|
C'è un'altra sequenza idonea a fare ruotare un motore passo passo: la cosiddetta half step (mezzo passo). Si ottiene dalla sequenza precedente, in cui fra ogni passo ed il successivo si aggiunge un passo creato unendo gli altri due.
Ad esempio, fra il primo ed il secondo passo si inserisce:
1-2 |
 |
Passo 1 e mezzo:
|
La sequenza half step è quindi composta da 8 passi anzichè
4. Ogni passo aggiunto è la "somma" del passo precedente con
quello seguente.
|
Il file stepper_half.nut pilota il motore con la tecnica del mezzo passo. L'half stepping ha vantaggi e svantaggi:
|
|
english
download
