技術的にはステッピングモータードライバー回路 はディケイドバイナリカウンター回路です。この回路の利点は、2〜10ステップのステッピングモーターを駆動するために使用できることです。先に進む前に、ステッピングモーターの基本について詳しく説明しましょう。
このモーターの名前は、シャフトの回転がDCや他のモーターとは異なるステップ形式であるために付けられています。他のモーターでは、必要な回路が挿入されない限り、回転速度、停止角度は完全に制御されません。この非制御が存在するのは、慣性モーメントがコマンドで遅滞なく開始および停止するための文字であるためです。 DCモーターについて考えてみます。電力が供給されると、モーターの速度は定格速度に達するまでゆっくりと増加します。ここで、モーターに負荷がかかると、速度は定格を超えて低下し、負荷がさらに増加すると、速度はさらに低下します。ここで、電源を切ると、慣性モーメントがあるため、モーターがすぐに停止することはなく、ゆっくりと停止します。ここで、これがプリンタの場合であり、用紙の流出が時間内に停止しないと考えてください。開始および停止するたびに紙を失います。モーターが速度を選択するのを待つ必要があり、紙が失われるまでに時間がかかります。これはほとんどの制御システムでは受け入れられないため、この種の問題を解決するためにステッピングモーターを使用します。
ステッピングモータは、一定の供給では動作しません。これは、制御され順序付けられたパワーパルスでのみ機能します。先に進む前に、UNIPOLARおよびBIPOLARステッピングモーターについて説明する必要があります。UNIPOLARステッピングモーターの図に示されているように、共通のアースまたは共通の電力の両方の相巻線のセンタータップを使用できます。最初のケースでは、共通のグラウンドまたはパワーとして白黒を使用できます。ケース2の場合は黒が一般的です。case3の場合、オレンジブラックレッドイエローはすべて、共通のグラウンドまたはパワーのために一緒になります。
BIPOLARステッピングモーターにはフェーズエンドがあり、センタータップがないため、端子は4つだけになります。このタイプのステッピングモーターの駆動は異なり、複雑であり、マイクロコントローラーなしでは駆動回路を簡単に設計することはできません。
ここで設計した回路は、UNIPOLARタイプのステッピングモーターにのみ使用できます。
UNIPOLARステッピングモーターのパワーパルスについては、回路の説明で説明します。
回路部品
- + 9〜 +12供給電圧
- 555 IC
- 1KΩ、2K2Ω抵抗
- 220KΩポットまたは可変抵抗器
- 1µFコンデンサ、100µFコンデンサ（必須ではなく、電源と並列に接続）
- 2N3904または2N2222（ピースの数は、2ステージの場合はステッパーのタイプによって異なります。4ステージの場合は2が必要です）
- 1N4007（ダイオードの数はトランジスタの数と同じです）
- CD4017 IC、。
ステッピングモータードライバーの回路図と説明
この図は、2段ステッピングモータードライバーの回路図を示しています。回路図に示されているように、ここでの555回路はクロックまたは方形波を生成するためのものです。この場合のクロック生成の周波数は一定に保つことができないため、ステッピングモーターの速度を可変にする必要があります。この可変速度を得るには、ポットまたはプリセットを6番目と7番目のピンの間の分岐にある1K抵抗と直列にペーシングします。ポットが変化すると、ブランチの抵抗が変化するため、555によって生成されるクロックの周波数が変化します。
この図で重要なのは、3番目の式だけです。周波数がR2（回路内の1K + 220k POT）に反比例していることがわかります。したがって、R2が増加すると、周波数は減少します。したがって、分岐の抵抗を増やすようにポットを調整すると、クロックの周波数が低下します。
555タイマーで生成されたクロックは、DECADEBINARYカウンターに送られます。ここで、ディケードバイナリカウンタは、クロックで供給されるパルスの数をカウントし、対応するピン出力をハイにします。たとえば、イベントカウントが2の場合、カウンタのQ1ピンがハイになり、6がカウントの場合、ピンQ5がハイになります。これはバイナリカウンタに似ていますが、カウントは10進数（つまり、1 2 3 4 __ 9）になるため、カウントが7の場合、Q6ピンのみがハイになります。バイナリカウンタでは、Q0、Q1、およびQ2（1 + 2 + 4）ピンがハイになります。これらの出力はトランジスタに供給され、ステッピングモーターを整然と駆動します。
図では、2ステージのものと非常によく似た4ステージのステッピングモータードライバー回路が見られ ます。この回路では、以前にQ2に接続されていたRESETがQ4に移動され、開いたQ2ピンとQ3ピンが別の2つのトランジスタに接続されて、4段ステッピングモーターを実行する4パルス駆動セットが得られることがわかります。したがって、最大10段のステッピングモーターを駆動できることは明らかです。ただし、トランジスタを所定の位置に駆動するために、RESETピンを上に移動する必要があります。
ここに配置されたダイオードは、ステッピングモーター巻線の誘導性スパイクからトランジスタを保護するためのものです。これらが配置されていない場合、トランジスタを吹き飛ばす危険があります。パルスの周波数が高いほど、ダイオードなしで爆発する可能性が高くなります。
ステッピングモータードライバーの働き
ステッピングモーターのステップ回転をよりよく理解するために、図に示すように4ステージのステッピングモーターを検討しています。
ここで、例として、すべてのコイルが一度に磁化されると考えてください。ローターは周囲から同じ大きさの力を受けるため、回転しません。すべてが同じ大きさであり、反対方向を表現しているためです。ここで、コイルDのみが磁化されている場合、ローターの歯1は+ Dに向かって引力を経験し、ローターの歯5は–Dに対抗する反発力を経験します。これらの2つの力は、時計回りの加法力を表します。そのため、ローターが移動してステップを完了します。その後、次のコイルがオンになるまで停止し、次のステップを完了します。これは、4つのステップが完了するまで続きます。ローターが回転するには、このパルスのサイクルが続いている必要があります。
前に説明したように、プリセットは特定の周波数のパルスの値に設定されます。このクロックは、ディケードカウンターに供給され、通常の出力を取得します。ディケードカウンターからの出力はトランジスターに与えられ、ステッピングモーターの高出力コイルを順番に駆動します。トリッキーな部分は、シーケンスが完了すると、たとえば1、2、3、4のように、ステッピングモーターが4つのステップを完了するので、再開する準備ができていますが、カウンターには10の容量があるため、中断することなく続行します。これが発生した場合、ステッピングモーターは、カウンターが10のサイクルを完了するまで待機する必要がありますが、これは許容できません。これは、RESETをQ4に接続することによって調整されるため、カウンターが5カウントになると、それ自体がリセットされ、1から開始します。これにより、ステッパーのシーケンスが開始されます。
つまり、これがステッパーがステッピングを継続する方法であり、回転が発生します。2ステージの場合、カウンタが3番目のパルスで自身をリセットするには、RESETピンをQ2に接続する必要があります。このようにして、10ステップのステッピングモーターを駆動するように回路を調整できます。