ステッピングモーターはブラシレスDCモーターで、小さな角度で回転させることができます。これらの角度はステップと呼ばれます。通常、ステッピングモーターは200ステップを使用して360度の回転を完了します。つまり、ステップごとに1.8度回転します。ロボット、アンテナ、ハードドライブなどの正確な回転運動を必要とする多くのデバイスで使用されるステッピングモーター。適切な指示を与えることにより、ステッピングモーターを特定の角度に回転させることができます。
ステッピングモーターは基本的にユニポーラとバイポーラの2種類です。ユニポーラステッピングモーターは一般に5本または6本のワイヤーで構成され、4本のワイヤーが4本の固定子コイルの一端であり、4本すべてのコイルのもう一方の端が5本目のワイヤーを表すように結ばれています。これはコモンワイヤー（コモンポイント）と呼ばれます。一般に、下の図に示すように、2つのコイルの一方の端を接続することによって形成される2つの共通のワイヤがあります。ユニポーラステッピングモーターは、その使いやすさから非常に一般的で人気があります。
バイポーラステッピングモータはわずか4本のワイヤがコイルの二組そこから出て来て、共通配線が存在しないことを意味します。
ステッピングモーターは、固定子と回転子で構成されています。固定子は、回転子の周りで静止したままの4つの電磁石コイルを表し、回転子は回転する永久磁石を表します。電流を流してコイルに通電すると、電磁場が発生し、回転子（永久磁石）が回転します。ローテーターを回転させるには、コイルに特定の順序で通電する必要があります。この「シーケンス」に基づいて、ユニポーラステッピングモーターの動作方法を、ウェーブドライブモード、フルステップドライブモード、ハーフステップドライブモードの3つのモードに分けることができます。
ウェーブドライブモード：このモードでは、一度に1つのコイルが通電され、4つのコイルすべてが次々に通電されます。フルステップドライブモードと比較してトルクは少なくなりますが、消費電力は少なくなります。以下は、マイクロコントローラーを使用してこのモードを生成するための表です。つまり、ロジック1をコイルに順番に与える必要があります。
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ステップ |
A |
B |
C |
D |
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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 |
フルドライブモード：この場合、2つのコイルが同時に通電され、高トルクが発生します。消費電力が高くなります。ロジック1を同時に2つのコイルに与え、次に次の2つのコイルに与える必要があります。
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ステップ |
A |
B |
C |
D |
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1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
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2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
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3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
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4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
ハーフドライブモード：このモードでは、1つと2つのコイルが交互に通電されます。つまり、最初に1つのコイルが通電され、次に2つのコイルが通電され、次に1つのコイルが通電され、次に2つのコイルが通電されます。これは、フルドライブモードとウェーブドライブモードの組み合わせであり、モーターの角回転を増加させるために使用されます。
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ステップ |
A |
B |
C |
D |
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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 |
0 |
0 |
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4 |
0 |
1 |
1 |
0 |
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5 |
0 |
0 |
1 |
0 |
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6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
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7 |
0 |
0 |
0 |
1 |
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8 |
1 |
0 |
0 |
1 |
ステッピングモーターと8051マイクロコントローラーのインターフェース
8051とのインターフェースは非常に簡単で、ステッピングモーターを実行するモードに応じて、上記の表に従ってステッピングモーターの4本のワイヤーに0と1を与える必要があります。そして残りの2本のワイヤーは適切な12v電源に接続する必要があります（ステッピングモーターに依存します）。ここでは、ユニポーラステッピングモーターを使用しました。コイルの4つの端をULN2003Aを介して8051のポート2の最初の4つのピンに接続しました。
8051はコイルを駆動するのに十分な電流を供給しないため、ULN2003Aである電流ドライバICを使用する必要があります。 ULN2003Aは、7つのNPNダーリントントランジスタペアのアレイです。ダーリントンペアは、2つのバイポーラトランジスタを接続して大電流増幅を実現することで構成されています。 ULN2003Aでは、7ピンは入力ピン、7ピンは出力ピン、2ピンはVcc（電源）とグランド用です。ここでは、4つの入力ピンと4つの出力ピンを使用しています。電流増幅には、ULN2003Aの代わりにL293DICを使用することもできます。
4本のコイルワイヤーと2本の一般的なワイヤーを注意深く見つける必要があります。そうしないとモーターが回転しません。マルチメータを使用して抵抗を測定することでそれを見つけることができます。マルチメータは2相のワイヤ間の読み取り値を表示しません。共通線と同相の他の2線は同じ抵抗を示し、同相の2つのコイルの2つの端点は、共通点と1つの端点の間の抵抗と比較して2倍の抵抗を示します。
トラブルシューティング
モーターが回転していない、または振動しているが回転していない場合は、次のチェックリストを確認する必要があります。
- まず、回路接続とコードを確認してください。
- 回路とコードに問題がない場合は、ステッピングモーターが適切な供給電圧（通常は12v）を取得していることを確認します。そうでない場合は、振動するだけで回転しません。
- 供給に問題がない場合は、ULN2003Aに接続されている4つのコイルエンドポイントを確認してください。最初に2つの共通のエンドポイントを見つけて12vに接続し、次に残りの4本のワイヤーをULN2003Aに接続して、モーターが始動するまで可能なすべての組み合わせを試します。それらを適切な順序で接続しないと、モーターは回転せずに振動するだけです。
ウェーブステップモードとフルウェーブステップモードのコードは次のとおりです。ハーフウェーブモードのPORTP2の値を簡単に計算できます。