Unipolaire stappenmotoren, zowel permanente magneet- als hybride stappenmotoren met 5 of 6 draden, worden meestal aangesloten zoals weergegeven in het schema in figuur 1.2, met een middenaftakking op elk van de twee wikkelingen. Tijdens gebruik worden de middenaftakkingen van de wikkelingen meestal aangesloten op de positieve voeding en worden de twee uiteinden van elke wikkeling afwisselend geaard om de richting van het door die wikkeling geleverde veld om te keren.

De motordoorsnede in figuur 1.2 is die van een permanente magneet- of hybride motor met een staphoek van 30 graden. Het verschil tussen deze twee motortypen is op dit abstractieniveau niet relevant. Motorwikkeling nummer 1 is verdeeld over de bovenste en onderste statorpool, terwijl motorwikkeling nummer 2 verdeeld is over de linker- en rechterpool van de motor. De rotor is een permanente magneet met 6 polen, 3 zuid en 3 noord, rondom de rotor.

Voor hogere hoekresoluties moet de rotor proportioneel meer polen hebben. De motor met 30 graden per stap in de afbeelding is een van de meest voorkomende ontwerpen voor permanente magneetmotoren, hoewel motoren met 15 en 7,5 graden per stap ook breed verkrijgbaar zijn. Permanente magneetmotoren met resoluties tot wel 1,8 graden per stap worden gemaakt, en hybride motoren worden standaard gebouwd met 3,6 en 1,8 graden per stap, met resoluties tot wel 0,72 graden per stap.

Zoals te zien is in de afbeelding, zorgt de stroom die van de middelste aftakking van wikkeling 1 naar aansluiting a loopt ervoor dat de bovenste statorpool een noordpool is, terwijl de onderste statorpool een zuidpool is. Dit trekt de rotor naar de getoonde positie. Als de stroom naar wikkeling 1 wordt weggenomen en wikkeling 2 wordt bekrachtigd, zal de rotor 30 graden draaien, oftewel één stap.

Om de motor continu te laten draaien, zetten we simpelweg de twee wikkelingen achter elkaar aan. Uitgaande van positieve logica, waarbij een 1 staat voor het inschakelen van de stroom door een motorwikkeling, zullen de volgende twee regelsequenties de motor, zoals weergegeven in figuur 1.2, 24 stappen of 4 omwentelingen met de klok mee laten draaien:

Wikkeling 1a 1000100010001000100010001

Wikkeling 1b 0010001000100010001000100

Wikkeling 2a 0100010001000100010001000

Wikkeling 2b 0001000100010001000100010

tijd --->

Wikkeling 1a 1100110011001100110011001

Wikkeling 1b 0011001100110011001100110

Wikkeling 2a 0110011001100110011001100

Wikkeling 2b 1001100110011001100110011

tijd --->

Merk op dat de twee helften van elke wikkeling nooit tegelijkertijd onder spanning staan. Beide hierboven getoonde sequenties laten een permanente magneet stap voor stap roteren. De bovenste sequentie voedt slechts één wikkeling tegelijk, zoals geïllustreerd in de bovenstaande afbeelding; deze verbruikt dus minder stroom. De onderste sequentie voedt twee wikkelingen tegelijk en genereert over het algemeen een koppel dat ongeveer 1,4 keer zo groot is als dat van de bovenste sequentie, terwijl er twee keer zoveel stroom wordt verbruikt.

In het gedeelte van deze tutorial over middenniveauregeling vindt u gedetailleerde methoden voor het genereren van dergelijke reeksen besturingssignalen. In het gedeelte over besturingscircuits worden de schakelcircuits besproken die nodig zijn om de motorwikkelingen aan te sturen vanuit dergelijke besturingsreeksen.

De stapposities die de twee bovenstaande sequenties opleveren, zijn niet hetzelfde. Door de twee sequenties te combineren, is halve stappen mogelijk, waarbij de motor afwisselend stopt op de posities die door de ene of de andere sequentie worden aangegeven. De gecombineerde sequentie is als volgt:

Wikkeling 1a 11000001110000011100000111

Wikkeling 1b 00011100000111000001110000

Wikkeling 2a 01110000011100000111000001

Wikkeling 2b 00000111000001110000011100

tijd --->

Bipolaire motoren

Figuur 1.3

Bipolaire permanente magneetmotoren en hybride motoren zijn gebouwd met exact hetzelfde mechanisme als unipolaire motoren, maar de twee wikkelingen zijn eenvoudiger bedraad, zonder middenaftakkingen. De motor zelf is dus eenvoudiger, maar het aandrijfcircuit dat nodig is om de polariteit van elk paar motorpolen om te keren, is complexer. Het schema in figuur 1.3 laat zien hoe een dergelijke motor is bedraad, terwijl de hier getoonde dwarsdoorsnede van de motor exact dezelfde is als de dwarsdoorsnede in figuur 1.2.

De aandrijfschakeling van een dergelijke motor vereist een H-brug-regelcircuit voor elke wikkeling; deze worden in meer detail besproken in het hoofdstuk Regelcircuits. Kort gezegd maakt een H-brug het mogelijk om de polariteit van de stroom die aan elk uiteinde van elke wikkeling wordt toegevoerd, onafhankelijk te regelen. De regelsequenties voor een dergelijke enkelstappenmotor worden hieronder weergegeven, waarbij de symbolen + en - de polariteit van de stroom die aan elke motoraansluiting wordt toegevoerd, aangeven:

Klem 1a +---+---+---+--- ++--++--++--++--

Klem 1b --+---+---+---+- --++--++--++--++

Klem 2a -+---+---+---+-- -++--++--++--++-

Klem 2b ---+---+---+---+ +--++--++--++--+

tijd --->

Houd er rekening mee dat deze sequenties op abstract niveau identiek zijn aan die voor een unipolaire permanente magneetmotor en dat boven het niveau van de H-brug-vermogensschakelelektronica de regelsystemen voor de twee typen motoren identiek kunnen zijn.

Merk op dat veel volledige H-brug driverchips één besturingsingang hebben om de uitgang te activeren en een andere om de richting te regelen. Gegeven twee van dergelijke brugchips, één per wikkeling, zullen de volgende besturingssequenties de motor op identieke wijze laten draaien als de hierboven gegeven besturingssequenties:

Inschakelen 1 1010101010101010 1111111111111111

Richting 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100

Inschakelen 2 0101010101010101 1111111111111111

Richting 2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110

tijd --->

Om een ​​bipolaire permanente magneetmotor te onderscheiden van andere 4-draadsmotoren, meet u de weerstanden tussen de verschillende aansluitingen. Het is belangrijk om te weten dat sommige stappenmotoren met permanente magneet 4 onafhankelijke wikkelingen hebben, verdeeld in twee sets van twee. Als de twee wikkelingen binnen elke set in serie zijn geschakeld, kan het resultaat worden gebruikt als een bipolaire hoogspanningsmotor. Als ze parallel zijn geschakeld, kan het resultaat worden gebruikt als een bipolaire laagspanningsmotor. Als ze in serie zijn geschakeld met een middenaftakking, kan het resultaat worden gebruikt als een unipolaire laagspanningsmotor.