Silniki krokowe unipolarne, zarówno silniki z magnesami trwałymi, jak i hybrydowe silniki krokowe z 5 lub 6 przewodami, są zazwyczaj okablowane tak, jak pokazano na schemacie na rysunku 1.2, z centralnym odczepem na każdym z dwóch uzwojeń. W użyciu, centralne odczepy uzwojeń są zazwyczaj podłączone do dodatniego zasilania, a dwa końce każdego uzwojenia są naprzemiennie uziemione, aby odwrócić kierunek pola dostarczanego przez to uzwojenie.

Przekrój poprzeczny silnika pokazany na rysunku 1.2 to 30-stopniowy na krok silnik z magnesem trwałym lub hybrydowy — różnica między tymi dwoma typami silników nie jest istotna na tym poziomie abstrakcji. Uzwojenie silnika numer 1 jest rozmieszczone między górnym i dolnym biegunem stojana, podczas gdy uzwojenie silnika numer 2 jest rozmieszczone między lewym i prawym biegunem silnika. Wirnik to magnes trwały z 6 biegunami, 3 południowymi i 3 północnymi, rozmieszczonymi wokół jego obwodu.

Aby uzyskać wyższą rozdzielczość kątową, wirnik musi mieć proporcjonalnie więcej biegunów. Silnik z magnesami trwałymi o kącie 30 stopni na krok na rysunku jest jedną z najpopularniejszych konstrukcji silników, chociaż powszechnie dostępne są silniki z magnesami trwałymi o kącie 15 i 7,5 stopnia na krok. Silniki z magnesami trwałymi o rozdzielczościach do 1,8 stopnia na krok są produkowane, a silniki hybrydowe są rutynowo budowane z rozdzielczościami 3,6 i 1,8 stopnia na krok, przy czym dostępne są rozdzielczości do 0,72 stopnia na krok.

Jak pokazano na rysunku, prąd płynący z centralnego odczepu uzwojenia 1 do zacisku a powoduje, że górny biegun stojana staje się biegunem północnym, a dolny biegun stojana biegunem południowym. To przyciąga wirnik do pokazanej pozycji. Jeśli zasilanie uzwojenia 1 zostanie odłączone, a uzwojenie 2 zostanie zasilone, wirnik obróci się o 30 stopni, czyli o jeden krok.

Aby obracać silnik w sposób ciągły, wystarczy podać moc do dwóch uzwojeń w sekwencji. Zakładając logikę dodatnią, gdzie 1 oznacza włączenie prądu przez uzwojenie silnika, następujące dwie sekwencje sterowania obrócą silnik zilustrowany na rysunku 1.2 zgodnie z ruchem wskazówek zegara o 24 kroki lub 4 obroty:

Uzwojenie 1a 10001000100010001000100010001

Uzwojenie 1b 0010001000100010001000100

Uzwojenie 2a 0100010001000100010001000

Uzwojenie 2b 00010001000100010001000100010

czas --->

Uzwojenie 1a 1100110011001100110011001

Uzwojenie 1b 0011001100110011001100110

Uzwojenie 2a 0110011001100110011001100

Uzwojenie 2b 1001100110011001100110011

czas --->

Należy zauważyć, że dwie połówki każdego uzwojenia nigdy nie są zasilane w tym samym czasie. Obie sekwencje pokazane powyżej będą obracać magnes trwały o jeden krok na raz. Górna sekwencja zasila tylko jedno uzwojenie na raz, jak pokazano na powyższym rysunku; w związku z tym zużywa mniej energii. Dolna sekwencja obejmuje zasilanie dwóch uzwojeń na raz i generalnie wytwarza moment obrotowy około 1,4 razy większy niż górna sekwencja, zużywając przy tym dwukrotnie więcej energii.

W części tego samouczka poświęconej sterowaniu średniego szczebla znajdują się szczegółowe informacje na temat metod generowania takich sekwencji sygnałów sterujących, natomiast w części poświęconej obwodom sterowania omówiono obwody przełączania mocy niezbędne do sterowania uzwojeniami silnika za pomocą takich sekwencji sterowania.

Pozycje kroków wytworzone przez dwie powyższe sekwencje nie są takie same; w rezultacie połączenie tych dwóch sekwencji umożliwia półkrok, w którym silnik zatrzymuje się naprzemiennie w pozycjach wskazanych przez jedną lub drugą sekwencję. Połączona sekwencja wygląda następująco:

Uzwojenie 1a 11000001110000011100000111

Uzwojenie 1b 00011100000111000001110000

Uzwojenie 2a 01110000011100000111000001

Uzwojenie 2b 00000111000001110000011100

czas --->

Silniki bipolarne

Rysunek 1.3

Silniki bipolarne z magnesami trwałymi i hybrydowe są zbudowane z dokładnie takim samym mechanizmem, jaki jest stosowany w silnikach unipolarnych, ale dwa uzwojenia są okablowane prościej, bez odczepów środkowych. Zatem sam silnik jest prostszy, ale obwód napędowy potrzebny do odwrócenia polaryzacji każdej pary biegunów silnika jest bardziej złożony. Schemat na rysunku 1.3 pokazuje, jak taki silnik jest okablowany, podczas gdy przekrój poprzeczny silnika pokazany tutaj jest dokładnie taki sam, jak przekrój poprzeczny pokazany na rysunku 1.2.

Układ napędowy takiego silnika wymaga obwodu sterowania mostkiem H dla każdego uzwojenia; są one omówione bardziej szczegółowo w sekcji Obwody sterowania. Krótko mówiąc, mostek H umożliwia niezależne sterowanie biegunowością mocy przyłożonej do każdego końca każdego uzwojenia. Sekwencje sterowania dla pojedynczego kroku takiego silnika są pokazane poniżej, przy użyciu symboli + i - w celu wskazania biegunowości mocy przyłożonej do każdego zacisku silnika:

Terminal 1a +---+---+---+--- ++--++--++--++--

Zacisk 1b --+---+---+---+- --++--++--++--++

Terminal 2a -----+---+---+-- -++--++--++--++-

Zacisk 2b ---+---+---+---+ +--++--++--++--+

czas --->

Należy pamiętać, że sekwencje te są identyczne, jak w przypadku silnika unipolarnego z magnesami trwałymi, na poziomie abstrakcyjnym, a powyżej poziomu elektroniki przełączającej zasilanie mostka H, ​​układy sterowania dla obu typów silników mogą być identyczne.

Należy zauważyć, że wiele pełnych układów sterowników mostka H ma jedno wejście sterujące, aby włączyć wyjście i drugie, aby kontrolować kierunek. Biorąc pod uwagę dwa takie układy mostkowe, jeden na uzwojenie, następujące sekwencje sterujące będą obracać silnikiem identycznie jak sekwencje sterujące podane powyżej:

Włącz 1 1010101010101010 1111111111111111

Kierunek 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100

Włącz 2 0101010101010101 1111111111111111

Kierunek 2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110

czas --->

Aby odróżnić silnik bipolarny z magnesami trwałymi od innych silników 4-przewodowych, zmierz rezystancję między różnymi zaciskami. Warto zauważyć, że niektóre silniki krokowe z magnesami trwałymi mają 4 niezależne uzwojenia, zorganizowane jako dwa zestawy po dwa. W każdym zestawie, jeśli dwa uzwojenia są połączone szeregowo, wynik można wykorzystać jako silnik bipolarny wysokiego napięcia. Jeśli są połączone równolegle, wynik można wykorzystać jako silnik bipolarny niskiego napięcia. Jeśli są połączone szeregowo z odczepem środkowym, wynik można wykorzystać jako silnik unipolarny niskiego napięcia.