STP-42CI48E  SEIKO EPSON

 ステッピングモータの仕組み

　名前はよく聞くけど中身はよく知らなかったので少し勉強しました。

　　ステッピングモータは、その名のとおり制御信号により小刻みに作動するモータです。

　　プリンタの位置決め制御（ヘッド、紙送り）など幅広く使われています。

　　動作原理は、固定子（ｽﾃｰﾀ）の極性を外部より順次変える（制御）ことにより、回転子（ﾛｰﾀ）が回転する。

  　最近よく使われているものは、回転子に永久磁石をもちいたPM型である。巻線の方式で分けるとﾕﾆﾎﾟｰﾗ型

　　とﾊﾞｲﾎﾟｰﾗ型がある。回転させるため縦および横方向に配置された固定極の極性を順次変えることを考えると

　　ﾊﾞｲﾎﾟｰﾗ型だと励磁極の印加電圧の極性を反転させる必要がある。一方、ﾕﾆﾎﾟｰﾗ型であれば励磁する極を

　　選択（XorX~）することにより、磁束の向きを変えることができる。

　　　　　ﾕﾆﾎﾟｰﾗ型の磁束：Xを励磁すれば下向き、X~を励磁すれば上向き

　　　回転させるための励磁ｼｰｹﾝｽ（順序）には、1相、2相、1-2相などがある。

　　　　　　　２相方式：トルクが最も大きい（標準的）

　　　　　１−２相方式：ステップ角が半分（速度も）になり、　回転が安定する

　　　　　　　　1相方式：回転は2相方式と同じだが、トルクが小さい

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1:on、0:off

　制御回路・ソフト

　　　前記の内容を踏まえ、制御回路・ソフトを組んだ。

　　　速度調整（増・減）、回転方向の設定

       2相励磁方式

　　　メインルーチンで、速度パラメータのﾀｲﾏ１の割込周期を変更（決定）する。

　　　（ステッピングモータの応動は、最大数ｍｓ程度なのでこれを上限としてﾀｲﾏ１割込周期を調整）

　　　ﾀｲﾏ１割込ルーチンで励磁出力した後、ﾊﾟﾀｰﾝ（�@−�C）を正または逆方向に進める。その後、パルス（ﾀｲﾏ）周期

　　　を書き換える。

　　　回路的には、特に難しくない。ＣＰＵは２３１３を使用した。

　　　PB0-3がモータ巻線のX/X~/Y/Y~の制御に対応し、トランジスタを介し励磁する。（巻線電流１相0.1A程度）

　　　ダイオードは、巻線on→off時の逆起電力をショートしトランジスタを保護する。

　　　モータ接続用コネクタの配線は、上下反転しても問題ないよう入替えて回路図のような配列とした。

　　　（結果的に上下逆に差すと、回転が逆になるようになった）

　　　　　　今回使用したモータ仕様（プリンタの紙送り用、480円也）

　　　　　　　　STP-42CI48E  SEIKO EPSON

　　　　　　　　　　　2相ﾕﾆﾎﾟｰﾗ型

　　　　　　　　　 　　駆動電圧：５−１２Ｖ（？）程度

　　　　　　　　　　　巻線抵抗（X/X~/Y/Y~）：  各４６Ω程度(実測）

　　　　　　　　　　　ステップ数：４８（実動作で確認）

　　　　（概要フロー）

　　ソース　

　　動作結果

　　　このステッピングモータの最大応答時間は約７ｍｓ/パルス（約１７８rpm）、これ以上にすると振動するだけで回転しなくなる。

　　　この範囲であれば、急に正・逆を反転させても問題なく移行できる。

　　　このソフトでの最低速度は、約0.98ｓ/パルス（約１．２８ｒｐｍ）

　　　一般的に言われているように、低速（停止）時のトルクは大きく、高回転時は小さいことが確認できた。

　　　基板上の配列は、ほぼ上記回路図に合っている。ただ、回路図ＰＢピンのならびが実物と逆のため

　　　それに伴い、モータ接続ピンの配置が上下逆となっている。（実物：上が橙、下が赤）

　　機能追加

　　　1−２相、1相励磁方式追加、設定はPD2/3で行う

　　　ソース