To βηματικό μοτέρ (stepper motor). Έλεγχος με arduino και οδηγό (AM2170 driver). Παράδειγμα προγράμματος κίνησής του.

Ένας τύπος κινητήρα που χρησιμοποιείται για τον ακριβή έλεγχο της θέσης του άξονά του είναι ο βηματικός κινητήρας ή stepper motor.

Είναι μοτέρ που χρειάζεται συνεχές ρεύμα για την λειτουργία του, δεν έχει καρβουνάκια και η κατασκευή του είναι συμπαγή με αντοχή και οικονομική.
Τον βρίσκουμε συνήθως σε μικρές ισχύς και διαστάσεις, σε εκτυπωτές, scanner, ελεγκτές θέσης ηλεκτροβαλβίδων φρέζες CNC και αλλού.

Το όνομα του : " βηματικός " προέρχεται από τον τρόπο λειτουργίας του, δίνοντας συνεχή τάση χωρίς μεταβολή της κάνει ένα και μόνο μικρό βήμα συγκεκριμένης γωνίας. Σε αυτή την θέση μένει "κολλημένο". Δίνοντας μετά τροφοδοσία με άλλο συνδυασμό σύνδεσης ή πολικότητας ο άξονας κάνει άλλο ένα βήμα. Μετά από έναν συγκεκριμένο αριθμό βημάτων οι εντολές επαναλαμβάνονται. Ένα τυπικό νούμερο είναι 4 βήματα και 200 βήματα για μια πλήρεις περιστροφή.

Για τον έλεγχό του χρειάζεται κύκλωμα οδηγό που έχει τα απαραίτητα ηλεκτρονικά που χρειάζονται για την τροφοδοσία και σύνδεση των συνήθως δυο πηνίων του, που είναι στον στάτη, στο σταθερό τμήμα του μοτέρ.Το σταθερό τμήμα με τα πηνία μπορεί να είναι και στην μέση του μοτέρ, αυτό που συνήθως αποκαλούμε ρότορα, σε αυτή την περίπτωση γυρίζει το κέλυφος στο οποίο είναι συνδεδεμένος και ο άξονας.
 Συνήθως οι οδηγοί ελέγχου έχουν δυο ξεχωριστές πηγές τροφοδοσίας, μια για το λογικό τμήμα, συνήθως στα 5 volt dc και μια για την τροφοδοσία του μοτέρ, συνήθως από 12 μέχρι 50 volts dc. Το πρόγραμμα ελέγχου είναι συνήθως από μικροελεγκτή.

Στο video φαίνεται ένα βηματικό μοτέρ που ελέγχεται με arduino και με την dual full-bridge PWM motor driver AM2170 πλακέτα της AMtek.
Το μοτέρ και ο ελεγκτής ¨ξηλώθηκαν" από χαλασμένο εκτυπωτή.

Το τρανζίστορ. Transistor

Το τρανζίστορ είναι το ηλεκτρονικό στοιχείο με την μεγαλύτερη παρουσία από όλα τα υπόλοιπα, σε όλες τις ηλεκτρονικές, αναλογικές ή ψηφιακές, συσκευές.

npn τρανζίστορ 

Η απλή μορφή του έχει τρία άκρα σε δυο μορφές PNP (Positive Negative Positive, θετικό αρνητικό θετικό) και NPN (Negatine Positive Negative, αρνητικό θετικό αρνητικό) από την σειρά των στρώσεων πυριτίου που έχουν. Η κάθε στρώση είναι ο συλλέκτης (P) η βάση (N) και ο εκπομπός (P) π.χ. για ένα PNP τρανζίστορ. 

Για να έχουμε κύκλωμα με δυο άκρα εισόδου και δυο άκρα εξόδου συνδέεται η είσοδος με την έξοδο με κοινό σημείο. Έτσι έχουμε συνδεσμολογία κοινού εκπομπού κοινής βάσης ή κοινού συλλέκτη. 

Το όνομα transistor "βγαίνει" από την αρχή της λέξης transient (= μεταφερόμενη) και την κατάληξη της λέξης resistor (= αντίσταση) γιατί φαινομενικά "μεταφέρεται" αναλογικά η αντίσταση της εισόδου του στην έξοδό του.
Με άλλα λόγια όταν στην είσοδο του περνάει ένα μικρό ρεύμα, εκείνη την στιγμή η αντίσταση στην είσοδο έχει μια συγκεκριμένη τιμή, την ίδια στιγμή στην έξοδο παρουσιάζεται μια ανάλογη μικρότερης τιμής αντίσταση.

pnp τρανζίστορ 

Αλλάζοντας το ρεύμα στην είσοδο π.χ. με ηλεκτρικό σήμα από ένα μικρόφωνο, αλλάζει συνεχώς η αντίσταση εισόδου (σε σχετικά μεγάλες τιμές) και αναλόγως η αντίσταση εξόδου (σε σχετικά μικρές τιμές).
Αν λοιπόν βάλουμε μια πηγή τάσης στην έξοδο του, το ρεύμα που θα περνάει θα είναι αναλόγως μεγαλύτερο από αυτό της εισόδου. Αυτή είναι η λειτουργία ενίσχυσης του τρανζίστορ.

Επειδή δεν υπάρχει απεριόριστη δυνατότητα ενίσχυσης, κάποια στιγμή όσο και να μεγαλώνουμε το ρεύμα εισόδου το ρεύμα εξόδου παραμένει στο μέγιστο δυνατό, φτάνει δηλαδή σε κορεσμό (κόρο). Αν κόψουμε το σήμα εισόδου τότε έχουμε μηδέν ρεύμα και στην έξοδο (αποκοπή).
Στα ψηφιακά κυκλώματα τα τρανζίστορ δουλεύουν σε αυτές τις δυο καταστάσεις, κόρο και αποκοπή, μηδέν και ένα ή ένα και μηδέν αναλόγως τον ορισμό.