Động cơ bƣớc đơn cực cả nam châm vĩnh cửu lẫn động cơ bƣớc hỗn hợp có 5 hay 6 đầu dây thƣờng dùng sơ đồ trên một kết nối giữa cho mỗi dây. Khi sử dụng các kết nối giữa của cuộn dây thƣờng đƣợc kết vào nguồn cung cấp dƣơng và hai đầu của mỗi cuộn dây đƣợc nối xuống đất, tuỳ thuộc đầu vào nối đất ta sẽ xác định chiều quay rotor.
Động cơ mô tả ở trên là loại động cơ nam châm vĩnh cửu hay hỗn hợp mỗi bƣớc tƣơng ứng 90 độ. Cuộn dây số một của động cơ đƣợc định ở giữa cực trên và cực dƣới của stator trong khi cuộn dây thứ 2 của động cơ đƣợc định giữa cực trái và phải của động cơ. Rotor động cơ nam châm vĩnh cửu này có 6 cực 3 nam và 3 bắc đƣợc sắp xêp vòng tròn.
Cho độ phân giải cấp cao hơn rotor động cơ phải có nhiều cực hơn loại động cơ 90 độ cho mỗi bƣớc ở trên là một trong các thiết kế động cơ điện phổ biến nhất tuy nhiên loại động cơ 15 hay 7.5 độ cho mỗi bƣớc cực có giá trị hơn.
Nhƣ trong hình vẽ minh họa dòng điện chạy từ điểm giữa cuộn dây tới điểm cuối là nguyên nhân gây ra cho đỉnh của cực stator là bắc trong khi đó cực dƣới lại nam , nó hút rotor về vị trí nhƣ hình vẽ. Nếu ta ngƣng cấp điện cho cuộn thứ nhất và cấp điện cho cuộn thứ hai thì rotor sẽ quay 30 độ hay một bƣớc.
Để cho động cơ quay liên tục ta cấp điện cho hai cuộn dây tuần tự. Hình sau sẽ minh hoạ cho động cơ quay theo chiều thuận:
Winding 1a 1000100010001000100010001 Winding 1b 0010001000100010001000100 Winding 2a 0100010001000100010001000 Winding 2b 0001000100010001000100010
Winding 2a 0110011001100110011001100 Winding 2b 1001100110011001100110011
Time
Hình 3.4 Giản đồ phương pháp điều khiển full-step
Chú ý hai nửa của mỗi cuộn dây không bao giờ ở mức 1 cùng một lúc. Cả hai kiểu kích ở trên sẽ làm động cơ quay ở từng thời điểm. Cách trƣớc chỉ có một cuộn dây kích tại thời điểm dẫn do vậy sẽ tốn năng luợng ít hơn. Đối với cách hai thì tại một thời điểm có hai cuộn dây đƣợc kích đồng thời do vậy sẽ tốn nhiều năng lƣợng hơn.Tuy nhiên nó lại cung cấp 1 moment gấp 1.4 lần so với cách kích trƣớc (chú ý rằng hai nửa của một cuộn dây không bao giờ đƣợc kích đồng thời).
Nếu sử dụng phối hợp hai cách trên lại với nhau ta đƣợc cách điều khiển theo kiểu hafl-step:
Winding 1a 11000001110000011100000111 Winding 1b 00011100000111000001110000 Winding 2a 01110000011100000111000001 Winding 2b 00000111000001110000011100
Time
Hình 3.5 Giản đồ phương pháp điều khiển half-step
Để tăng moment cho động cơ, ta dùng phƣơng pháp điều khiển lƣỡng cực điều khiển động cơ bƣớc(bỏ 2 dây cấp nguồn 1 và 2, chỉ còn 4 dây đấu vào 4 cực từ) tƣơng đƣơng với việc điều khiển động cơ bƣớc lƣỡng cực 4 dây.
Tuy nhiên điều khiển theo phƣơng pháp này sẽ làm mạch công suất phức tạp nên rất nhiều.
Mạch điều khiển động cơ yêu cầu là mạch điều khiển cầu H (H-bridge) cho mỗi cuộn dây. Mạch cầu H cung cấp năng lƣợng 1 cách độc lập mỗi đầu cuộn dây. Tín hiệu điều khiển tuần tự cho mỗi bƣớc động cơ nhƣ sau:
Terminal 1a +---+---+---+---++--++--++--++-- Terminal 1b --+---+---+---+---++--++--++--++ Terminal 2a -+---+---+---+---++--++--++--++- Terminal 2b ---+---+---+---+ +--++--++--++--+
Thông thƣờng H-bridge có một tín hiệu cho phép xuất và một tín hiệu điều khiển khác dùng để điều khiển chiều quay cho mỗi cực:
Enable 1 10101010101010101111111111111111 Direction 1 1x0x1x0x1x0x1x0x1100110011001100 Enable 2 01010101010101011111111111111111 Direction2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110
Ta có thể nhận ra động cơ bƣớc đơn cực hay lƣỡng cực dùng nam châm vĩnh cửu 4 đầu dây động cơ bằng cách đo điện trở giữa các đầu dây ta sẽ xác định đƣợc hai cuộn dây. Trong mỗi dây nếu hai đầu đƣợc mắc nối tiếp thì động cơ có thể sử dụng ở mức điện áp cao. Nếu chúng đƣợc mắc song song thì chúng có thể sử dụng ở mức điện áp thấp.
Đối với hệ điều khiển động cơ bƣớc ta thấy đó là một hệ khá đơn giản vì không hề có phần tử phản hồi. Điều này có đƣợc vì trong quá trình hoạt động động cơ bƣớc không gây ra sai số tích lũy, sai số của động cơ là sai số khi chế tạo. Việc sử dụng động cơ bƣớc tuy đem lại độ chính xác chƣa cao nhƣng ngày càng đƣợc dùng phổ biến vì công suất và bƣớc góc của động cơ ngày càng đƣợc cải thiện.