Sudan University of Science and Technology College of Graduate Studies Department of Electrical Engineering

 
 
Figure 4.3 Cross-section of permanent magnet stepper motor
 

---

39 
4.1.1.3
Hybrid Stepper Motor 
The term hybrid is derived from the fact that motor is operated with the combined 
principles of the permanent magnet and variable reluctance motors in order to 
achieve small step length and high torque in spite of motor size. Standard HSM 
have 50 rotor teeth and rotate at 1.8 degree per step. Figures 4.4 & 4.5 show a 
cross section and cut view of two phase HSM. The windings are placed on the 
stator poles and a PM is mounted on the rotor. The important feature of the HSM 
is its rotor structure. A cylindrical or disk-shaped magnet lies in the rotor core. 
Stator and rotor end-caps are toothed. The coil in pole 1 and pole 3 is connected 
in series consisting of phase A and poles 2 and 4 are for phase B. If stator phase 
A is excited pole 1 acquires north polarity while pole 2 acquires south pole while 
pole 3 aligns with the rotor's north pole. 
 
Figure 4.4 Cross-section of HSMMicrocontroller:
 
Microcontroller:
 
A microcontroller often serves as the “brain” of a mechatronic system. 
Like a mini, self-contained computer, it can be programmed to interact with both 
the hardware of the system and the user. Even the most basic microcontroller can 
perform simple math operations, control digital outputs, and monitor digital 
inputs. As the computer industry has evolved, so has the technology associated 
with microcontrollers? Newer microcontrollers are much faster, have more 
memory, and have a host of input and output features that dwarf the ability of 

---

40 
earlier models. Most modern controllers have analog-to-digital converters, high-
speed timers and counters; interrupt capabilities, outputs that can be pulse-width 
modulated, serial communication ports, etc. [14]. 
A microcontroller is a self-contained system with peripherals, memory 
and a processor that can be used as an embedded system. Most programmable 
microcontrollers that are used today are embedded in other consumer products 
or machinery including phones, peripherals, automobiles and household 
appliances for computer systems. Due to that, another name for a microcontroller 
is "embedded controller." Some embedded systems are more sophisticated, while 
others have minimal requirements for memory and programming length and a 
low software complexity. Input and output devices include solenoids, LCD 
displays, relays, switches and sensors for data like humidity, temperature or light 
level, amongst others.
A microcontroller is a highly integrated chip, which includes on single 
chip, all or most of the parts needed for a controller. The microcontroller 
typically includes CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access 
Memory), EPROM/PROM/ROM (Erasable Programmable Read Only 
Memory), I/O (input/output) – serial and parallel, timers, interrupt controller. For 
example, Intel 8051 is 8-bit microcontroller and Intel 8096 is 16-bit 
microcontroller. 
By only including the features specific to the task (control), cost is 
relatively low. A typical microcontroller has bit manipulation instructions, easy 
and direct access to I/O (input/output), and quick and efficient interrupt 
processing. Figure 4.3 shows the block diagram of a typical microcontroller. 
Microcontroller includes RAM, ROM, serial and parallel interface, timer, 
interrupt schedule circuitry (in addition to CPU) in a single chip

---

41