MOTOR PASO A PASO

MOTOR PASO A PASO

INTRODUCCIÓN

Veamos las ventajas

–Compatible con la información digital.
–Ideal para trabajar en lazo abierto.
–Posicionamiento preciso 3-5% y con buena repetibilidad.

APLICACIONES

•ROBÓTICA
–Posicionadores.
–Máquinas-herramientas.
–Movimiento de cámaras.
• AUTOMATIZACIÓN
•PERIFÉRICOS
–Impresoras.
–Plotters.
–Disqueteras.
• TELECOMUNICACIONES
–Posicionamiento de antenas.

• Los motores paso a paso son ideales para la construcción de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos.
• La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a la vez por cada pulso que se le aplique.
• Este paso puede variar desde 90° hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4 pasos en el primer caso (90°)
y 200 para el segundo caso (1.8°), para completar un giro completo de 360°

Principio de funcionamiento

Básicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente.
Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada por un controlador.

Imagen del Rotor

Existen dos tipos de motores paso a paso de imán permanente:

Bipolar: Estos tiene generalmente cuatro cables de salida (ver figura 1). Necesitan ciertos trucos para ser controlados, debido a que requieren del cambio de dirección del flujo de corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. En la figura podemos apreciar un ejemplo de control de estos motores mediante el uso de un puente en H (H-Bridge). Como se aprecia, será necesario un H-Bridge por cada bobina del motor, es decir que para controlar un motor Paso a Paso de 4 cables (dos bobinas), necesitaremos usar dos H-Bridges

Con arduino

En general es recomendable el uso de H-Bridge integrados como son los casos del L293B

• Unipolar: 

Estos motores suelen tener 6 o 5 cables de salida, dependiendo de su conexión interna. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar. En la figura 4 podemos apreciar un ejemplo de conexionado para controlar un motor paso a paso unipolar mediante el uso de un ULN2803, el cual es una arreglo de 8 transistores tipo Darlington capaces de manejar cargas de hasta 500mA.
Las entradas de activación (Activa A, B, C y D) pueden ser directamente activadas por un microcontrolador

Secuencias para manejar motores paso a paso Bipolares

Existen tres secuencias posibles para este tipo de motores, que se detallan a continuación. Todas las secuencias comienzan nuevamente por el paso 1 una vez alcanzado el paso final (4 u 8). Para invertir el sentido de giro, simplemente se deben ejecutar las secuencias en modo inverso.

Secuencia de paso completo doble (normal): Consiste en tener activar dos bobinas al mismo tiempo, ambas consecutivas, de modo que el eje del motor se oriente hacia el punto medio de ambas bobinas. Esta es la secuencia más usada y la que generalmente recomienda el fabricante. Con ésta el motor avanza un paso cada vez y, debido a que siempre hay al menos dos bobinas activadas, se obtiene un alto par de paso y de retención.

A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo básico:

Secuencia de medio paso: Si se combinan las secuencias anteriores, el resultado que se obtiene es un paso más corto (de hecho, es la mitad del paso generado en las anteriores) y se sitúa el motor en todas las posiciones de las mismas. Para ello se activan primero 2 bobinas y luego sólo 1, y así sucesivamente. Como vemos en la tabla, la secuencia completa consta de 8 movimientos en lugar de 4.

A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo medio paso:

Sigue cierta lógica verdad?

Características comunes de los motores P-P

Estos motores no se caracterizan únicamente por su voltaje. Las siguientes magnitudes caracterizan a un determinado motor P-P:

Voltaje: éste se halla directamente impreso sobre la unidad o se especifica en su hoja de características. A veces es preciso exceder el voltaje nominal para obtener el par deseado, pero ello contribuye a un mayor calentamiento e incluso al acortamiento de la vida del motor.

Resistencia: La resistencia por bobina determina la corriente del estator y, por tanto, afecta a la curva característica del par y a la velocidad máxima.

Resolución: como se ha comentado anteriormente el ángulo girado en cada paso es el factor más importante de un motor P-P a efectos de una aplicación dada. La operación de medio paso dobla el número de pasos por revolución. Números grados/paso habituales son: 0.72, 1.8, 3.6, 7.5, 15 e, incluso, 90.

Observaciones

Cabe destacar que debido a que los motores paso a paso son dispositivos mecánicos, y como tal deben vencer ciertas inercias, el tiempo de duración y la frecuencia de los pulsos aplicados es un punto muy importante a tener en cuenta. En tal sentido, el motor debe alcanzar el paso antes de que la próxima secuencia de pulsos comience. Si la frecuencia de pulsos es muy elevada, el motor puede reaccionar en alguna de las siguientes formas:

Puede que no realice ningún movimiento en absoluto.

Puede comenzar a vibrar, pero sin llegar a girar.

Puede girar erráticamente.

O puede llegar a girar en sentido opuesto.

Para obtener un arranque suave y preciso, es recomendable comenzar con una frecuencia de pulso baja y gradualmente ir aumentándola hasta la velocidad deseada sin superar la máxima tolerada. El giro en inversa debería también ser realizado previamente bajando la velocidad de giro y luego cambiar el sentido de rotación.

Este tipo de motores es muy interesante para aquellas aplicaciones en las que se necesita tener un control del movimiento del motor (conocer cuánto se ha desplazado el motor) sin necesidad de tener que añadir ningún tipo de encoder. Las posibles desventajas encontradas en la utilización de este tipo de motor son: primero, la necesidad de emplear un encoder para situar el motor en la posición inicial antes de arrancar el motor, ya que nunca se puede saber hacia donde se encuentra orientado el eje al inicio y, segundo, si se quiere mover el motor un número de grados determinado, es necesario hacer pasar al motor por todos los pasos anteriores a esa posición. En estas situaciones, el uso de un servo es más eficiente, ya que en todo momento se puede situar el motor en la posición requerida y con una única orden, la señal PWM adecuada.

Para mas información te dejo un trabajo en PDF que hicieron unos chicos de la UTN
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