9 feb. 2015

MOTORES PASO A PASO

Un motor paso a paso (también llamado stepper) es un dispositivo electromagnético que convierte impulsos eléctricos en movimientos mecánicos de rotación. La principal característica de estos motores es que se mueven un paso por cada impulso que reciben. Normalmente los pasos pueden ser de 1,8º a 90º por paso, dependiendo del motor. Por ejemplo: un motor paso a paso que se mueve 2º cada paso, quiere decir que para completar una vuelta (360º) tendrá que dar (360º/2ºpor paso) 180 pasos.

Son motores con mucha precisión, que permiten quedar fijos en una posición (como un servomotor) y también son capaces de girar libremente en un sentido u otro (como un motor DC).

Los Motores paso a paso están formados por dos partes:

-El estator es la parte fija del motor donde sus cavidades van depositadas las bobinas.

-El rotor es la parte móvil del motor construido por un imán permanente.

Estas dos partes van montadas sobre un eje.

FUNCIONAMIENTO

Cuando circula corriente por una o más bobinas del estator se crea un campo magnético creando los polos Norte-Sur. Luego el rotor se equilibrará magnéticamente orientando sus polos Norte-Sur hacia los polos Sur-Norte del estator. Cuando el estator vuelva a cambiar la orientación de sus polos a través de un nuevo impulso recibido hacia sus bobinas, el rotor volverá a moverse para equilibrarse magnéticamente. Si se mantiene esta situación, obtendremos un movimiento giratorio permanente del eje. El ángulo de paso depende de la relación entre el nombre de polos magnéticos del estator y el nombre de polos magnéticos del rotor.

Hay dos tipos de motores paso a paso: los unipolares y los bipolares.

Los bipolares se componen de 2 bobinas y los unipolares de 4 bobinas. Para diferenciarlos físicamente basta con observar el número de terminales de cada motor. Los bipolares siempre tienen 4 terminales, dos para cada bobina, y los unipolares normalmente tienen 6 terminales, dos para cada bobina y los otro dos son los comunes de estas. Hay motores unipolares con 5 terminales en que los dos comunes están unidos internamente.

La diferencia entre los dos es que un motor paso a paso unipolar se activa una bobina a la vez mientras que un motor bipolar se activa más de una bobina a la vez. Esto hace que un motor bipolar tenga más torque que un motor unipolar. Por contra, un motor bipolar es más complejo de controlar que un unipolar.


SECUENCIA PARA CONTROLAR MOTORES PASO A PASO BIPOLARS
Un motor paso a paso bipolar necesita invertir la corriente que circula por sus bobinas en una secuencia determinada para provocar el movimiento del eje.


Utilizando esta conexión tenemos un pequeño problema, y es que usamos cuatro pins del Arduino para controlar el motor, y eso son muchos. Si queremos controlar más de un motor paso a paso y usar otros pins para otras conexiones, nos quedaremos cortos de pins. Esto se puede solucionar con una conexión diferente que solo utiliza dos pins de control del Arduino.

Conexión dos pins
Para entender esta conexión, primero hay que fijarse en la secuencia del motor paso a paso bipolar que hemos visto antes. Si nos fijamos bien, veremos que los extremos de cada bobina están invertidos entre sí.
De esta manera solo tenemos que usar dos pins de control e invertirlos. Para invertirlos usaremos dos transistores NPN (BC547,BD139, etc…) polarizados en emisor común y que trabajen en modo saturación-corte. Así el transistor trabaja como un inversor de señal.


SECUENCIA PARA CONTROLAR MOTORES PASO A PASO UNIPOLARES

Hay tres secuencias para controlar los motores paso a paso unipolares

Simple o wave drive: Es una secuencia donde se activa una bobina a la vez. Esto hace que el motor tenga un paso más suave pero por el contrario tenga menos torque y menos retención.


Normal: Es la secuencia más usada y la que recomiendan los fabricantes. Con esta secuencia el motor avanza un paso por vez y siempre hay dos bobinas activadas. Con esto se obtiene un mayor torque y retención.

Medio paso: Se activan primero dos bobinas y después solo una y así sucesivamente. Esto provoca que el motor avance la mitad del paso real. Esto se traduce en un giro más suave y preciso.




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