MOTORES A PASOS

JUAREZ APOLINAR ALIX DAYANE

Dispositivo electromecánico que

convierte una serie de impulsos eléctricos en

desplazamientos angulares discretos, lo que significa es que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control.

Se comporta de la misma

manera que un conversor

digital-analógico (D/A)

MOTORES A

PASOS

Principio de funcionamiento

Los motores eléctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzas ejercidas por un campo electromagnético y creadas al hacer circular una corriente eléctrica a través de una o varias bobinas. Si dicha bobina, generalmente circular y denominada estator, se mantiene en una posición mecánica fija y en su interior, bajo la influencia del campo electromagnético, se coloca otra bobina, llamada rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobre su eje.

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.

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°.

El motor de paso de rotor de imán permanente: Permite mantener un par diferente de cero cuando el motor no está energizado. Dependiendo de la construcción del motor, es típicamente posible obtener pasos angulares de 7.5, 11.25, 15, 18, 45 o 90°. El ángulo de rotación se determina por el número de polos en el estator.

Tipos de motores a pasos

El motor de paso de reluctancia variable (VR): Tiene un rotor multipolar de hierro y un estator devanado laminado, y rota cuando los dientes del rotor son atraídos a los dientes del estator electromagnéticamente energizados. La inercia del rotor de un motor de paso de reluctancia variable es pequeña y la respuesta es muy rápida, pero la inercia permitida de la carga es pequeña. Cuando los devanados no están energizados, el par estático de este tipo de motor es cero. Generalmente, el paso angular de este motor de paso de reluctancia variable es de 15°

El motor híbrido de paso: Se caracteriza por tener varios dientes en el estator y en el rotor, el rotor con un imán concéntrico magnetizado axialmente alrededor de su eje. Se puede ver que esta configuración es una mezcla de los tipos de reluctancia variable e imán permanente. Este tipo de motor tiene una alta precisión y alto par y se puede configurar para suministrar un paso angular tan pequeño como 1.8°.

Tipos de motores a pasos

Motores paso a paso Bipolares: Estos tienen generalmente 4 cables de salida. Necesitan ciertos trucos para ser controlados debido a que requieren del cambio de dirección de flujo de corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento.

Motores paso a paso unipolares: estos motores suelen tener 5 ó 6 cables de salida dependiendo de su conexionado interno. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar, estos utilizan un cable común a la fuente de alimentación y posteriormente se van colocando las otras lineas a tierra en un orden especifico para generar cada paso, si tienen 6 cables es porque cada par de bobinas tiene un común separado, si tiene 5 cables es porque las cuatro bobinas tiene un solo común; un motor unipolar de 6 cables puede ser usado como un motor bipolar si se deja las lineas del común al aire.

Tipos de motores a pasos

Control de velocidad

El control puede realizarse en lazo abierto con la suficiente precisión, lo cual implica que los sistemas de control sean sencillos y económicamente interesantes por no necesitar sensores de movimiento.

Ha de tenerse en cuenta que la velocidad angular del eje de un motor paso a paso depende de la frecuencia que tengan las señales de las fases que excitan los devanados.

Consideremos, a modo de ejemplo, el caso en el que la frecuencia de giro del motor deba de ser de 60 r.p.m., y que el modo de funcionamiento es el de medio paso, es decir:

  

Secuencias para manejar motores paso a paso Bipolares

Estos motores necesitan la inversión de la corriente que circula en sus bobinas en una secuencia determinada. Cada inversión de la polaridad provoca el movimiento del eje en un paso, cuyo sentido de giro está determinado por la secuencia seguida.

A continuación se puede ver la tabla con la secuencia necesaria para controlar motores paso a paso del tipo Bipolares:

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

Secuencia Normal: Esta es la secuencia más usada. Con esta secuencia el motor avanza un paso por vez y debido a que siempre hay al menos dos bobinas activadas, se obtiene un alto torque de paso y de retención.

Secuencia del tipo wave drive: En esta secuencia se activa solo una bobina a la vez. En algunos motores esto brinda un funcionamiento mas suave. La contrapartida es que al estar solo una bobina activada, el torque de paso y retención es menor.

Secuencia del tipo medio paso: En esta secuencia se activan las bobinas de tal forma de brindar un movimiento igual a la mitad del paso real. Para ello se activan primero 2 bobinas y luego solo 1 y así sucesivamente. Como vemos en la tabla la secuencia completa consta de 8 movimientos en lugar de 4.

Control de velocidad

El control puede realizarse en lazo abierto con la suficiente precisión, lo cual implica que los sistemas de control sean sencillos y económicamente interesantes por no necesitar sensores de movimiento.

Ha de tenerse en cuenta que la velocidad angular del eje de un motor paso a paso depende de la frecuencia que tengan las señales de las fases que excitan los devanados.

Consideremos, a modo de ejemplo, el caso en el que la frecuencia de giro del motor deba de ser de 60 r.p.m., y que el modo de funcionamiento es el de medio paso, es decir:

  

Como el motor que se utiliza en la práctica tiene 200 pasos por vuelta, o lo que es lo mismo, 400 medios pasos por vuelta, la consigna de velocidad angular debe de ser:

Que corresponde a 400Hz.

60 36060 . . . 360 / . 400 / .

60REF r p m seg medios pasos seg

Típicamente el controlador de motores paso a paso se usa mediantetécnica de micropasos por modulación de ancho de pulso.

Hoja de datos del motor a pasos MITSUMI M42SP-6K

http://server-die.alc.upv.es/asignaturas/lsed/2002-03/MotoresPasoaPaso/Motorespasoapaso.pdf

http://www.todorobot.com.ar/informacion/tutorial%20stepper/stepper-tutorial.htm