INFORME N°1

: CONTROL

DE MOTOR

PASO A

PA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

E. P. INGENIERÍA ELECTRÓNICA

ASIGNATURA: MICROCONTROLADORES

GRUPO/TURNO: 91G/ 08:00-14:00

PROFESOR: ASTOCONDOR VILLAR, JACOB

INTEGRANTES: DIBURGA VALDIVIA, LUZ CLAUDIA 1123220635

PEÑA LANDEO, VICTOR DANIEL 1113220333

RUIZ RODRIGUEZ, OMAR ARTEMIO 1113220574

YSLACHE GALVÁN, MIGUEL ANGEL 1113220101

INFORME N°1

: CONTROL

DE MOTOR

PASO A

PA

LABORATORIO – 91G

CONTROL DE MOTRO DE PASO A PASO UNIPOLAR CON MICROCONTROLADOR ATMEGA 8

I. OBJETIVOS Aprender a programar los puertos del atmega8. Controlador el motor paso a paso en los sentidos horario y antihorario. Controlar la velocidad de paso del motor unipolar ya sea por retardo de

lazos por la frecuencia del atmega8.

II. MARCO TEORICOUn motor paso a paso, como todo motor, es en esencia un conversor electromecánico, que transforma energía eléctrica en mecánica. Mientras que un motor convencional gira libremente al aplicarle una tensión, el motor paso a paso gira un determinado ángulo de forma incremental (transforma impulsos eléctricos en movimientos de giro controlados), lo que le permite realizar desplazamientos angulares fijos muy precisos (pueden variar desde 1,80° hasta unos 90°). Los motores, tanto de corriente continua como de corriente alterna, son muy efectivos en muchas labores cotidianas desde la tracción de grandes trenes hasta el funcionamiento de lavarropas. Pero debido a problemas tales como la, inercia mecánica o su dificultad para controlar su velocidad, se desarrollaron otro tipo de motores cuya característica principal es la precisión de giro. Este tipo de motores son ideales cuando lo que queremos es posicionamiento con un elevado grado de exactitud y/o una muy buena regulación de la velocidad. Sus principales aplicaciones se pueden encontrar en robótica, tecnología aeroespacial, control de discos duros, flexibles, unidades de CDROM o de DVD e impresoras, en sistemas informáticos, manipulación y posicionamiento de herramientas y piezas en general.

2

Fig.1 Motor PAP bipolar (Figura1) y motor PAP unipolar (Figura2)

LABORATORIO – 91G

Motores unipolaresLos motores paso a paso unipolares se componen de 4 bobinas. Se denominan así debido a que la corriente que circula por sus bobinas lo hace en un mismo sentido, a diferencia de los bipolares. Se componen de 6 cables externos, dos para cada bobina, y otro para cada par de éstas, aunque también se pueden ver con 5 cables, compartiendo el de alimentación para los 2 pares de bobinas. En la figura se muestra un MPAP unipolar con 2 extractores de los cuales cada bobina se encuentra dividida en dos mediante una derivación central conectada a un terminal de alimentación, y del que va a depender el sentido de la corriente de cada bobina.

Existen tres métodos para el control de este tipo de motores, según las secuencias de encendido de bobinas.

Paso simple: Esta secuencia de pasos es la más simple de todas y consiste en activar cada bobina una a una y por separado, con esta secuencia de encendido de bobinas no se obtiene mucha fuerza ya que solo es una bobina cada vez la que arrastra y sujeta el rotor del eje del motor.

3

Fig.2 Estructura del motor PAP unipolar

LABORATORIO – 91G

Paso doble: Con el paso doble activamos las bobinas de dos en dos con lo que hacemos un campo magnético más potente que atraerá con más fuerza y retendrá el rotor del motor en el sitio. Los pasos también serán algo más bruscos debidos a que la acción del campo magnético es más poderosa

que en la secuencia anterior.

Medio Paso:Combinando los dos tipos de secuencias anteriores podemos hacer moverse al motor en pasos más pequeños y precisos y así pues tenemos el doble de pasos de movimiento para el recorrido total de 360º del motor.

4

Fig.3 Motor PAP unipolar-Paso simple

Fig.4 Motor PAP unipolar-Paso doble

Fig.5 Motor PAP unipolar-Medio paso

LABORATORIO – 91G

¿Cómo conectar un motor?Estos motores exteriormente poseen 6 o 5 cables (cuatro corresponden a cada uno de los extremos de las dos bobinas existentes, mientras que los otros dos corresponden al punto medio de cada una. En el caso de que el cable restante sea uno, entonces corresponde a estos dos últimos unidos internamente).Una vez localizados dichos cables mediremos la resistencia con un óhmetro o un multímetro en ellos. De esta forma localizamos las dos bobinas (los tres cables cuya resistencia entre sí sea distinta de infinito corresponden a una bobina).

III. DISEÑO

IV. MATERIALES Atmega8. Switch. Pulsador

Resistencia de y . Led’s.

Driver ULN2803 de . Motor bipolar de 6 hilos con ángulo de paso de 1.875° y 192 pasos. Protoboard. Cable jumper.

Fuente de alimentación de .

5

Fig.6 Circuito del laboratorio N°1

LABORATORIO – 91G

V. PROCEDIMIENTO

Cambio de giro cada vez que complete una vuelta el eje del motor y que el motor debe girar cuando se cierra el interruptor ubicado en el pin PD0

Diagrama de flujo

6

LABORATORIO – 91G

Programación

7

LABORATORIO – 91G

FuncionamientoAl momento de cerrar el switch que está colocado en la parte derecha del protoboard empezara a moverse el motor PAP primero en el sentido horario y después en el sentido antihorario en los estados indicados en la parte de marco teórico y dichos estados se puede comprobar con los led’s colocados en el puerto B del atmega 8 como se puede mostrar en la imagen posterior.

8

LABORATORIO – 91G

ObservacionesNo podemos tener demasiado tiempo el driver ULN2803 ya que empieza a calentar por la razón que requiere más corriente provenida de la fuente de alimentación.Para determinar el ángulo de paso que hace el motor tenemos que unir los hilos de los puntos medios de las bobinas y conectarlo a positivo y luego de ello enviar “0” a cada hilo restante como se muestra la secuencia en el marco teórico para así determinar cuantos pasos hace en una vuelta y luego de ello dividimos entre 360° para determinar el ángulo de paso (en nuestro caso da 192 pasos nuestro motor para completar una vuelta).

Cambiar el sentido de giro cada vez que complete 10 vueltas el eje del motor

9

Fig.7 Resultado de la primera programación

LABORATORIO – 91G

Diagrama de flujo

10

LABORATORIO – 91G

Programación

11

LABORATORIO – 91G

12

LABORATORIO – 91G

FuncionamientoCon la misma secuencia de estado y funcionamiento del circuito anterior hacemos girar este segundo circuito con la diferencia de que tenemos que agregar un contador de 10 vueltas para el sentido horario y antihorario para que así al momento de terminar la décima vuelta del eje del sentido horario cambia automática al otro sentido (antihorario).

Observaciones Para la programación de este circuito se tuvo que modificar la cantidad de secuencia de pasos de 51 a 50 ya que al momento de terminar decima vuelta del sentido horario hubo un adelanto de pasos de mas que se pasaba y lo mismo ocurría para el sentido antihorario, por esta razón se tuvo que reducir.

VI. APLIACIONES DE LOS MOTORES PAP EN LA INDUSTRIAMás de 500 millones de pasos motores se montan en todo el mundo cada año. Aunque la mayoría de estos motores se utilizan en aplicaciones muy simples, la tendencia es seguir creciendo en cuanto a las capacidades para llegar a aplicaciones más complejas. Muchas aplicaciones que se resolvieron mediante pequeños servo motores en el pasado, ahora pueden ser manejadas por un motor paso a paso con la correspondiente electrónica.Las aplicaciones son:

Plotters: Es un periférico de computadora que permite dibujar o representar diagramas y gráficos. Existen plotters monocromáticos y de cuatro, ocho o doce colores.

13

Fig.8 Resultado de la segunda programación

LABORATORIO – 91G

El plotter funciona mediante el movimiento de plumas sobre el papel. Cuando la máquina debe realizar un trazo complejo, hace el dibujo muy lentamente debido al movimiento mecánico de las plumas.Las plumas se encuentran dentro de un tambor. El plotter dispone de dos motores paso a paso, que se mueven por el eje X (a lo ancho del papel) y por el eje Y (con movimiento vertical de las plumas o generando el movimiento del papel).El tipo de papel, por otra parte, depende del modelo de plotter. Muchos plotters funcionan con un rollo de papel que permite dibujar de manera indefinida en longitud (sólo limitada por la duración del rollo). El grosor, la flexibilidad, la suavidad y la aspereza del papel incidirán en la calidad del trabajo.

Registradores XYEstos registradores son una clase de registradores potenciométricos con una pluma conducida por dos motores, uno controla el movimiento en dirección X y el otro en dirección Y, eso significa que una variable puede amplificarse a la entrada X y la otra a la entrada Y el registrador dibujara el grafico mostrando como una de las variables cambia con respecto a la otra.

B razo robot mecánico Un modelo de brazo robot es muy complejo posee cuatro movimientos de base, hombro, codo y muñeca. Como se ha comentado antes no es necesario tener todos estos movimientos en un primer diseño. Por ejemplo el movimiento de la muñeca suele complicar bastante el diseño y puede ser

14

Fig.9 Plotters

Fig.10 Registradores XY

LABORATORIO – 91G

obviado perfectamente sin que esto disminuya demasiado la capacidad del trabajo del brazo. Los motores principalmente se ubican en la base para evitar cargar con pesos adicionales a las extremidades, ya que esto redundaría en tener motores más potentes para lograr mover las mismas.

Taxímetro El taxímetro utiliza electricidad para determinar qué tan lejos has viajado. Esto se hace con la ayuda del transductor del automóvil, un sensor conectado con la transmisión, el mismo que envía información al velocímetro y al medidor de kilometraje. Envía un pulso al taxímetro cuando cierta distancia es recorrida, por ejemplo media milla. Cuando el taxímetro es instalado, un ingeniero maneja el vehículo a lo largo de precisamente una milla para "enseñarle" cómo registrar la distancia correctamente.

VII. CONCLUSIONESEn el presente laboratorio realizado hemos visto cómo funciona y controla el atmega8 a un motor PAP (de 6 cables) mediante el uso de los programas Atmel Studio (programación) y Khazama AVR (grabador), los programas hechos nos sirven para observar cómo se debe hacer la correcta programación que nos ayudaran en futuros proyectos de mayor complejidad así como también la implementación en la que se debe tener cuidado principalmente en el voltaje de funcionamiento del motor (muchas veces este necesita más de lo que el driver puede soportar ).

15

Fig.11 Brazo de robot mecánico

Fig.12 Taxímetro

LABORATORIO – 91G

Para nuestra programación el principal problema fue el tener que agregar el primer estado al termino del cuarto para que pueda concluir así una vuelta completa , una vez hecho esto y definiendo el delay el motor pudo girar correctamente.

16