motores paso a paso

Rev. Ing. Carlos Pillajo A. Universidad Politécnica Salesiana

:: Control de Motores - Introducción

Bueno, primero lo primero...

En esta sección trataré de describir algunos tipos de motores, en especial aquellos que son de mayor uso como los Motores de Corriente Continua, los Motores PAP (paso a paso) y los Servomotores.

Claro que este tema ya está muy difundido en la red, y es posible encontrar tutoriales muy, pero muy buenos, de los cuales yo aprendí, así que imagínate si los hay..., sólo es cuestión de "busca y encontrarás".

El tema es que decidí incluirlo dejando pendiente lo de servomotores hasta la próxima actualización...

Aclarado esto...

podemos

comenzar...

:: Motores - Índice

Motores de Corriente Continua

Algunos detalles internos y el significado de Torque Control de Sentido de Giro El Conocido Driver L293B y sus Aplicaciones Control de Velocidad lo más destacado (PWM)

Motores Paso a Paso (Motores-PaP)

Introducción - Descripción General Motores bipolares El Driver L293 en el Control de Motores bipolares Motores Unipolares - Identificación de Terminales Un Circuito para Ponerlo a Prueba Formas de Controlar un Motor Unipolar Programa Ejemplo para control de un Motor Unipolar

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Te preguntarás que es el torque...?, pues es simplemente la fuerza de giro, si quieres podríamos llamarle la potencia que este motor tiene, la cual depende de varios factores, como ser; la cantidad de corriente, el espesor del alambre de cobre, la cantidad de vueltas del bobinado, la tensión etc. esto es algo que ya viene determinado por el fabricante, y que nosotros poco podemos hacer, más que jugar con uno que otro parámetro que luego describiré.

La imagen anterior fue solo a modo descriptivo, ya que por lo general suelen actuar las dos fuerzas, tanto atracción como repulsión, y más si se trata de un motor con bobinas impares.

Estos motores disponen de dos bornes que se conectan a la fuente de alimentación y según la forma de conexión el motor girará en un sentido u otro, veamos eso justamente...

:: Motor-CC - Lección 2

Control de Sentido de Giro para Motores-CC

Existen varias formas de lograr que estos motores inviertan su sentido de giro una es utilizando una fuente simétrica o dos fuentes de alimentación con un interruptor simple de dos contactos y otra es utilizar una fuente común con un interruptor doble es decir uno de 4 contactos, en todos los casos es bueno conectar también un capacitor en paralelo entre los bornes del motor, éste para amortiguar la inducción que generan las bobinas internas del motor (aunque no lo representaré para facilitar un poco la comprensión del circuito, está...?), las conexiones serían así...

Con Fuente Simétrica o Doble Fuente


Con una Fuente Simple

Otra solución cuando intentas que uno de tus modelos realice esta tarea por su propia cuenta, es sustituir los interruptores por los relés correspondientes e idearte un par de circuitos para lograr el mismo efecto...

Aunque esta última opción es una de las más prácticas, tiene sus inconvenientes ya que los relés suelen presentar problemas mecánicos y de desgaste, lo ideal sería disponer de un circuito un poco más sólido, quitando los reles y haciendo uso de transistores, estos últimos conectados en modo corte y saturación, así actúan como interruptores, un análisis más completo de esta forma de conexión la puedes ver en esta sección.

Veamos como hacerlo con una fuente simétrica... En este caso será necesario el uso de dos transistores complementarios es decir uno PNP y otro NPN, de este modo sólo es necesario un terminal de control, el cual puede tomar valores lógicos "0" y "1", el esquema de conexiones es el que sigue...

Cuando intentas utilizar una fuente de alimentación simple la cosa se complica un poco más, pero como todo tiene solución lo puedes implementar del siguiente modo...


Estos circuitos con conocidos como puente en H o H-Bridge, en realidad son más complejos de lo que describí aquí, pero esta es la base del funcionamiento de los Drivers para motores.

Ahora bien, estos Driver's que acabo de mencionar son circuitos integrados que ya traen todo este despiole metido adentro, lo cual facilita el diseño de nuestros circuitos, tales como el UCN5804, el BA6286, el L293B, L297, L298 o también puedes ingeniártelas con el ULN2803 o el ULN2003, estos dos últimos son arrays de transistores, pero apuesto que te las puedes arreglar.

Veamos como trabajar con el integrado L293B...

:: Motores-CC - Lección 3

Driver para motores.

Entre los Drivers mencionados en la página anterior, el más conocido es el L293B. Toda la información aquí disponible fue extraída de la hoja de datos de este integrado, que puedes bajarlo desde aquí, aunque claro..., está en inglés :oP

Bueno, se trata de un Driver para motores de 4 canales, y observa las ventajas que tiene...

l Cada canal es capaz de entregar hasta 1A de corriente. l Posee una entrada de alimentación independiente que alimenta los 4

Drivers, es decir la que requieren los motores... l El control de los Drivers es compatible con señales TTL es decir con 5

voltios (estamos hablando de señales lógicas). l Cada uno de los 4 Drivers puede ser activado de forma independiente

(por su terminal de entrada), o habilitado de dos en dos con un sólo terminal (Enable).


Aquí una imagen del integrado y su tabla de verdad para que la analices...

En esta tabla de Verdad la entrada EN1-2 habilita dos de los canales de este integrado cuando se encuentra a nivel H (alto), de tal modo que la salida OUTn tomará el valor de la entrada INn.

Por otro lado OUTn quedará en alta impedancia (X) si el terminal EN1-2 se encuentra a nivel bajo (L), es decir que en este caso ya no tiene importancia el valor de INn, y por lo tanto OUTn quedará totalmente libre. Por último, aclarar que VS y VSS son los pines de alimentación, VS para los 4 Drivers que según el Datasheet puede tomar valores desde VSS hasta 36V, y VSS es el terminal de alimentación TTL, para nosotros sería como +VCC, se entiende...???

Este integrado no sólo tiene aplicación en Motores-CC sino también en Motores-PaP pero ese tema lo tocaremos a su debido momento...

Aplicación para el control de Motores-CC.

Tenemos dos posibilidades de control, una es controlar los motores en un sólo sentido de giro, es decir, hacer que gire o detenerlo, en este caso tienes posibilidad de controlar hasta 4 motores, veamos el esquema del circuito en cuestión...

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respecto, y aquí vamos...

Los motores paso a paso son comúnmente utilizados en situaciones en que se requiere un cierto grado de precisión, por ejemplo en las disketeras anteriormente mencionada puedes encontrarlo unido al cabezal haciéndolo avanzar, retroceder o posicionarse en una determinada región de datos alojadas en el disket.

El ángulo de giro de estos motores es muy variado pasando desde los 90º hasta los 1.8º e incluso 0.72º, cada ángulo de giro, (también llamado paso) se efectúa enviando un pulso en uno de sus terminales, es decir que por ejemplo en motores que tienen 90º de giro por paso, se requiere 4 pulsos para dar una vuelta completa, mientras que en los de 1,8º necesitas 200 pulsos, y en los otros necesitas 500.

El que tengo aquí a mano tiene un ángulo de giro de 3,6º es decir que necesita 100 pulsos para dar una vuelta completa, esto puede variar según la forma de control que quieras utilizar.

Los Motores-PaP suelen ser clasificado en dos tipos, según su diseño y fabricación pueden ser Bipolares o Unipolares, aquí tienes un par de imágenes que lo diferencian el uno del otro...

Espero que hayas notado la diferencia, bueno, es que mientras los Unipolares disponen de dos bobinas independientes los Bipolares parecieran tener 4 debido al terminal central que es el común de cada par de bobinas, pues a eso se debe aquello de los 6 cables y que si unes los terminales Com1 y Com2 tienes un terminal común y 4 terminales de control (es decir 5 cables). Bien, ahora veamos como controlar estos motores...

Motores Bipolares

Si tienes la suerte de toparte con uno de estos,(el que tengo yo lo saqué de un disco duro, :op) deberás identificar los cables 1a, 1b, 2a y 2b, lo cual es muy sencillo, ya que si utilizas un tester puedes medir la resistencia entre cada par de terminales, ya que los extremos 1a y 1b deben tener la misma resistencia que los extremos 2a y 2b, ahora si mides la resistencia en forma


cruzada no te marcará nada ya que corresponden a bobinas distintas.

Bien, pasemos ahora a lo más interesante que es controlar estos motores bipolares.

El tema es que para hacerlo debes invertir las polaridades de los terminales de las bobinas 1 y 2 en una determinada secuencia para lograr un giro a derecha, y en secuencia opuesta para que gire a izquierda, la secuencia sería la que se muestra en esta tabla...

Recuerda que 1a y 1b corresponden a un misma bobina, mientras 2a y 2b corresponden a la otra...

Esto de invertir polaridades ya lo vimos anteriormente, lo que necesitamos

ahora es la interfaz para controlar estos motores, ya que en la mayoría de los casos se hace a través de un microcontrolador, o por medio de la PC y

como estos entregan muy poca corriente nos la tenemos que arreglar.

Una de las mejores opciones para controlar estos motores es hacer uso del Driver L293B que ya lo mencionamos anteriormente, el circuito en cuestión sería el siguiente...

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La otra propuesta es activar las bobinas de a dos, en este caso el campo magnético se duplica, y en consecuencia el motor tiene mayor fuerza de giro y retención, la secuencia sería la siguiente...

Lo que noté con este tipo de secuencia es que los movimientos resultan demasiado bruscos, y encima las baterías no te aguantan mucho tiempo, pero dicen que este es de los más recomendados.

En estas dos formas de control vistas anteriormente se respetan la cantidad de pasos preestablecidas para cada motor, por ej., si tiene un ángulo de giro de 90º, con 4 pasos das una vuelta completa, pero también puedes hacerlo con 8 pasos, para lo cual deberías programar la siguiente secuencia.


Esta es una combinación de las dos anteriores, y conocida como secuencia de medio paso, por si te preguntas que pasa con la fuerza de giro, sólo puedo decirte que en este caso es bueno tener en cuenta la inercia del motor cuando este se encuentra en movimiento.

También deberías saber que hay un tiempo determinado para realizar la secuencia en cada uno de los pasos que se debe dar, ya que si la velocidad de los pulsos es demasiado alta, es posible que el motor se vuelva loco y gire en el sentido que se le ocurra, o bien quedarse titubeando en una sola posición sin saber que demonios hacer, respecto a eso, no queda otra que probar, y ver que pasa...

Lo más interesante esta por venir...

:: Motores-PaP - Lección 4

Algo más para ponerlo a prueba.

De todo lo visto anteriormente no hay nada mejor que ponerlo en práctica, así es que me tomé el trabajo de hacer un pequeño programita en VBasic 6, para ver el funcionamiento de este motor, observa...

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ograma, peguntar, t Windowsar de incoguí una ntes de estut.com/io, lo que t

Windows yno no...!!!

mencionar,más precgo fuentei no le mo

programuedes ba

uí la dll y

os, esperovamos a d

etir...

ado a tu

pero sirvete diré qus'XP y funnvenientenueva librta libreríadll.shtml,iene de by puedes !, claro qu

, parte deisamente

e de este odifico alg

mación se jarlo dire

y el ejecut

o que haydescansar

ordenado

e para iniue lo probnciona de es al utilirería y sua, la pued, y es de bueno, es usarla siueeee est

el código e la Extra#programigo, en fin

encuentrectamente

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Univers

ciarnos ebé con Wi 10, debozar inpou nombre

des conselos mism el soportn tener qtá en ingl

lo saqué #45, así eta, y com

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ran en lose desde..

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e su agra, luego v

uso de es

sidad Politécni

en el temandows'98

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de una des que te

mo siemprá...

s comenta.

oscas...!!

ado este pemos en

sta inform

ica Salesiana

a. Antes 8, que en así que lal, toda la

ores de as cificar en

de las e puede re, no

arios del

!!

pequeño que líos

mación,


no será mi responsabilidad, de acuerdo...???

Ten mucha precaución cuando trabajes con el puerto de tu máquina, ya que cualquier error puede traerte grandes dolores de cabeza...!!!

Aquí quedamos y a ver si alguien se anima y envía su propio proyecto para incluirlo en la web, y así alcanzamos la fama que bien merecida la tenemos después de todo, no les parece...???

Saludos...!!!

y nos veremos en la próxima actualización...

motores paso a paso

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