MOTORES PASO A PASO (Manual)

1.7     PARÁMETRO DE LOS MOTORES PAP

Desde el punto de vista mecánico y eléctrico es conveniente conocer el significado
de alguna de las principales características y parámetros que definen los motores PAP.

  • Par dinámico de trabajo (Working Torque). Depende de sus características

dinámicas y es el momento máximo que el motor es capaz de desarrollar sin perder paso, es decir, sin dejar de responder a algún impulso de excitación del estator y dependiendo de la carga. Hay que tener en cuenta que cuando la velocidad de giro del motor aumenta, se produce un aumento de la f.c.e.m. en él generada y, por tanto, una disminución de la corriente absorbida por los bobinados del estator. Como consecuencia de todo ello, disminuye el par motor.

  • Ángulo de paso (Step Angle). Se define como el avance angular producido en el motor por cada impulso de excitación. Se mide en grados, siendo el número de pasos estándar más empleados los motores de la tabla 1.5.

 

Tabla 1.5 Ángulos de paso más comunes en los motores PAP

  • Par de mantenimiento (Holding Torque). Es el par requerido para desviar, en  régimen de excitación, un paso del motor cuando la posición anterior es estable. Es mayor que el par dinámico y actúa como freno para mantener el rotor en una posición estable dada.

 

  •     Número de pasos por vuelta. Es la cantidad de pasos que ha de efectuar el rotor para realizar una revolución completa. Evidentemente su ecuación es:

donde (NP) es el número de pasos  y (a) el ángulo de paso.

  • Frecuencia de paso máximo (Maximun pull-in/out). Se define como el máximo número de pasos por segundo que puede ejecutar el motor funcionando adecuadamente.

 

1.8     CONTROL DE LOS MOTORES PASO A PASO

Para realizar el control de los motores paso a paso es necesario, como hemos visto,
generar  una secuencia determinada de impulsos. Además estos impulsos deben ser capaces de entregar la corriente necesaria para que las bobinas del motor se exciten. La figura 1-10 muestra el diagrama de bloques general de un sistema de control para un motor PAP.

Figura 1-10 Diagrama de bloques de un sistema de control para motor paso a paso

Vamos a centrarnos en el control de los motores paso a paso utilizando el microcontrolador PIC16F84A. Como el microcontrolador no es capaz de generar la corriente suficiente para excitar las bobinas del motor PAP utilizaremos los drivers contenidos en el integrado L293B (Figuras 1-13 y 1-14)

EJEMPLO: El circuito de control que gobierna un motor PAP de 7,5º por paso produce el avance de 11 pasos del motor a una frecuencia de 200 Hz, ¿cuántos grados gira? Si se desprecia la inercia y los rozamientos mecánicos, ¿cuánto tiempo tarda en realizar dicho movimiento?.

Solución: Como el motor gira 7,5º por pulso, al terminar de aplicar los 11 pulsos, el eje del motor habrá girado: 7,5 x 11 = 82,5º. El periodo de la señal es de 5 ms, por tanto, el motor tardará 55 ms en realizar este movimiento.

    • IDENTIFICACIÓN DE UN MOTOR PAP

 

Para la realización de los ejercicios que se plantean, se van a utilizar dos motores paso
paso, uno bipolar y otro unipolar, recuperados de maquinas de desguace, como discos duros, impresoras o similares.

La primera dificultad es la identificación de las bobinas internas con los terminales del motor. Es conveniente tener en cuenta el número de hilos que dispone el motor PAP, para intentar identificar su estructura interna con algunos de los modelos descritos en la figura 1-9.

Generalmente se deduce por el color de los cables pero., en caso de duda, es conveniente medir la resistencia de la bobina con un ohmetro. Así por ejemplo, para un motor bipolar que tiene cuatro hilos debe utilizarse un polímetro en posición de medida de resistencia para detectar las dos bobinas independientes. Para ello, hay que buscar dos hilos que midan un valor cualquiera que no sea infinito, generalmente unas pocas decenas de ohmios. Estos dos hilos pertenecen a los terminales de una de las bobinas y los otros a la pareja opuesta.

Figura 1-11 Motor paso a paso de cuatro hilos

            En este caso no es importante conocer el devanado que corresponde con la bobina A-B (1-1’) o a la C-D (2-2’), ni identificar sus terminales, porque una vez conectados los cables al circuito de control si el motor gira en sentido horario y queremos que gire en sentido antihorario, sólo tendremos que cambiar las conexiones de la bobina A-B por los de la bobina C-D.

Para los motores de 6 hilos si queremos identificarlos con los del motor de la figura 1-4, procederemos de la siguiente manera:

Figura 1-11 Foto de un motor paso a paso de 6 hilos

            Se mide con un ohmetro para buscar los tres hilos que entre si midan un valor cualquiera distinto de infinito. Estos tres hilos pertenecerán a uno de los juegos de bobinas y los otros tres pertenecerán al otro juego de bobinas. Para averiguar el terminal central se mide la resistencia entre cables, obtenido para nuestro caso concreto la medida de 150 ohmios, midiendo los otros dos resulta 300 ohmios, por lo tanto, el que tiene el valor mitad corresponde con la toma central de la bobina, numerados en la figura 1-4 con 1’- 2’ y 3’-4’.

Para identificar cuál de los hilos corresponde a las bobinas 1,2,3 o 4, procedemos de la siguiente forma, tendremos que alimentar el motor, el valor de la tensión de alimentación normalmente suele ir indicado por una etiqueta o serigrafiado en la carcasa. En caso contrario, deberemos de tener en cuenta que la mayoría de los motores paso a paso están construidos para trabajar a 4,5,6,12 y 24 voltios. Probamos con 5 V, por precaución conectando esta alimentación a la patilla central de las dos bobinas. Seguidamente se toma uno de los hilos, se numera con el numero 1 y se conecta a masa y el otro hilo del mismo juego de bobinas se numera con el numero 2 y se deja sin conectar. A continuación tomamos uno de los terminales del otro juego de bobinas y se conecta amasa, si el motor gira un paso en sentido horario se numera el terminal con el numero 3 y el otro terminal con el 4. Si por el contrario lo hace en sentido contrario a las agujas del reloj se numera con el 4 y el último termina con el numero 3.

Una vez identificados los terminales del motor bipolar y del unipolar, en los siguientes epígrafes veremos los circuitos que vamos a montar para cada uno de ellos.

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