Motor paso a paso

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Motor paso a paso (PaP)

El motor paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un conversor digital-analógico (D/A) y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos.

Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetitividad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan como motor de frecuencia variable, motor de corriente continua sin escobillas, servomotores y motores controlados digitalmente.

Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia variable, el motor de magnetización permanente, y el motor paso a paso híbrido.

Secuencia de funcionamiento[editar]

Obsérvese como la variación de la dirección del campo magnético creado en el estátor producirá movimiento de seguimiento por parte del rotor de imán permanente, el cual intentará alinearse con el campo magnético inducido por las bobinas que excitan los electroimanes (en este caso A y B). Vcc es la alimentación de corriente continua (por ejemplo 5V, 12V, 24V...)

Tabla de orden de fases. En este caso concreto el motor tendrá un paso angular de 90º y un semipaso de 45º (al excitarse más de una bobina)
Paso Terminal 1
Bobina A
Terminal 2
Bobina A
Terminal 1
Bobina B
Terminal 2
Bobina B
Imagen
Paso 1 +Vcc -Vcc -Vcc Stepper motor full step1.png
(Semi-)Paso 2 +Vcc -Vcc +Vcc -Vcc Stepper motor full step2bis.png
Paso 3 +Vcc -Vcc Stepper motor full step2.png
(Semi-)Paso 4 -Vcc +Vcc +Vcc -Vcc Stepper motor full step3bis.png
Paso 5 -Vcc +Vcc Stepper motor full step3.png
(Semi-)Paso 6 -Vcc +Vcc -Vcc +Vcc Stepper motor full step4bis.png
Paso 7 -Vcc +Vcc Stepper motor full step4.png
(Semi-)Paso 8 +Vcc -Vcc -Vcc +Vcc Stepper motor full step1bis.png

Control de las bobinas[editar]

Para el control del motor paso a paso de este tipo (bipolar), se establece el principio de "Puente H", si se activan T1 y T4, permiten la alimentación en un sentido; si cambiamos el sentido de la alimentación activando T2 y T3, cambiaremos el sentido de alimentación y el sentido de la corriente.

Topología de "puente en H" para las bobinas A y B
variación de la alimentación de corriente de la bobina A según los transistores T1, T2, T3, T4

Velocidad de rotación[editar]

La velocidad de rotación viene definida por la ecuación:

N = 60 * \frac{f}{n}


Donde:

  • f: frecuencia del tren de impulsos
  • n: nº de polos que forman el motor

Si bien hay que decir que para estos motores, la máxima frecuencia admisible suele estar alrededor de los 625 Hz, en caso de que la frecuencia de pulsos sea demasiado elevada, el motor puede reaccionar en alguna de las siguientes maneras:

  • No realizar ningún movimiento en absoluto.
  • Comenzar a vibrar pero sin llegar a girar.
  • Girar erráticamente.
  • Girar en sentido opuesto.
  • Perder potencia

Como ayuda es recomendable que también se coloque a disposición un simulador o circuito para probar estos motores paso a paso para descartar fallas en ello.

Tipos de motores paso a paso[editar]

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 estátor

El motor de paso de reluctancia variable (VR): Tiene un rotor multipolar de hierro y un estátor devanado laminado, y rota cuando los dientes del rotor son atraídos a los dientes del estátor 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 estátor 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°.

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 líneas a tierra en un orden específico 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.

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]