MOTORES DE PASO
3. Conexión unipolar & bipolar
6. ULN2003 "Driver de Potencia"
9. Área de descargas de programas
El motor de pasos llamado también (Stepper Motor), es un motor que se alimenta con corriente continua DC. Este convierte los pulsos eléctricos aplicados en sus bobinas en movimientos rotacionales discretos. Pueden girar continuamente o sólo un ángulo llamado (paso) o (step). Debido a que resultan muy precisos y confiables, se emplean comúnmente en aplicaciones donde el posicionamiento mecánico resulta ser muy importante. Son ideales cuando se tiene que girar un eje y detenerlo en cierta posición con una precisión de hasta centésimas de milímetros. En ésta posición puede permanecer bloqueado (o no), hasta recibir una nueva orden de giro.
Básicamente, éstos motores tienen un rotor, sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes y un estator, compuesto por bobinas excitadoras arrolladas en forma independiente. Los motores de pasos pueden ser vistos como motores eléctricos sin conmutadores. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) debe ser manejada externamente por un circuito controlador o (driver). Los motores de paso son lentos si los comparamos con un motor DC y en general son llamados motores de imán permanente.
En los motores de paso de imán permanente, el rotor es un imán fuertemente magnetizado que puede girar en el interior del estator y que se alineará con el campo magnético creado por la bobina que éste alimentada del estator en un instante de tiempo. Se clasifican en Unipolares y Bipolares.
Figura No. 1. Esquema de bobinas en un
motor de pasos de imán
permanente tipo unipolar.
Estos suelen tener 5 ó 6 cables de salida, dependiendo de su conexión interna. Son fáciles de controlar, su característica principal es poseer una toma (tap) central que se conecta al positivo de la fuente de alimentación.
BIPOLARES
Están
diseñados de la misma forma de los unipolares, pero posee dos bobinas separadas
cuyas polaridades deben ser invertidas o cambiadas en cada operación para hacer
girar el rotor. Por medio de un “driver” de control se invierte la
polaridad de cada par de los polos, permitiendo que la polaridad de la fuente de
alimentación aplicada al final de cada bobina sea controlada de manera
independiente. Cada bobina necesita su propio circuito controlador. La función
de este “driver” es la de servir de interfaz entre en microcontrolador y
el motor de pasos. Los driver son capaces de soportar una mayor cantidad
de corriente que los pines de entrada y salida de un microcontrolador.
Figura No. 2. Esquema de bobinas
en un motor de pasos de imán
permanente tipo bipolar.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA EL MOTOR DE PASOS UNIPOLAR/BIPOLAR
MODELO PM25L-024
| Motor Size | PM25L-024 | |
| Número de Pasos por Revolución | 24(15°/Paso) | |
| Número de Fases | 2-2 PHASE | |
| Conexión | UNIPOLAR CONST. VOLT. | BIPOLAR CHOPPER |
| Voltaje Trabajo | 5 Vdc / 12 Vdc | 24 Vdc |
| Corriente/Fase | 185 ma / 475 ma | 600 mA |
| Resistencia Bobinas/Fase | 37.5 Ω | |
| Integrado Recomendado | ULN2003 | UDN2916B-V |
| Material del núcleo Magnético |
Polar anisotropy ferrite sintered magnet (MS50) Nd-Fe-B bonded magnet (MS70) |
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| Aislamiento (resistencia) | 100M[Ω] MIN | |
| Estrés Dieléctrico | AC 500[V] 1[min] | |
| Clase de Aislamiento | CLASS E | |
| Temperatura de Operación | -10[°C] - 50[°C] | |
| Temperatura de Almacenamiento | -30[°C] - 80[°C] | |
| Humedad Relativa (Operacuión) | 20[%] RH - 90[%] RH | |
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CONEXIÓN UNIPOLAR: UNI-CONST. VOLT. (at 12V)
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Características de Torque |
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Características de Torque |
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Dimensiones Externas del motor |
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IDENTIFICANDO LAS CONEXIONES EN UN MOTOR DE PASOS
Este procedimiento es de mucha utilidad cuando no tenemos la hoja técnica de especificaciones de un motor de pasos y/o no sabemos que conductor está asociado a cada bobina. El procedimiento es simple siempre y cuando se sigan los siguientes pasos: Primero, aplicamos un voltaje positivo +VDC al cable común que previamente ya se ha identificado con un tester (es el conductor con menos resistencia de todos). Segundo, escogemos otro cable al azar y lo colocamos a tierra. Luego con los otros cables restantes vamos a determinar quien corresponde a cada bobina. Tercero, con los cables restantes, escogemos sólo uno de ellos a la vez y lo conectamos a tierra, observamos el movimiento del rotor al hacer la conexión y concluimos en base a lo indicado en la figura a continuación:
En un motor de pasos, la secuencia con la cual se alimentan las bobinas determina las características del funcionamiento del motor en cuanto a su velocidad, torque y ángulo de desplazamiento. En general existen tres formas diferentes o secuencias de operación, las cuales llamaremos: Una Bobina (Wave Drive), Dos Bobinas (Normal) y Medio Paso.
"DRIVES" PARA MANEJAR UN MOTOR DE PASOS A TRAVÉS DE UN MICROCONTROLADOR
Los terminales de E/S de un microcontrolador PIC pueden manejar corrientes de carga de hasta 25 ma con un nivel de tensión de +5 Voltios. Cuando se requiere energizar una carga con niveles de tensión y/o corrientes superiores, se hace necesario el uso de circuitos de interfaz que suministren los niveles de potencia para la operación sin perjudicar o deteriorar al microcontrolador. Uno de los dispositivos más utilizados es el manejador o "driver" ULN2003AN, el cual, es utilizado como amplificador de potencia y permite al microcontrolador manejar cargas relativamente elevadas como un motor de pasos o un relay.
El ULN2003AN posee un encapsulado DIP 16 con 7 entradas, 7 salidas, 1 punto de conexión común y un terminal de referencia (tierra) distribuidos como se muestra en la figura No. 5. Cada salida de este dispositivo puede manejar una corriente máxima de 500 mA, cuando se utiliza más de una salida, deberá tenerse la precaución de no exceder los límites establecidos en la figura No. 6.
UTILIZACIÓN DE LA iBOARD PARA MANEJAR A UN MOTOR DE PASOS, EJEMPLO No. 1
Objetivos: Identificar los terminales de conexión de las bobinas de un motor de pasos unipolar. Elaborar un programa en MBASIC que permita controlar el sentido de giro de un motor de pasos. Identifique las bobinas del motor de pasos según se explica a continuación:
1.- Determine el conductor común
Haciendo uso de un ohmiómetro se mide la resistencia entre los pares de cables. El cable común será el único que tenga la mitad del valor de la resistencia entre él y el resto. Esto se debe a que entre el cable común y cualquier otro cable existe sólo una bobina, mientras que entre el resto de los cables existen dos bobinas, ver la figura No. 7.
2.- Identifique las bobinas
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Aplique una tensión positiva de +5Vdc Voltios al cable común.
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Seleccione un cable cualquiera y coloque a tierra (0 Voltios). A este cable se le llamará Cable 1. El nombre es arbitrario, simplemente será una referencia para identificar cada uno de los cables de las bobinas, ver la figura No. 8.
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Manteniendo al Cable 1 en tierra, comience a colocar los cables restantes a tierra (solamente uno a la vez) hasta producir un giro en el sentido contrario de las agujas del reloj (giro CCW). Este será el Cable 2, ver la figura No. 8.
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Conecte uno de los cables restantes a tierra, si el motor intenta girar en el sentido de las agujas del reloj (giro CW), este será el Cable 4, ver la figura No. 8.
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El conductor que no produzca movimiento alguno, será el Cable 3, ver la figura 8.
COLOR Y NÚMERO DE LAS BOBINAS:
Bobina No. 01 -> AMARILLO
Bobina No. 02 -> BLANCO
Bobina No. 03 -> AZUL
Bobina No. 04 -> ROJO
Común -> GRIS
3.- Esquema de conexiones
4.- Programa básico en MBASIC
MÉTODO "WAVE DRIVE"
MÉTODO "NORMAL DRIVE"
MÉTODO "MEDIO PASO"
UTILIZANDO INSTRUCCIONES EN ALTO NIVEL MBASIC
DESCARGA DE PROGRAMAS (CODIGOS MBASIC)
