MAQUINAS ELECTRICAS 3
MOTORES PASO A PASO 1
CATEDRA: ¨ MAQUINAS ELECTRICAS¨
CATEDRÁTICO: Ing. Efraín de la Cruz Montes
ALUMNOS:
 AQUINO GASPAR, Jimy Gustavo
 BARROS CERVANTES, Alan
 CASO ALMIDON, Joel Marco
 DIONISIO CURIPACO, Walter
 PARI CAHUANA, Juan Carlos
 SANDOVAL RIVERA, Yovanni
HUANCAYO - PERU
2017
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR PASO
A PASO
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DEDICATORIA
A nuestros maestros de la universidad, por darnos muchos de sus conocimientos, y por
habernos brindado la mayor parte de su tiempo, enseñándonos e instruyéndonos para
solucionar los diferentes problemas que se podrían presentar en nuestro camino.
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MOTORES PASO A PASO 3
INDICE
Introducción…………………………………………………………………………….. 4
Definición……………………………………………………………………………….. 5
Características………………………………………………………………………… 6
Partes del Motor……………………………………………………………………… 7
TIPOS DE MOTORES PASO A PASO
a) El motor de pasos de reluctancia variable……………………………… 9
b) El motor de pasos de rotor de imán permanente……………………… 10
c) El motor de pasos híbrido…………………………………………………11
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO……………………………………………….. 12
1. Aplicaciones Practicas…………………………………………................. 16
2. Arranque………………………………………………………………........ 18
3. Inversiones De Giro………………………………………………………. 20
4. Regulación de Velocidad………………………………………………… 24
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INTRODUCCION
El principio de funcionamiento del Motor Paso a Paso es en verdad tan antiguo
como la teoría electromagnética elaborada por J. Maxwell a mediados del siglo
XIX. El primer dispositivo de uso práctico, basado en el efecto autocentrante de
piezas polares dentadas fue desarrollado en el año 1930 por la Armada Británica.
Se utilizaba como posicionador remoto, transmitiendo la rotación de un eje
comandado por un sistema mecánico. Durante la Segunda Guerra Mundial, la
marina de los Estados Unidos aplicó este dispositivo a diversos componentes
navales, tales como un girocompás repetidor. Los motores paso a paso eran
comandados por relays o dispositivos de conmutación mecánicos con escobillas
que lógicamente eran lentos, voluminosos y poco confiables, debido al desgaste.
A mediados de la década del 40, la aparición de los servomotores operando a lazo
cerrado, conocidos como Selsing y Sincron desplazaron rápidamente a los
motores paso a paso por las razones anteriormente expuestas. Los servomotores
mencionados se adaptaron rápidamente a las necesidades de los dispositivos de
control de esa época que operaban en forma analógica. La evolución de las
técnicas digitales experimentada en las tres últimas décadas obligó a la
resurrección del motor paso a paso, ya que el uso de dispositivos analógicos
comandados por computadoras requiere de interfaces de conversión digital-
analógica.
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MOTORES PASO A PASO 5
DEFINICION
El motor paso a paso es un actuador o transductor electromagnético incremental
que convierte pulsos eléctricos en desplazamientos angulares de un eje. Este
motor es en sí mismo un conversor digital-analógico ya que convierte una señal
eléctrica digital en un desplazamiento angular del rotor. Las características
anteriormente mencionadas hacen que el movimiento sea preciso, constante y
repetible; dándole al motor paso a paso una elevada capacidad de
posicionamiento, lo que permite utilizarlos en sistemas que requieren un control
exacto de velocidad, distancia y dirección de un movimiento. Lo más importante
del motor paso a paso es que el único error sistemático que produce es el error de
paso que generalmente es menor que el 5% del valor del paso. Este error no es
acumulativo, o sea que es independiente del desplazamiento total girado y del
número de veces que se repita la posición final. El motor paso a paso es
generalmente controlado por una fuente de potencia de corriente continua y un
circuito lógico y que constituyen un elemento clave en la performance misma.
El motor paso a paso conocido también como motor de pasos es un dispositivo
electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en
desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es capaz de girar una
cantidad de grados (paso o medio paso) dependiendo de sus entradas de control.
El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un conversor digital-
analógico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas digitales.
Este motor presenta las ventajas de tener precisión y repetitividad en cuanto al
posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan
los robots, drones, radiocontrol.
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MOTORES PASO A PASO 6
CARACTERISTICAS
Un motor paso a paso se define por estos parámetros básicos:
 Voltaje
Los motores paso a paso tienen una tensión eléctrica de trabajo. Este valor
viene impreso en su carcasa o por lo menos se especifica en su hoja de
datos. Algunas veces puede ser necesario aplicar un voltaje superior para
lograr que un determinado motor cumpla con el torque deseado, pero esto
producirá un calentamiento excesivo y/o acortará la vida útil del motor.
 Resistencia eléctrica
Otra característica de un motor paso a paso es la resistencia de los
bobinados. Esta resistencia determinará la corriente que consumirá el
motor, y su valor afecta la curva de torque del motor y su velocidad máxima
de operación.
 Grados por paso
Generalmente, este es el factor más importante al elegir un motor paso a
paso para un uso determinado. Este factor define la cantidad de grados que
rotará el eje para cada paso completo. Una operación de medio-paso o
semi-paso del motor duplicará la cantidad de pasos por revolución al reducir
la cantidad de grados por paso. Cuando el valor de grados por paso no está
indicado en el motor, es posible contar a mano la cantidad de pasos por
vuelta, haciendo girar el motor y sintiendo por el tacto cada "diente"
magnético. Los grados por paso se calculan dividiendo 360 (una vuelta
completa) por la cantidad de pasos que se contaron. Las cantidades más
comunes de grados por paso son: 0,72°, 1,8°, 3,6°, 7,5°, 15° y hasta 90°. A
este valor de grados por paso usualmente se le llama la resolución del
motor. En el caso de que un motor no indique los grados por paso en su
carcasa, pero sí la cantidad de pasos por revolución, al dividir 360 por ese
valor se obtiene la cantidad de grados por paso. Un motor de 200 pasos por
vuelta, por ejemplo, tendrá una resolución de 1,8° por paso.
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PARTES DEL MOTOR PASO A PASO
Vista General
Es la parte fundamental de todo motor eléctrico, a continuación, pasaremos a
describir detalladamente los componentes que lo conforman.
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Rotor:
Está compuesto de un imán permanente con dos polos (norte y sur)
Este no tiene dientes.
Tiene baja velocidad, con torque que depende del tipo de motor.
Estator
El estator tiene forma cilíndrica
En su interior se encuentran diversos bobinados, que al ser alimentados
secuencialmente generan un campo magnético giratorio.
El número de bobinas de éste depende del tipo de motor (cuantos pasos
necesita para dar una vuelta).
Formado por chapas o un núcleo solido de hierro
Las bobinas están distribuidas simétricamente
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TIPOS DE MOTORES PASO A PASO
Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia
variable, el motor de magnetización permanente, y el motor híbrido.
a) El motor de pasos de reluctancia variable (VR):
Las máquinas de reluctancia variable son tal vez las más sencillas entre las
máquinas eléctricas, y no son exclusivamente motores paso a paso, sino que
también pueden ser usadas como máquinas analógicas. Constan de un estator
con devanados de excitación, y un rotor magnético con salientes. No se
necesitan conductores en el rotor porque el par se produce por la tendencia del
rotor a alinearse con la onda de flujo producida por el estator de acuerdo con la
posición de menor reluctancia. Esto es una característica importante porque
significa que en estas máquinas todas las pérdidas resistivas del devanado se
presentan en el estator. Como en general el estator tiene mejor disipación de
calor que el rotor, el resultado suele ser un motor más pequeño para similar
prestación. Las máquinas de reluctancia variable se pueden clasificar en dos
tipos: de saliente simple y de saliente doble. Tiene un rotor multipolar de hierro
y un estator devanado, opcionalmente laminado. Rota cuando el diente más
cercano del rotor es atraído a la bobina del estator energizada obteniéndose,
por lo tanto, la ruta de menor reluctancia. La respuesta de este motor es muy
rápida, pero la inercia permitida en la carga es pequeña. Cuando los
devanados no están energizados, el par estático de este tipo de motor es cero.
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MOTORES PASO A PASO 10
El motor de pasos 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 estator.
En los motores paso a paso de imán permanente el rotor es un imán permanente.
Funciona con el principio básico del magnetismo: polos de igual signo se repelen y
polos de signo opuesto se atraen. Si el estator tiene una sola fase constituida por
uno o dos bobinados al invertir la corriente en el bobinado se invertirá polaridad
efectuando el rotor un giro de 180º pero no se puede predeterminar el sentido de
giro. Si en cambio el estator se hace de 2 fases ya se elimina esa incertidumbre.
Excitando las fases del estator de forma tal que las caras A y B sean polos sur y
las D y C sean polos norte, el lado norte del rotor se ubicará entre las caras A y B.
Si se invierte la corriente en los bobinados A y C el lado norte del rotor se ubicará
entre las caras B y C efectuando un giro de 90 grados. En cada cambio de sentido
de la corriente en fases sucesivas el rotor girará un paso de 90 º. Para cambiar el
sentido de giro hay que cambiar la secuencia. En los rotores de imanes
permanentes se suele mecanizar un número de dientes limitado por su estructura
física. El hecho de ser dentado hace que su posicionamiento no varíe aun
desapareciendo la excitación. Esto le permite una mayor precisión.
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El motor de pasos híbrido: Se caracteriza por tener varios dientes en el estator 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, se puede configurar para suministrar un paso angular tan pequeño
como 1.8°. Los motores paso a paso híbridos son combinación de los dos tipos
anteriores; el rotor suele estar constituido por anillos de acero dulce dentado en un
número ligeramente distinto al del estator y dichos anillos montados sobre un imán
permanente dispuesto axialmente. En la figura 4 se muestra un motor paso a paso
híbrido en donde el rotor es un imán permanente axial con dos anillos de acero de
5 dientes y el estator es de 4 dientes y dos fases
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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Los motores eléctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzas
ejercidas por un campo electromagnético y creadas al hacer circular una corriente
eléctrica a través de una o varias bobinas. Si dicha bobina, generalmente circular y
denominada estator, se mantiene en una posición mecánica fija y en su interior,
bajo la influencia del campo electromagnético, se coloca otra bobina, llamada
rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobre su eje, esta última tenderá
a buscas la posición de equilibrio magnético, es decir, orientará sus polos NORTE-
SUR hacia los polos SUR-NORTE del estator, respectivamente. Cuando el rotor
alcanza esta posición de equilibrio, el estator cambia la orientación de sus polos,
aquel tratará de buscar la nueva posición de equilibrio; manteniendo dicha
situación de manera continuada, se conseguirá un movimiento giratorio y continuo
del rotor y a la vez la transformación de una energía eléctrica en otra mecánica en
forma de movimiento circular.
Aún basado en el mismo fenómeno, el principio de funcionamiento de los motores
de corriente continua, los motores paso a paso son más sencillos si cabe, que
cualquier otro tipo de motor eléctrico.
La Figura A intenta ilustrar el modo de funcionamiento de un motor paso a paso,
suponemos que las bobinas L1 como L2 poseen un núcleo de hierro dulce capaza
de imantarse cuando dichas bobinas sean recorridas por una corriente eléctrica.
Por otra para el imán M puede girar libremente sobre el eje de sujeción central.
Figura A.- Principio de funcionamiento de un motor paso a paso
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Inicialmente, sin aplicar ninguna corriente a las bobinas (que también reciben el
nombre de fases) y con M en una posición cualquiera, el imán permanecerá en
reposo si no se somete a una fuerza externa.
Si se hace circula corriente por ambas fases como se muestra en la Figura A(a),
se crearán dos polos magnéticos NORTE en la parte interna, bajo cuya influencia
M se desplazará hasta la posición indicada en la dicha figura.
Si invertimos la polaridad de la corriente que circula por L1 se obtendrá la
situación magnética indicada en la Figura A(b) y M se verá desplazado hasta la
nueva posición de equilibrio, es decir, ha girado 90 grados en sentido contrario a
las agujas del reloj.
Invirtiendo ahora la polaridad de la corriente en L2, se llega a la situación de la
Figura A(c) habiendo girado M otros 90 grados. Si, por fin, invertimos de nuevo el
sentido de la corriente en L1, M girará otros 90 grados y se habrá obtenido
una revolución completa de dicho imán en cuatro pasos de 90 grados.
Por tanto, si se mantiene la secuencia de excitación expuesta para L1 y L2 y
dichas corrientes son aplicadas en forma de pulsos, el rotor avanzará pasos de 90
grados por cada pulso aplicado.
Por lo tanto, es podemos decir que un motor paso a paso es un dispositivo
electromecánico que convierte impulsos eléctricos en un movimiento rotacional
constantes y finito dependiendo de las características propias del motor.
El modelo de motor paso a paso que hemos analizado, recibe el nombre de
bipolar ya que, para obtener la secuencia completa, se requiere disponer de
corrientes de dos polaridades, presentando tal circunstancia un inconveniente
importante a la hora de diseñar el circuito que controle el motor. Una forma de
paliar este inconveniente es la representada en la Figura B, obteniéndose un
motor unipolar de cuatro fases, puesto que la corriente circula por las bobinas en
un único sentido.
Si inicialmente se aplica la corriente a L1 y L2 cerrando los interruptores S1 y S2,
se generarán dos polos NORTE que atraerán al polo SUR de M hasta encontrar la
posición de equilibrio entre ambos como puede verse en la Figura B(a). Si se abre
posteriormente S1 y se cierra S3, por la nueva distribución de polos magnéticos, M
evoluciona hasta la situación representada en la Figura B(b).
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MOTORES PASO A PASO 14
Figura B.- Principio básico de un motor unipolar de cuatro fases
Siguiendo la secuencia representada en la Figuras B (c ) y (d), de la misma forma
se obtienen avances del rotor de 90 grados habiendo conseguido, como en el
motor bipolar de dos fases, hacer que el rotor avance pasos de 90 grados por
la acción de impulsos eléctricos de excitación de cada una de las bobinas.
En uno y otro caso, el movimiento obtenido ha sido en sentido contrario al de las
agujas del reloj; ahora bien, si las secuencias de excitación se generan en orden
inverso, el rotor girará en sentido contrario, por lo que fácilmente podemos deducir
que el sentido de giro en los motores paso a paso es reversible en función de la
secuencia de excitación y, por tanto, se puede hacer avanzar o retroceder al motor
un número determinado de pasos según las necesidades.
El modelo de motor paso a paso estudiado, salvo su valor didáctico, no ofrece
mayor atractivo desde el punto de vista práctico, precisamente por la amplitud de
sus avances angulares.
Una forma de conseguir motores PAP de paso más reducido, es la de aumentar el
número de bobinas del estator, pero ello llevaría a un aumento del coste y
del volumen y a pérdidas muy considerable en el rendimiento del motor, por lo que
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MOTORES PASO A PASO 15
esta situación no es viable. Hasta ahora y para conseguir la solución más idónea,
se recurre a la mecanización de los núcleos de las bobinas y el rotor en forma de
hendiduras o dientes, creándose así micrópilos magnéticos, tantos como dientes y
estableciendo las situaciones de equilibrio magnéticos con avances angulares
mucho menores, siendo posible conseguir motores de hasta de 500 pasos.
Básicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el
que van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto número de
bobinas excitadoras bobinadas en su estator.
Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la
conmutación (o excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada por
un controlador.
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MOTORES PASO A PASO 16
1. APLICACIONES PRACTICAS
ROBOTICA:
o Maquinas – herramientas
o Movimiento de cámaras
o Brazos robóticos
AUTOMATIZACION Y PERIFERICOS
o Impresoras
o Plotters
o Disqueteras
o Discos duros
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MOTORES PASO A PASO 17
TELECOMUNICACIONES
o Posicionamiento de Antenas
o DVD
 Taxímetros.
 Disk-drive.
 Patrón mecánico de velocidad angular.
 Registradores XY.
 Relojes Eléctricos.
 Control Remoto.
 Máquinas de escribir electrónicas.
 Manipuladores.
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2. ARRANQUE
El principio de funcionamiento de los motores paso a paso es más sencillo que
cualquier otro tipo de motor eléctrico. Los motores eléctricos, en general, basan su
funcionamiento en las fuerzas ejercidas por un campo electromagnético y creadas
al hacer circular una corriente eléctrica a través de una o varias bobinas. Si dicha
bobina, generalmente circular y denominada estator, se mantiene en una posición
mecánica fija y en su interior, bajo la influencia del campo electromagnético, se
coloca otra bobina, llamada rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar
sobre su eje.
Al excitar el estator, se crearán los polos N-S, provocando la variación del campo
magnético formado. La respuesta del rotor será seguir el movimiento de dicho
campo (tenderá a buscas la posición de equilibrio magnético), es decir, orientará
sus polos NORTE-SUR hacia los polos SUR-NORTE del estator, respectivamente.
Cuando el rotor alcanza esta posición de equilibrio, el estator cambia la orientación
de sus polos y se tratará de buscar la nueva posición de equilibrio. Manteniendo
dicha situación de manera continuada, se conseguirá un movimiento giratorio y
continuo del rotor, produciéndose de este modo el giro del eje del motor, y a la vez
la transformación de una energía eléctrica en otra mecánica en forma de
movimiento circular. Al número de grados que gira el rotor, cuando se efectúa un
cambio de polaridad en las bobinas del estator, se le denomina "ángulo de paso".
Existe la posibilidad de conseguir una rotación de medio paso con el control
electrónico apropiado, aunque el giro se hará con menor precisión. Los motores
son fabricados para trabajar en un rango de frecuencias determinado por el
fabricante, y rebasado dicho rango, provocaremos la pérdida de sincronización.
Los motores paso a paso, se controlan por el cambio de dirección del flujo de
corriente a través de las bobinas que lo forman:
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MOTORES PASO A PASO 19
 Controlar el desplazamiento del rotor en función de las tensiones que se
aplican a las bobinas, con lo que podemos conseguir desplazamientos
hacia delante o atrás.
 Controlar el número de pasos por vuelta.
 Controlar la velocidad del motor.
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MOTORES PASO A PASO 20
3. INVERSION DE GIRO
Existen tres secuencias posibles para este tipo de motores, las cuales se detallan
a continuación. Todas las secuencias comienzan nuevamente por el paso 1 una
vez alcanzado el paso final (4 u 8). Para revertir el sentido de giro, simplemente se
deben ejecutar las secuencias en modo inverso.
Secuencia Normal: Esta es la secuencia más usada y la que generalmente
recomienda el fabricante. Con esta secuencia el motor avanza un paso por vez y
debido a que siempre hay al menos dos bobinas activadas, se obtiene un alto
torque de paso y de retención.
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Secuencia del tipo wave drive: En esta secuencia se activa solo una bobina a la
vez. En algunos motores esto brinda un funcionamiento más suave. La
contrapartida es que, al estar solo una bobina activada, el torque de paso y
retención es menor.
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MOTORES PASO A PASO 22
Secuencia del tipo medio paso: En esta secuencia se activan las bobinas de tal
forma de brindar un movimiento igual a la mitad del paso real. Para ello se activan
primero 2 bobinas y luego solo 1 y así sucesivamente. Como vemos en la tabla la
secuencia completa consta de 8 movimientos en lugar de 4.
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MOTORES PASO A PASO 23
Como comentario final, cabe destacar que debido a que los motores paso a paso
son dispositivos mecánicos y como tal deben vencer ciertas inercias, el tiempo de
duración y la frecuencia de los pulsos aplicados es un punto muy importante a
tener en cuenta. En tal sentido el motor debe alcanzar el paso antes que la
próxima secuencia de pulsos comience. Si la frecuencia de pulsos es muy
elevada, el motor puede reaccionar en alguna de las siguientes formas:
 Puede que no realice ningún movimiento en absoluto.
 Puede comenzar a vibrar, pero sin llegar a girar.
 Puede girar erráticamente.
 O puede llegar a girar en sentido opuesto.
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4. REGULACION DE VELOCIDAD
DIFERENTES FORMAS DE CONTROLAR UN MOTOR PASO A PASO
CONTROL CON MICROCONTROLADOR
Para controlar un motor paso a paso unipolar deberemos alimentar el común de motor
con y conmutaremos con masa en los cables del devanado correspondiente con lo que
haremos pasar la corriente por la bobina del motor adecuada y esta generara un campo
electromagnético que atraerá el polo magnetizado del rotor y el eje del mismo girara.
Para hacer esto podemos usar transistores montados en configuración Darlington o usar
un circuito integrado como el ULN2003 que ya los lleva integrados en su interior aunque
la corriente que aguanta este integrado es baja y si queremos controlar motores más
potentes deberemos montar nosotros mismo el circuito de control a base de transistores
de potencia.
El esquema de uso del ULN2003 para un motor unipolar es el siguiente:
Las entradas son TTL (Transistor-Transistor Logic) y se activan a nivel alto, también
disponen de resistencias de polarización internas con lo que no deberemos de
preocuparnos de esto y podremos dejar “al aire” las entradas no utilizadas.
MPPC. Familia de circuitos integrados controladores de motores unipolares de 4 fases y
bipolares de 2 fases.
MPPC 001.
Controlará un motor paso a paso con solo dos o tres bits. Dos bits le permitirán controlar
el sentido de giro y en que instante el motor debe avanzar un paso. Con el tercer bit podrá
seleccionar entre 1 paso o paso.Es provisto en encapsulado DIP20.todas sus entradas y
salidas son TTL, con cual es óptimo para ser utilizado con PICs.
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MOTORES PASO A PASO 25
El circuito integrado está preparado para recibir una señal digital de realimentación de
límite de corriente de fase. Sus dos entradas para comparadores le facilitaron
implementar controles de corriente de fase por medio de switching.
Las salidas tienen capacidad para entregar una corriente máxima de 100 , capaces de
entregar corriente suficiente para la excitación de los transistores de potencia adecuadas
para las tensiones y corrientes de operación del motor paso a paso a controlar.
Control de motor paso a paso con Arduino y pololu A4988
El motor que se puede a usar es uno del tipo Nema 17 y para ello necesitaremos un
driver pololu A4988. El pololu es un breakout board para control de motores paso a paso
bipolares que nos ajustará la corriente que consume el motor para su funcionamiento en
el punto correcto.
Esquema de conexión para control de motor pasó a paso.
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MOTORES PASO A PASO 26
Tiene también protección térmica, y sobrecarga. Consultar el datasheet del fabricante
para saber exactamente cuanta corriente puede controlar ya que hay diversos modelos
muy similares, pero ronda entre 1-2A.
Es recomendable colocarle un pequeño radiador pegado con pasta térmica cuando
trabajemos con altas corrientes.
El uso de un driver pololu nos simplifica mucho el control de un motor paso a paso ya que
el mismo se encarga de generar todas las señales necesarias para su funcionamiento y
además nos añade las protecciones necesarias de temperatura y corriente.
Otra ventaja que tendremos es que solo necesitaremos un par de puertos del arduino
para controlarlo todo, dejando libres más puertos para otras funciones.
El pololu A4988 necesita dos tensiones de alimentación separadas, una para el motor (8-
35V) y otra para la alimentación del pololu (3-5.5V), esta última la sacaremos del Arduino
y para alimentar el motor utilizaremos una fuente independiente que conectaremos a los
pines Vmot y GND. Tener en cuenta que tendremos que unir la masa GND del Arduino con
la de la fuente del motor para equilibrar tensión a 0V.
También pondremos un condensador electrolítico de 100μF/63V entre los pines de
alimentación de la fuente del motor para que sea más estable. Tener cuidado de respetar
la polaridad del condensador para evitar sustos
Vamos a ver en el siguiente esquema el montaje del control de motor paso a paso
completo:
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MOTORES PASO A PASO 27
Como podemos observar, aparte del pololu A4988, hemos conectado al arduino un
potenciómetro al pin A0 para controlar la velocidad de giro del motor paso a paso y un
pulsador a la entrada P7 con el que podremos cambiar el sentido.
Para su montaje seguiremos el esquema, primero conectaremos los pines STEP y DIR
como a los pines P3 y P9 de nuestro arduino.
Conectaremos los pines RESET y SLEEP del Pololu entre sí para que el motor esté en
funcionamiento continuamente.
Ahora conectaremos la alimentación del pololu en los pines Vdd y GND a 5V, esta tensión
la sacaremos del arduino, no confundir con la alimentación del motor…
Para conectar el motor paso a paso al A4988, tenemos cuatro terminales
correspondientes a las dos bobinas de motor. Tendremos que identificarlas primero con
un polímetro por continuidad y una vez identificadas, conectarlas a 1A-1B la primera y 2A-
2B la segunda.
Solo nos queda conectar el potenciómetro a la entrada A0 y un pulsador a la entrada A7,
este tendrá una resistencia pull-down que nos pondrá la entrada a 0V si no pulsamos S2
para evitar falsas lecturas.
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MOTORES PASO A PASO 28
CONTROL MEDIANTE UN CIRCUITO (COMPONENTES: Integrado 555, CD4017,ULN2803)
Integrado 555
El temporizador IC 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en la generación de
temporizadores, pulsos y oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar
retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip flop. Sus
derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete.
Integrado CD4017
Se trata de un contador/divisor o decodificador con 10 salidas. Estructuralmente está
formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier
valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo.
Integrado ULN2803
El ULN2803 (ULN2801A-ULN2805A) contiene ocho transistores Darlington con emisor
común e incluye diodos de supresión de las cargas inductivas. Es un circuito muy usado
para controlar servos y motores paso a paso. Cada Darlington cuenta con una capacidad
de carga de corriente de pico 600mA (500mA de manera continua).
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MOTORES PASO A PASO 29
CIRCUITO DISEÑADO PARA LA REGULACION, Y DIRECCION DEL MOTOR PASO A
PASO – UNIPOLAR:
MAQUINAS ELECTRICAS 3
MOTORES PASO A PASO 30
BIBLIOGRAFÍA
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Politécnica Salesiana. Cuenca, Ecuador.
Tapa Blanda, J. A. (2006). Motores paso a paso (Informe). Universidad Nacional
de Ingeniería. Lima, Perú.
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proyecto mejora del controlador de r. M. P. Del “banco de prueba p. S. I. A r. M. P.”
Para bombas de inyección diesel (motor cummins). Comunidades europeas.
Javier Alejandro Salamanca Pachon (2010). Implementacion de un sistema
posicional con motores tipo paso a paso y servo controlados por el computador.
Revista Hidrored. Argentina.
Rodrigo Orlando Badínez Lara, T. (2012). Diseño y simulación de un instrumento
para la estimación de torque de un motor paso a paso. Revista Soluciones
Prácticas, Perú.
Luis Fabian Delgado Miranda, C., & Haure, J. L. (2010). Automatización de un
taladro fresador mediante motores paso a paso (Tesis pregrado). Universidad
Tecnológica Nacional. Ciudad de Salta.

Motor paso a paso

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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 3 INDICE Introducción…………………………………………………………………………….. 4 Definición……………………………………………………………………………….. 5 Características………………………………………………………………………… 6 Partes del Motor……………………………………………………………………… 7 TIPOS DE MOTORES PASO A PASO a) El motor de pasos de reluctancia variable……………………………… 9 b) El motor de pasos de rotor de imán permanente……………………… 10 c) El motor de pasos híbrido…………………………………………………11 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO……………………………………………….. 12 1. Aplicaciones Practicas…………………………………………................. 16 2. Arranque………………………………………………………………........ 18 3. Inversiones De Giro………………………………………………………. 20 4. Regulación de Velocidad………………………………………………… 24
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 4 INTRODUCCION El principio de funcionamiento del Motor Paso a Paso es en verdad tan antiguo como la teoría electromagnética elaborada por J. Maxwell a mediados del siglo XIX. El primer dispositivo de uso práctico, basado en el efecto autocentrante de piezas polares dentadas fue desarrollado en el año 1930 por la Armada Británica. Se utilizaba como posicionador remoto, transmitiendo la rotación de un eje comandado por un sistema mecánico. Durante la Segunda Guerra Mundial, la marina de los Estados Unidos aplicó este dispositivo a diversos componentes navales, tales como un girocompás repetidor. Los motores paso a paso eran comandados por relays o dispositivos de conmutación mecánicos con escobillas que lógicamente eran lentos, voluminosos y poco confiables, debido al desgaste. A mediados de la década del 40, la aparición de los servomotores operando a lazo cerrado, conocidos como Selsing y Sincron desplazaron rápidamente a los motores paso a paso por las razones anteriormente expuestas. Los servomotores mencionados se adaptaron rápidamente a las necesidades de los dispositivos de control de esa época que operaban en forma analógica. La evolución de las técnicas digitales experimentada en las tres últimas décadas obligó a la resurrección del motor paso a paso, ya que el uso de dispositivos analógicos comandados por computadoras requiere de interfaces de conversión digital- analógica.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 5 DEFINICION El motor paso a paso es un actuador o transductor electromagnético incremental que convierte pulsos eléctricos en desplazamientos angulares de un eje. Este motor es en sí mismo un conversor digital-analógico ya que convierte una señal eléctrica digital en un desplazamiento angular del rotor. Las características anteriormente mencionadas hacen que el movimiento sea preciso, constante y repetible; dándole al motor paso a paso una elevada capacidad de posicionamiento, lo que permite utilizarlos en sistemas que requieren un control exacto de velocidad, distancia y dirección de un movimiento. Lo más importante del motor paso a paso es que el único error sistemático que produce es el error de paso que generalmente es menor que el 5% del valor del paso. Este error no es acumulativo, o sea que es independiente del desplazamiento total girado y del número de veces que se repita la posición final. El motor paso a paso es generalmente controlado por una fuente de potencia de corriente continua y un circuito lógico y que constituyen un elemento clave en la performance misma. El motor paso a paso conocido también como motor de pasos es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es capaz de girar una cantidad de grados (paso o medio paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un conversor digital- analógico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas digitales. Este motor presenta las ventajas de tener precisión y repetitividad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan los robots, drones, radiocontrol.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 6 CARACTERISTICAS Un motor paso a paso se define por estos parámetros básicos:  Voltaje Los motores paso a paso tienen una tensión eléctrica de trabajo. Este valor viene impreso en su carcasa o por lo menos se especifica en su hoja de datos. Algunas veces puede ser necesario aplicar un voltaje superior para lograr que un determinado motor cumpla con el torque deseado, pero esto producirá un calentamiento excesivo y/o acortará la vida útil del motor.  Resistencia eléctrica Otra característica de un motor paso a paso es la resistencia de los bobinados. Esta resistencia determinará la corriente que consumirá el motor, y su valor afecta la curva de torque del motor y su velocidad máxima de operación.  Grados por paso Generalmente, este es el factor más importante al elegir un motor paso a paso para un uso determinado. Este factor define la cantidad de grados que rotará el eje para cada paso completo. Una operación de medio-paso o semi-paso del motor duplicará la cantidad de pasos por revolución al reducir la cantidad de grados por paso. Cuando el valor de grados por paso no está indicado en el motor, es posible contar a mano la cantidad de pasos por vuelta, haciendo girar el motor y sintiendo por el tacto cada "diente" magnético. Los grados por paso se calculan dividiendo 360 (una vuelta completa) por la cantidad de pasos que se contaron. Las cantidades más comunes de grados por paso son: 0,72°, 1,8°, 3,6°, 7,5°, 15° y hasta 90°. A este valor de grados por paso usualmente se le llama la resolución del motor. En el caso de que un motor no indique los grados por paso en su carcasa, pero sí la cantidad de pasos por revolución, al dividir 360 por ese valor se obtiene la cantidad de grados por paso. Un motor de 200 pasos por vuelta, por ejemplo, tendrá una resolución de 1,8° por paso.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 7 PARTES DEL MOTOR PASO A PASO Vista General Es la parte fundamental de todo motor eléctrico, a continuación, pasaremos a describir detalladamente los componentes que lo conforman.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 8 Rotor: Está compuesto de un imán permanente con dos polos (norte y sur) Este no tiene dientes. Tiene baja velocidad, con torque que depende del tipo de motor. Estator El estator tiene forma cilíndrica En su interior se encuentran diversos bobinados, que al ser alimentados secuencialmente generan un campo magnético giratorio. El número de bobinas de éste depende del tipo de motor (cuantos pasos necesita para dar una vuelta). Formado por chapas o un núcleo solido de hierro Las bobinas están distribuidas simétricamente
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 9 TIPOS DE MOTORES PASO A PASO Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia variable, el motor de magnetización permanente, y el motor híbrido. a) El motor de pasos de reluctancia variable (VR): Las máquinas de reluctancia variable son tal vez las más sencillas entre las máquinas eléctricas, y no son exclusivamente motores paso a paso, sino que también pueden ser usadas como máquinas analógicas. Constan de un estator con devanados de excitación, y un rotor magnético con salientes. No se necesitan conductores en el rotor porque el par se produce por la tendencia del rotor a alinearse con la onda de flujo producida por el estator de acuerdo con la posición de menor reluctancia. Esto es una característica importante porque significa que en estas máquinas todas las pérdidas resistivas del devanado se presentan en el estator. Como en general el estator tiene mejor disipación de calor que el rotor, el resultado suele ser un motor más pequeño para similar prestación. Las máquinas de reluctancia variable se pueden clasificar en dos tipos: de saliente simple y de saliente doble. Tiene un rotor multipolar de hierro y un estator devanado, opcionalmente laminado. Rota cuando el diente más cercano del rotor es atraído a la bobina del estator energizada obteniéndose, por lo tanto, la ruta de menor reluctancia. La respuesta de este motor es muy rápida, pero la inercia permitida en la carga es pequeña. Cuando los devanados no están energizados, el par estático de este tipo de motor es cero.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 10 El motor de pasos 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 estator. En los motores paso a paso de imán permanente el rotor es un imán permanente. Funciona con el principio básico del magnetismo: polos de igual signo se repelen y polos de signo opuesto se atraen. Si el estator tiene una sola fase constituida por uno o dos bobinados al invertir la corriente en el bobinado se invertirá polaridad efectuando el rotor un giro de 180º pero no se puede predeterminar el sentido de giro. Si en cambio el estator se hace de 2 fases ya se elimina esa incertidumbre. Excitando las fases del estator de forma tal que las caras A y B sean polos sur y las D y C sean polos norte, el lado norte del rotor se ubicará entre las caras A y B. Si se invierte la corriente en los bobinados A y C el lado norte del rotor se ubicará entre las caras B y C efectuando un giro de 90 grados. En cada cambio de sentido de la corriente en fases sucesivas el rotor girará un paso de 90 º. Para cambiar el sentido de giro hay que cambiar la secuencia. En los rotores de imanes permanentes se suele mecanizar un número de dientes limitado por su estructura física. El hecho de ser dentado hace que su posicionamiento no varíe aun desapareciendo la excitación. Esto le permite una mayor precisión.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 11 El motor de pasos híbrido: Se caracteriza por tener varios dientes en el estator 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, se puede configurar para suministrar un paso angular tan pequeño como 1.8°. Los motores paso a paso híbridos son combinación de los dos tipos anteriores; el rotor suele estar constituido por anillos de acero dulce dentado en un número ligeramente distinto al del estator y dichos anillos montados sobre un imán permanente dispuesto axialmente. En la figura 4 se muestra un motor paso a paso híbrido en donde el rotor es un imán permanente axial con dos anillos de acero de 5 dientes y el estator es de 4 dientes y dos fases
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 12 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Los motores eléctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzas ejercidas por un campo electromagnético y creadas al hacer circular una corriente eléctrica a través de una o varias bobinas. Si dicha bobina, generalmente circular y denominada estator, se mantiene en una posición mecánica fija y en su interior, bajo la influencia del campo electromagnético, se coloca otra bobina, llamada rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobre su eje, esta última tenderá a buscas la posición de equilibrio magnético, es decir, orientará sus polos NORTE- SUR hacia los polos SUR-NORTE del estator, respectivamente. Cuando el rotor alcanza esta posición de equilibrio, el estator cambia la orientación de sus polos, aquel tratará de buscar la nueva posición de equilibrio; manteniendo dicha situación de manera continuada, se conseguirá un movimiento giratorio y continuo del rotor y a la vez la transformación de una energía eléctrica en otra mecánica en forma de movimiento circular. Aún basado en el mismo fenómeno, el principio de funcionamiento de los motores de corriente continua, los motores paso a paso son más sencillos si cabe, que cualquier otro tipo de motor eléctrico. La Figura A intenta ilustrar el modo de funcionamiento de un motor paso a paso, suponemos que las bobinas L1 como L2 poseen un núcleo de hierro dulce capaza de imantarse cuando dichas bobinas sean recorridas por una corriente eléctrica. Por otra para el imán M puede girar libremente sobre el eje de sujeción central. Figura A.- Principio de funcionamiento de un motor paso a paso
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 13 Inicialmente, sin aplicar ninguna corriente a las bobinas (que también reciben el nombre de fases) y con M en una posición cualquiera, el imán permanecerá en reposo si no se somete a una fuerza externa. Si se hace circula corriente por ambas fases como se muestra en la Figura A(a), se crearán dos polos magnéticos NORTE en la parte interna, bajo cuya influencia M se desplazará hasta la posición indicada en la dicha figura. Si invertimos la polaridad de la corriente que circula por L1 se obtendrá la situación magnética indicada en la Figura A(b) y M se verá desplazado hasta la nueva posición de equilibrio, es decir, ha girado 90 grados en sentido contrario a las agujas del reloj. Invirtiendo ahora la polaridad de la corriente en L2, se llega a la situación de la Figura A(c) habiendo girado M otros 90 grados. Si, por fin, invertimos de nuevo el sentido de la corriente en L1, M girará otros 90 grados y se habrá obtenido una revolución completa de dicho imán en cuatro pasos de 90 grados. Por tanto, si se mantiene la secuencia de excitación expuesta para L1 y L2 y dichas corrientes son aplicadas en forma de pulsos, el rotor avanzará pasos de 90 grados por cada pulso aplicado. Por lo tanto, es podemos decir que un motor paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte impulsos eléctricos en un movimiento rotacional constantes y finito dependiendo de las características propias del motor. El modelo de motor paso a paso que hemos analizado, recibe el nombre de bipolar ya que, para obtener la secuencia completa, se requiere disponer de corrientes de dos polaridades, presentando tal circunstancia un inconveniente importante a la hora de diseñar el circuito que controle el motor. Una forma de paliar este inconveniente es la representada en la Figura B, obteniéndose un motor unipolar de cuatro fases, puesto que la corriente circula por las bobinas en un único sentido. Si inicialmente se aplica la corriente a L1 y L2 cerrando los interruptores S1 y S2, se generarán dos polos NORTE que atraerán al polo SUR de M hasta encontrar la posición de equilibrio entre ambos como puede verse en la Figura B(a). Si se abre posteriormente S1 y se cierra S3, por la nueva distribución de polos magnéticos, M evoluciona hasta la situación representada en la Figura B(b).
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 14 Figura B.- Principio básico de un motor unipolar de cuatro fases Siguiendo la secuencia representada en la Figuras B (c ) y (d), de la misma forma se obtienen avances del rotor de 90 grados habiendo conseguido, como en el motor bipolar de dos fases, hacer que el rotor avance pasos de 90 grados por la acción de impulsos eléctricos de excitación de cada una de las bobinas. En uno y otro caso, el movimiento obtenido ha sido en sentido contrario al de las agujas del reloj; ahora bien, si las secuencias de excitación se generan en orden inverso, el rotor girará en sentido contrario, por lo que fácilmente podemos deducir que el sentido de giro en los motores paso a paso es reversible en función de la secuencia de excitación y, por tanto, se puede hacer avanzar o retroceder al motor un número determinado de pasos según las necesidades. El modelo de motor paso a paso estudiado, salvo su valor didáctico, no ofrece mayor atractivo desde el punto de vista práctico, precisamente por la amplitud de sus avances angulares. Una forma de conseguir motores PAP de paso más reducido, es la de aumentar el número de bobinas del estator, pero ello llevaría a un aumento del coste y del volumen y a pérdidas muy considerable en el rendimiento del motor, por lo que
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 15 esta situación no es viable. Hasta ahora y para conseguir la solución más idónea, se recurre a la mecanización de los núcleos de las bobinas y el rotor en forma de hendiduras o dientes, creándose así micrópilos magnéticos, tantos como dientes y estableciendo las situaciones de equilibrio magnéticos con avances angulares mucho menores, siendo posible conseguir motores de hasta de 500 pasos. Básicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada por un controlador.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 16 1. APLICACIONES PRACTICAS ROBOTICA: o Maquinas – herramientas o Movimiento de cámaras o Brazos robóticos AUTOMATIZACION Y PERIFERICOS o Impresoras o Plotters o Disqueteras o Discos duros
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 17 TELECOMUNICACIONES o Posicionamiento de Antenas o DVD  Taxímetros.  Disk-drive.  Patrón mecánico de velocidad angular.  Registradores XY.  Relojes Eléctricos.  Control Remoto.  Máquinas de escribir electrónicas.  Manipuladores.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 18 2. ARRANQUE El principio de funcionamiento de los motores paso a paso es más sencillo que cualquier otro tipo de motor eléctrico. Los motores eléctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzas ejercidas por un campo electromagnético y creadas al hacer circular una corriente eléctrica a través de una o varias bobinas. Si dicha bobina, generalmente circular y denominada estator, se mantiene en una posición mecánica fija y en su interior, bajo la influencia del campo electromagnético, se coloca otra bobina, llamada rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobre su eje. Al excitar el estator, se crearán los polos N-S, provocando la variación del campo magnético formado. La respuesta del rotor será seguir el movimiento de dicho campo (tenderá a buscas la posición de equilibrio magnético), es decir, orientará sus polos NORTE-SUR hacia los polos SUR-NORTE del estator, respectivamente. Cuando el rotor alcanza esta posición de equilibrio, el estator cambia la orientación de sus polos y se tratará de buscar la nueva posición de equilibrio. Manteniendo dicha situación de manera continuada, se conseguirá un movimiento giratorio y continuo del rotor, produciéndose de este modo el giro del eje del motor, y a la vez la transformación de una energía eléctrica en otra mecánica en forma de movimiento circular. Al número de grados que gira el rotor, cuando se efectúa un cambio de polaridad en las bobinas del estator, se le denomina "ángulo de paso". Existe la posibilidad de conseguir una rotación de medio paso con el control electrónico apropiado, aunque el giro se hará con menor precisión. Los motores son fabricados para trabajar en un rango de frecuencias determinado por el fabricante, y rebasado dicho rango, provocaremos la pérdida de sincronización. Los motores paso a paso, se controlan por el cambio de dirección del flujo de corriente a través de las bobinas que lo forman:
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 19  Controlar el desplazamiento del rotor en función de las tensiones que se aplican a las bobinas, con lo que podemos conseguir desplazamientos hacia delante o atrás.  Controlar el número de pasos por vuelta.  Controlar la velocidad del motor.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 20 3. INVERSION DE GIRO Existen tres secuencias posibles para este tipo de motores, las cuales se detallan a continuación. Todas las secuencias comienzan nuevamente por el paso 1 una vez alcanzado el paso final (4 u 8). Para revertir el sentido de giro, simplemente se deben ejecutar las secuencias en modo inverso. Secuencia Normal: Esta es la secuencia más usada y la que generalmente recomienda el fabricante. Con esta secuencia el motor avanza un paso por vez y debido a que siempre hay al menos dos bobinas activadas, se obtiene un alto torque de paso y de retención.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 21 Secuencia del tipo wave drive: En esta secuencia se activa solo una bobina a la vez. En algunos motores esto brinda un funcionamiento más suave. La contrapartida es que, al estar solo una bobina activada, el torque de paso y retención es menor.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 22 Secuencia del tipo medio paso: En esta secuencia se activan las bobinas de tal forma de brindar un movimiento igual a la mitad del paso real. Para ello se activan primero 2 bobinas y luego solo 1 y así sucesivamente. Como vemos en la tabla la secuencia completa consta de 8 movimientos en lugar de 4.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 23 Como comentario final, cabe destacar que debido a que los motores paso a paso son dispositivos mecánicos y como tal deben vencer ciertas inercias, el tiempo de duración y la frecuencia de los pulsos aplicados es un punto muy importante a tener en cuenta. En tal sentido el motor debe alcanzar el paso antes que la próxima secuencia de pulsos comience. Si la frecuencia de pulsos es muy elevada, el motor puede reaccionar en alguna de las siguientes formas:  Puede que no realice ningún movimiento en absoluto.  Puede comenzar a vibrar, pero sin llegar a girar.  Puede girar erráticamente.  O puede llegar a girar en sentido opuesto.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 24 4. REGULACION DE VELOCIDAD DIFERENTES FORMAS DE CONTROLAR UN MOTOR PASO A PASO CONTROL CON MICROCONTROLADOR Para controlar un motor paso a paso unipolar deberemos alimentar el común de motor con y conmutaremos con masa en los cables del devanado correspondiente con lo que haremos pasar la corriente por la bobina del motor adecuada y esta generara un campo electromagnético que atraerá el polo magnetizado del rotor y el eje del mismo girara. Para hacer esto podemos usar transistores montados en configuración Darlington o usar un circuito integrado como el ULN2003 que ya los lleva integrados en su interior aunque la corriente que aguanta este integrado es baja y si queremos controlar motores más potentes deberemos montar nosotros mismo el circuito de control a base de transistores de potencia. El esquema de uso del ULN2003 para un motor unipolar es el siguiente: Las entradas son TTL (Transistor-Transistor Logic) y se activan a nivel alto, también disponen de resistencias de polarización internas con lo que no deberemos de preocuparnos de esto y podremos dejar “al aire” las entradas no utilizadas. MPPC. Familia de circuitos integrados controladores de motores unipolares de 4 fases y bipolares de 2 fases. MPPC 001. Controlará un motor paso a paso con solo dos o tres bits. Dos bits le permitirán controlar el sentido de giro y en que instante el motor debe avanzar un paso. Con el tercer bit podrá seleccionar entre 1 paso o paso.Es provisto en encapsulado DIP20.todas sus entradas y salidas son TTL, con cual es óptimo para ser utilizado con PICs.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 25 El circuito integrado está preparado para recibir una señal digital de realimentación de límite de corriente de fase. Sus dos entradas para comparadores le facilitaron implementar controles de corriente de fase por medio de switching. Las salidas tienen capacidad para entregar una corriente máxima de 100 , capaces de entregar corriente suficiente para la excitación de los transistores de potencia adecuadas para las tensiones y corrientes de operación del motor paso a paso a controlar. Control de motor paso a paso con Arduino y pololu A4988 El motor que se puede a usar es uno del tipo Nema 17 y para ello necesitaremos un driver pololu A4988. El pololu es un breakout board para control de motores paso a paso bipolares que nos ajustará la corriente que consume el motor para su funcionamiento en el punto correcto. Esquema de conexión para control de motor pasó a paso.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 26 Tiene también protección térmica, y sobrecarga. Consultar el datasheet del fabricante para saber exactamente cuanta corriente puede controlar ya que hay diversos modelos muy similares, pero ronda entre 1-2A. Es recomendable colocarle un pequeño radiador pegado con pasta térmica cuando trabajemos con altas corrientes. El uso de un driver pololu nos simplifica mucho el control de un motor paso a paso ya que el mismo se encarga de generar todas las señales necesarias para su funcionamiento y además nos añade las protecciones necesarias de temperatura y corriente. Otra ventaja que tendremos es que solo necesitaremos un par de puertos del arduino para controlarlo todo, dejando libres más puertos para otras funciones. El pololu A4988 necesita dos tensiones de alimentación separadas, una para el motor (8- 35V) y otra para la alimentación del pololu (3-5.5V), esta última la sacaremos del Arduino y para alimentar el motor utilizaremos una fuente independiente que conectaremos a los pines Vmot y GND. Tener en cuenta que tendremos que unir la masa GND del Arduino con la de la fuente del motor para equilibrar tensión a 0V. También pondremos un condensador electrolítico de 100μF/63V entre los pines de alimentación de la fuente del motor para que sea más estable. Tener cuidado de respetar la polaridad del condensador para evitar sustos Vamos a ver en el siguiente esquema el montaje del control de motor paso a paso completo:
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 27 Como podemos observar, aparte del pololu A4988, hemos conectado al arduino un potenciómetro al pin A0 para controlar la velocidad de giro del motor paso a paso y un pulsador a la entrada P7 con el que podremos cambiar el sentido. Para su montaje seguiremos el esquema, primero conectaremos los pines STEP y DIR como a los pines P3 y P9 de nuestro arduino. Conectaremos los pines RESET y SLEEP del Pololu entre sí para que el motor esté en funcionamiento continuamente. Ahora conectaremos la alimentación del pololu en los pines Vdd y GND a 5V, esta tensión la sacaremos del arduino, no confundir con la alimentación del motor… Para conectar el motor paso a paso al A4988, tenemos cuatro terminales correspondientes a las dos bobinas de motor. Tendremos que identificarlas primero con un polímetro por continuidad y una vez identificadas, conectarlas a 1A-1B la primera y 2A- 2B la segunda. Solo nos queda conectar el potenciómetro a la entrada A0 y un pulsador a la entrada A7, este tendrá una resistencia pull-down que nos pondrá la entrada a 0V si no pulsamos S2 para evitar falsas lecturas.
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 28 CONTROL MEDIANTE UN CIRCUITO (COMPONENTES: Integrado 555, CD4017,ULN2803) Integrado 555 El temporizador IC 555 es un circuito integrado (chip) que se utiliza en la generación de temporizadores, pulsos y oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip flop. Sus derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete. Integrado CD4017 Se trata de un contador/divisor o decodificador con 10 salidas. Estructuralmente está formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo. Integrado ULN2803 El ULN2803 (ULN2801A-ULN2805A) contiene ocho transistores Darlington con emisor común e incluye diodos de supresión de las cargas inductivas. Es un circuito muy usado para controlar servos y motores paso a paso. Cada Darlington cuenta con una capacidad de carga de corriente de pico 600mA (500mA de manera continua).
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 29 CIRCUITO DISEÑADO PARA LA REGULACION, Y DIRECCION DEL MOTOR PASO A PASO – UNIPOLAR:
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    MAQUINAS ELECTRICAS 3 MOTORESPASO A PASO 30 BIBLIOGRAFÍA Hughes Austin, X. L. (2011). Electric Motors and Drives (Revista). Universidad Politécnica Salesiana. Cuenca, Ecuador. Tapa Blanda, J. A. (2006). Motores paso a paso (Informe). Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú. Gustavo Alonso Torres Magaña. (2006). Investigación y comparación de dos tipos de motores: motores de a pasos v. S. Motores de corriente directa, para el uso del proyecto mejora del controlador de r. M. P. Del “banco de prueba p. S. I. A r. M. P.” Para bombas de inyección diesel (motor cummins). Comunidades europeas. Javier Alejandro Salamanca Pachon (2010). Implementacion de un sistema posicional con motores tipo paso a paso y servo controlados por el computador. Revista Hidrored. Argentina. Rodrigo Orlando Badínez Lara, T. (2012). Diseño y simulación de un instrumento para la estimación de torque de un motor paso a paso. Revista Soluciones Prácticas, Perú. Luis Fabian Delgado Miranda, C., & Haure, J. L. (2010). Automatización de un taladro fresador mediante motores paso a paso (Tesis pregrado). Universidad Tecnológica Nacional. Ciudad de Salta.