Diseño de
Microcontroladores
Practica Nº 4
Control de Motores
PRE-LABORATORIO
1.
¿Qué es y
cómo funciona un 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 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 (D/A) 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, impresoras digitales,
automatización, entre otros.
Están constituidos esencialmente por dos partes:
·
Estator:
parte fija construida a base de cavidades en las que van depositadas las
bobinas.
·
Rotor:
parte móvil construida mediante un imán permanente.
Este conjunto va montado sobre un eje soportado
por dos cojinetes que le permiten girar libremente.
Su funcionamiento en las fuerzas ejercidas por un campo
electromagnético y creado 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.
Los motores paso a paso son ideales para la construcción
de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos. Existen dos tipos
·
Bipolar:
Estos tiene generalmente cuatro cables de salida. Necesitan ciertos trucos para
ser controlados, debido a que requieren del cambio de dirección del flujo de
corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un
movimiento.
·
Unipolar:
Estos motores suelen tener 6 o 5 cables de salida, dependiendo de su
conexionado interno. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar.
En la figura podemos apreciar un ejemplo de conexionado para controlar un motor
paso a paso unipolar mediante el uso de un ULN2803, el cual es una array de 8
transistores tipo Darlington capaces de manejar cargas de hasta 500mA.
2. Explique
cómo se puede variar la velocidad de giro de un motor paso a paso.
La velocidad (máxima) de un motor paso a paso está
determinada por una serie de factores. La primera es la velocidad de
lanzamiento del motor paso a paso. Esta es la velocidad máxima a la que el
motor paso a paso puede llegar de repente, desde el punto de reposo. Esto se
debe en gran parte a la inercia del rotor y por supuesto la inercia del sistema
motor.
Otro factor es la tensión que el controlador del motor paso
a paso puede ofrecer. Si el motor paso a
paso está girando, se puede acelerar, lo que hace que el motor paso a paso
se ejecute más y más rápido, hasta que el par del motor paso a paso sea igual a
las necesidades del sistema. Entonces no hay par para acelerar más. Esta
velocidad máxima depende de la tensión del controlador al motor. Si la tensión
es mayor, el motor paso a paso tiene más par en la misma (alta) velocidad y
puede acelerar aún más que un motor paso a paso con un controlador con una baja
tensión. Evidentemente, un controlador unipolar tiene un par inferior que un
controlador bipolar, por lo que la velocidad máxima es siempre inferior. La
excepción es un motor bipolar con un bajo voltaje a través de un controlador
unipolar con un alto voltaje. Este último puede, en determinadas
circunstancias, tener una velocidad más alta.
