Aqui tienes un archivo que te puede servir para trabajar con estos motores:
MOTORES PASO A PASO UNIPOLARES
Ing. Moises Muñoz Sánchez
Pequeña introducción a los motores Paso a Paso
Los motores Paso a Paso son motores en los que podemos controlar el desplazamiento del rotor en función de tensiones que se aplican a las bobinas. Por lo que podemos conseguir controles de los desplazamiento adelante y detrás y determinado numero de pasos por vuelta.
En los motores paso a paso debemos diferenciar los motores unipolares de los bipolares, los unipolares . Los motores unipolares se llaman así porque la corriente que circula por los diferentes bobinados siempre circula en el mismo sentido. En los motores bipolares para que el motor funcione la corriente que circula por los bobinados cambia de sentido en función de la tensión que se aplica. por lo que un mismo bobinado puede tener en uno de sus extremos distinta polaridad (bipolar).
Motor bipolar:
Motor unipolar:
Algunos motores tienen los bobinados de tal manera que en función de puentes pueden convertirse en unipolares o bipolares.
Lo mas importante de un motor es saber el tipo de motor que es, la potencia, el numero de pasos, el par de fuerza, la tensión de alimentación y poco mas si son motores sencillos.
En los motores unipolares el punto medio de ambos bobinados es alimentado eléctricamente por uno de los polos y el otro polo de alimentación se aplica a los diferentes terminales de los bobinados siguiendo un determinado ritmo que hace que el motor funcione en determinada dirección y velocidad.
Para el funcionamiento del un motor unipolar, uno de los sistemas mas sencillos y económicos es hacerlo funcionar a través de un circuito integrado denominado ULN2003.
El esquema de funcionamiento seria el de la figura siguiente, lógicamente la entrada a este circuito integrado esta controlado por un microcontrolador, las entradas 1,2,3,4 corresponden a las puertas de salida de un microcontrolador y las salidas denominadas 1, 2, 3 y 4 corresponden a las entradas del motor .
El ULN2003A es un circuito integrado compuesto por una serie de componentes tipo Darligton con las siguientes características básicas.
Tension maxima de entrada 30 Vlts
Tension maxima de salida 50 Vlts
Intensidad maxima de salida 500 mA
Potencia maxima disipable 1 W
La rutinas que gracias a un microcontrolador debe de ser aplicadas a las entradas 1,2,3,4 son las siguientes
Tabla de lógica para sentido horario
1a 1b 2a 2b
0 1 1 1
1 1 0 1
1 0 1 1
1 1 1 0
Tabla de lógica para sentido antihorario
1a 1b 2a 2b
1 1 1 0
1 0 1 1
1 1 0 1
0 1 1 1
Si se trabaja con un ULN2003 hay que tener en cuenta que este circuito integrado trabaja con lógica negativa por lo que la señal binaria enviada por el microcontrolador es invertida por el ULN2003
Otro tema muy importante a tener en cuenta es la rutina de tiempo entre diversas instrucciones esta rutina debe de ser de aproximadamente 350 milisegundos para que el giro del motor tenga un régimen continuo y sin saltos.
Este es el esquema eléctrico del motor PM35S
El programa en ASM y en HEX lo encontraras aqui esta bien explicado por lo que seguirlo es sencillo. Si desea que el motor vaya mas deprisa solo actuar sobre el bucle de tiempo reduciendo los ciclos del bucle.
Si queremos que funcione algunos pasos se deberán obtener los códigos del programa y aplicarlos debidamente en un programa debidamente realizado.
Para cualquier duda siempre a tu disposición.
Aviso de responsabilidad.
Atención esto son programas realizados sin interés comercial ni económico alguno, solo desarrollados con animo de enseñanza, no pretendo que funcionen en otros sistemas o para otras personas, cualquier error que exista debe ser subsanado por la persona que lo usa. Cualquier daño que ocasione el uso de este programa es responsabilidad del usuario del mismo. Si tienes alguna duda estoy a tu disposición.
Revisión:
Tutorial sobre Motores Paso a Paso (Stepper motors)
Los motores paso a paso son ideales para la construcción de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos.
La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a la vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar desde 90° hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4 pasos en el primer caso (90°
y 200 para el segundo caso (1.8°
, para completar un giro completo de 360°.
Estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición o bien totalmente libres. Si una o más de sus bobinas está energizada, el motor estará enclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedará completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas.
En este capítulo trataremos solamente los motores P-P del tipo de imán permanente, ya que estos son los mas usados en robótica.
Principio de funcionamiento
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.
Imagen del rotor
Imagen de un estator de 4 bobinas
Existen dos tipos de motores paso a paso de imán permanente:
• Bipolar: Estos tiene generalmente cuatro cables de salida (ver figura 1). 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. En figura 3 podemos apreciar un ejemplo de control de estos motores mediante el uso de un puente en H (H-Bridge). Como se aprecia, será necesario un H-Bridge por cada bobina del motor, es decir que para controlar un motor Paso a Paso de 4 cables (dos bobinas), necesitaremos usar dos H-Bridges iguales al de la figura 3 . El circuito de la figura 3 es a modo ilustrativo y no corresponde con exactitud a un H-Bridge. En general es recomendable el uso de H-Bridge integrados como son los casos del L293 (ver figura 3 bis).
• Unipolar: Estos motores suelen tener 6 o 5 cables de salida, dependiendo de su conexionado interno (ver figura 2). Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar. En la figura 4 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. Las entradas de activación (Activa A, B , C y D) pueden ser directamente activadas por un microcontrolador.
Secuencias para manejar motores paso a paso Bipolares
Como se dijo anteriormente, estos motores necesitan la inversión de la corriente que circula en sus bobinas en una secuencia determinada. Cada inversión de la polaridad provoca el movimiento del eje en un paso, cuyo sentido de giro está determinado por la secuencia seguida.
A continuación se puede ver la tabla con la secuencia necesaria para controlar motores paso a paso del tipo Bipolares:
PASO TERMINALES
A B C D
1 +V -V +V -V
2 +V -V -V +V
3 -V +V -V +V
4 -V +V +V -V
Secuencias para manejar motores paso a paso Unipolares
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
. 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.
PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D
1 ON ON OFF OFF
2 OFF ON ON OFF
3 OFF OFF ON ON
4 ON OFF OFF ON
A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo normal:
Secuencia del tipo wave drive: En esta secuencia se activa solo una bobina a la vez. En algunos motores esto brinda un funcionamiento mas suave. La contrapartida es que al estar solo una bobina activada, el torque de paso y retención es menor.
PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D
1 ON OFF OFF OFF
2 OFF ON OFF OFF
3 OFF OFF ON OFF
4 OFF OFF OFF ON
A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo wave drive:
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.
PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D
1 ON OFF OFF OFF
2 ON ON OFF OFF
3 OFF ON OFF OFF
4 OFF ON ON OFF
5 OFF OFF ON OFF
6 OFF OFF ON ON
7 OFF OFF OFF ON
8 ON OFF OFF ON
A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo medio paso:
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.
Para obtener un arranque suave y preciso, es recomendable comenzar con una frecuencia de pulso baja y gradualmente ir aumentándola hasta la velocidad deseada sin superar la máxima tolerada. El giro en reversa debería también ser realizado previamente bajando la velocidad de giro y luego cambiar el sentido de rotación.
Una referencia importante:
Cuando se trabaja con motores P-P usados o bien nuevos, pero de los cuales no tenemos hojas de datos. Es posible averiguar la distribución de los cables a los bobinados y el cable común en un motor de paso unipolar de 5 o 6 cables siguiendo las instrucciones que se detallan a continuación:
1. Aislando el cable(s) común que va a la fuente de alimentación: Como se aprecia en las figuras anteriores, en el caso de motores con 6 cables, estos poseen dos cables comunes, pero generalmente poseen el mismo color, por lo que lo mejor es unirlos antes de comenzar las pruebas.
Usando un tester para chequear la resistencia entre pares de cables, el cable común será el único que tenga la mitad del valor de la resistencia entre ella y el resto de los cables.
Esto es debido a que el cable común tiene una bobina entre ella y cualquier otro cable, mientras que cada uno de los otros cables tienen dos bobinas entre ellos. De ahí la mitad de la resistencia medida en el cable común.
2.Identificando los cables de las bobinas (A, B, C y D): aplicar un voltaje al cable común (generalmente 12 volts, pero puede ser más o menos) y manteniendo uno de los otros cables a masa (GND) mientras vamos poniendo a masa cada uno de los demás cables de forma alternada y observando los resultados.
El proceso se puede apreciar en el siguiente cuadro:
Seleccionar un cable y conectarlo a masa. Ese será llamado cable A.
Manteniendo el cable A conectado a masa, probar cuál de los tres cables restantes provoca un paso en sentido antihorario al ser conectado también a masa. Ese será el cable B.
Manteniendo el cable A conectado a masa, probar cuál de los dos cables restantes provoca un paso en sentido horario al ser conectado a masa. Ese será el cable D.
El último cable debería ser el cable C. Para comprobarlo, basta con conectarlo a masa, lo que no debería generar movimiento alguno debido a que es la bobina opuesta a la A.
Nota: La nomenclatura de los cables (A, B, C, D) es totalmente arbitraria.
Identificando los cables en Motores P-P Bipolares:
Para el caso de motores paso a paso bipolares (generalmente de 4 cables de salida), la identificación es más sencilla. Simplemente tomando un tester en modo ohmetro (para medir resistencias), podemos hallar los pares de cables que corresponden a cada bobina, debido a que entre ellos deberá haber continuidad (en realidad una resistencia muy baja). Luego solo deberemos averiguar la polaridad de la misma, la cual se obtiene fácilmente probando. Es decir, si conectado de una manera no funciona, simplemente damos vuelta los cables de una de las bobinas y entonces ya debería funcionar correctamente. Si el sentido de giro es inverso a lo esperado, simplemente se deben invertir las conexiones de ambas bobinas y el H-Bridge.
Para recordar
• Un motor de paso con 5 cables es casi seguro de 4 fases y unipolar.
• Un motor de paso con 6 cables también puede ser de 4 fases y unipolar, pero con 2 cables comunes para alimentación. pueden ser del mismo color.
• Un motor de pasos con solo 4 cables es comúnmente bipolar.
