Electricidad

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Sistemas Electrónicos Digitales

Práctica 4

MOTOR PASO A PASO
1 Introducción
Un motor paso a paso es aquel que gira un determinado ángulo (paso) cuando se aplican entre los extremos de sus bobinas las tensiones adecuadas. Este tipo de motores gira sólo un paso al aplicar en los extremos de sus bobinas las tensiones fijas adecuadas. El sentido de giro depende de la secuencia de activaciónde las bobinas que forman el estator del motor. La velocidad de giro depende en este caso de la frecuencia de conmutación de las tensiones en los extremos de dichas bobinas.

Se define el ángulo de paso como el ángulo que describe el eje del motor (rotor) al aplicarle un impulso. Puede variar de 1º a 90 º según el motor. En general, los motores paso a paso presentan las siguientes ventajas:Insensibilidad a vibraciones y a variaciones de tensión y de temperatura. Movimientos muy precisos. Frecuencia de trabajo variable.

Los motores paso a paso están presentes en multitud de aplicaciones como pueden ser periféricos de computadores (impresoras, discos duros, unidades de discos flexibles, etc.), máquinas herramientas (mesas de control numérico, etc.), etc.

2 Descripción física de unmotor paso a paso
El funcionamiento de un motor paso a paso se basa en el hecho de que dos imanes enfrentados tienden a orientarse de forma que el polo norte de uno de ellos esté alineado con el polo sur del otro. En un motor paso a paso el estator está compuesto por varias bobinas de forma que al aplicar tensión a alguna de ellas se crea un campo magnético en su interior, apareciendo en losextremos de la bobina un polo norte y un polo sur (la polaridad de la bobina depende del sentido de circulación de la corriente y del sentido de los devanados). El eje (rotor) del motor, que está unido a un imán, se alinea con esa bobina de forma que el polo sur del imán se orienta hacia el polo norte de la bobina a la que se está aplicando tensión. La aplicación de tensión a la siguiente bobinaproducirá el giro del rotor un paso.

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Práctica 4

El motor que se utiliza en esta práctica es del tipo unipolar, es decir, que sus bobinas tienen una toma intermedia conectada a la tensión de alimentación positiva. Para establecer la circulación de corriente a través de una bobina hay que aplicar una tensión correspondiente a masa en uno de sus extremos.Aplicando dicha tensión al otro extremo de la bobina varía el sentido de circulación de la corriente y con él la alineación del rotor.

En esta práctica se utilizan motores paso a paso unipolares con dos bobinas en el estator. Por ello es necesario disponer de cuatro terminales del PLD que deben proporcionar las tensiones correspondientes a los cuatro extremos de las bobinas a través de sendosamplificadores de corriente. En la figura 1 se representa el esquema del acoplamiento del sistema de control a un motor de estas características.

+Vcc bobD bobC

D

N S
C B A

bobB bobA +Vcc

Figura 1. Circuito de acoplamiento entre el sistema de control y el motor unipolar.

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Práctica 4

3 Control del motor
Para entender como se controla un motorpaso a paso, es más sencillo recurrir a un motor bipolar con un ángulo de paso de 90º como el que se representa en la figura 2.

D

N S

B C _
D D A D A
N S

A

+
D A

_

B

+

B

S N

+

B

_

B

N S

Para producir el giro del rotor un ángulo igual al de paso es necesario excitar una de las bobinas mediante una tensión positiva en uno de sus extremos y unatensión negativa (o correspondiente al nivel de masa) en el otro.

La tensión positiva aplicada en el extremo A (figura inferior izquierda) crea un polo sur (sentido de devanados) en el saliente correspondiente así como la tensión negativa en B crea un polo norte. Por ello, el rotor se orienta situando su polo norte en A.

Si se quiere avanzar otro paso, se tiene que aplicar una tensión positiva...
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