Electronica

Controlador económico y simple de motores paso a paso unipolares

por Groel Néstor y Pucheu Juan

En este artículo hemos intentado brindar al aficionado un circuito capaz de controlar un motor paso a paso que sea de muy simple y económica construcción. No posee la sofisticación y capacidades de los otros circuitos, que estarán disponibles en nuestro sitio, pero posee las característicasnecesarias para cumplir con la mayoría de los proyectos. Utilizamos circuitos integrados no especializados en control de motores paso a paso que son comunes en el mercado, de manera de obtener un producto económico no dependiente de proveedores específicos. El costo final de esta placa en noviembre del 2006 es inferior a $12 (U$S 4).

1. Objetivos
Como remarcábamos en el resumen inicial, el objetivode este circuito es cumplir con las necesidades básicas en algunos de los proyectos de este sitio, pero haciéndolo con un elemento económico, que sea de simple construcción y que no depende de la disponibilidad en el mercado de chips específicos para control de motores paso a paso. Los circuitos electrónicos especializados poseen un mejor control del movimiento del motor y su consumo decorriente, pero son onerosos o difíciles de conseguir en muchos casos. En esta versión no hemos utilizado microcontroladores para evitarle al aficionado lidiar con programadores especializados, pero en otras versiones más sofisticadas de este circuito lo haremos a cambio de obtener un mejor control del motor. Las funciones requeridas al circuito son:
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Ajuste de la velocidad de giro del motorAjuste del sentido de giro del motor Generación de la secuencia de señales necesaria para controlar un motor paso a paso Unidad de potencia que pueda administrar la corriente necesaria para mover el motor. En esta versión la unidad de potencia esta diseñada para un motor unipolar.

2. El circuito
Si observamos la Figura 1 podremos observar el diseño teórico del circuito. Hemos utilizado circuitosintegrados de la familia CMOS CD4000 por poder adaptarse fácilmente a las dos condiciones de trabajo impuestas por nuestra unidad de potencia, así como garantizar su existencia en cualquier casa del ramo. Para generar la secuencia de señales necesarias para controlar un motor paso a paso en el método de pulso completo y 2 fases, se ha elegido una variante de un popular circuito teórico de dominiopúblico utilizado por más de tres décadas por aficionados a la robótica en todo el mundo. Lo conforman los circuitos CD4027 (U2) y CD4070 (U1). Para informarse acerca de su funcionamiento recomendamos revisar la bibliografía citada. Con el interruptor J1 se determina el sentido de giro del motor. Para generar los pulsos necesarios para que estos dos circuitos integrados generen la secuencianecesaria para el motor paso a paso, se encuentra el CD4060(U5), que es un contador que actúa como base de tiempos ajustable por el aficionado. Este ajuste se realiza de dos maneras distintas. A través de la resistencia variable de 10k , se acelera o retrasa la velocidad de conteo del reloj, mientras que con las distintas posiciones de J2 se determina el factor de división (en factores
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de 2). De esta manera, una vez fijado el rango de velocidades máximas y mínimas a través de J2, puede ajustarse con precisión el valor deseado de giro mediante la resistencia variable. Es necesario tener en cuenta que U5 no dispone de todas las salidas de sus contadores, faltan las primeras 3 divisiones y la salida 11. Un parámetro que puedeser alterado en el circuito es C1 que puede tomar distintos valores en función del uso que se desee dar al circuito. Los autores recomendamos 100nf como un valor promedio razonable. En la Tabla 1 pueden encontrarse los valores teóricos estimados en vueltas del motor por día (el valor de C1 es 100nf) para varios valores de ángulo abarcado por cada paso. Debido a que no todos los motores avanzan el...