Motor paso a paso

Motor paso a paso
El motor PaP es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa es que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un convertidor digital-analógico y puede ser gobernado por impulsos procedentesde sistemas lógicos.
Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetibilidad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan como motor de frecuencia variable, motor de corriente continua sin escobillas, servomotores y motores controlados digitalmente.
Principio de funcionamiento
Básicamente estos motores están constituidos normalmente por un rotorsobre 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 apaso 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 motoresmediante 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 integradoscomo 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 arrayde 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.

Control de las bobinas
Para el control del motor paso a paso de este tipo (bipolar), se establece el principio de "Puente H", si se activan T1 y T4, permiten la alimentación en un sentido; si cambiamos elsentido de la alimentación activando T2 y T3, cambiaremos el sentido de alimentación y el sentido de la corriente.


Topología de "puente en H" para las bobinas A y B


variación de la alimentación de corriente de la bobina A según los transistores T1, T2, T3, T4
hoja de datos del circuito integrado L293
Veamos cómo es el patillaje de estos chips, y para qué sirve cada cosa:

Loprimero que debemos tener en cuenta es que el chip tiene dos partes completamente independientes (en la figura, separadas por la línea roja punteada). Cada una de ellas, gobernará a un motor. Por lo tanto, explicada una parte, la otra, pues es igual.
Veamos la parte de la izquierda. En primer lugar, tenemos las patillas señaladas con flechas naranjas. La patilla 1A indicará el sentido de girodel motor. Si 1A=0, girará en un sentido (según como hayamos conectado el motor), y si 1A=1, pues en el sentido contrario. A la patilla 2A tiene que llegar justo la inversa de 1A. Esto se puede hacer por software, o por hardware. Es más seguro hacerlo por hardware, haciendo pasar a la señal 1A por un inversor.
No lo haremos por software, porque, si se diese el error de poner el mismo valor...