Control Micropasos (Motores a pasos)
Páginas: 5 (1209 palabras)
Publicado: 28 de noviembre de 2013
Control de motor a pasos por técnica “Micropasos”
Un motor paso a paso, se puede definir como un conversor electromagnético incremental que transforma pulsos eléctricos en movimientos angulares de un eje. Este movimiento angular, se repite exactamente con cada pulso sucesivo que el circuito de control inyecta al motor.
El único error del tipo sistemático que tiene un motor paso a paso, essu propio error de paso que está en el orden del 5% aproximadamente. Este error no se acumula, no depende del ángulo total girado ni del número de veces que se repita la posición final.
La técnica de micropasos, consiste en que un motor paso a paso alcance posiciones intermedias entre un paso y un medio paso. De esta manera, en un motor de 1,8º por paso por ejemplo, realizando 8 micropasos porpaso se podría obtener movimientos cada 0,255º.
Esta técnica trae aparejada otras ventajas tales como reducción de los problemas de resonancia y mejora en la velocidad de rotación. También tiene limitaciones físicas por problemas de linealidad y de la fricción estática del dispositivo mecánico.
Los circuitos típicos de micropasos consisten en una fuente de potencia de corriente continua, uncircuito lógico asociado y un conversor analógico digital (CDA) que genera tensiones de referencia. La corriente circulante por el bobinado del motor se compara con los valores de referencia del CDA, logrando mediante la lógica asociada un tren de pulsos que energizan las espiras de dicho motor, las corriente necesaria en las espiras del motor, se establece mediante modulación de ancho de pulso(PWM).
Desarrollo
El flujo magnético entre el rotor y el estator originan fuerzas (cupla de retención) que tienden a mantener al rotor en posiciones de equilibrio cada paso del motor.
Excitando las dos bobinas en forma simultánea, el rotor intentara alinearse con los dos campos magnéticos generados y debido a la naturaleza vectorial de los mismos, encontrara una posición de equilibrio endirección al vector resultante de los dos campos (1/2 paso).
Y se puede representar mediante el siguiente grafico vectorial.
Observando la fig.5 queda en evidencia que el problema cupla-posición de equilibrio en un motor ideal es un problema geométrico. Por lo tanto, la cupla resultante de retención (torque resultante) queda definida por la siguiente ecuación, e indica que si se energizauna sola bobina, la cupla resultante es la que produce la bobina excitada (la otra es cero). Si ambas fases producen la misma cupla en forma individual, el torque será 41% más que el producido por una sola bobina.
Cuando el campo magnético rota 90º geométricos, el rotor realiza un desplazamiento angular igual al paso del motor, por lo que la posición del eje queda determinado por la siguienteecuación, si la relación de cuplas(Y/X) es cero, el eje se encuentra en la posición de referencia, y si es igual a uno se encuentra en un medio paso Fig. 4, y si la cupla provista por el flujo magnético en dirección “x” es cero el rotor realiza un desplazamiento angular igual al paso del motor.
En donde:
X= Torque por bobina en equilibrio a 0º
Y= Torque por bobina en equilibrio aun angulo depaso de la posición de equilibrio a 0º
Tt= Torque resultante por retención.
Θ= Posicion de equilibrio.
P= Ángulo de paso
Teniendo en cuenta que, si los circuitos magnéticos no están saturados, la cupla producida tiene una relación lineal con la cantidad de corriente circulante por las espiras del bobinado. Entonces, en motores ideales de reluctancia variable o de iman permanente, combinandolas eqs 1 y 2, de manera tal de excitar en forma gradual y secuencial los bobinados limitando la corriente circulante por las espiras, no habiendo saturación magnetica, se obtienen sucesivas posiciones intermedias entre pasos con cupla de retención constante e igual a la de una bobina.
La siguiente tabla ilustra las cantidades de corrientes en % paralas distintas posiciones de 8 micropasos....
Un motor paso a paso, se puede definir como un conversor electromagnético incremental que transforma pulsos eléctricos en movimientos angulares de un eje. Este movimiento angular, se repite exactamente con cada pulso sucesivo que el circuito de control inyecta al motor.
El único error del tipo sistemático que tiene un motor paso a paso, essu propio error de paso que está en el orden del 5% aproximadamente. Este error no se acumula, no depende del ángulo total girado ni del número de veces que se repita la posición final.
La técnica de micropasos, consiste en que un motor paso a paso alcance posiciones intermedias entre un paso y un medio paso. De esta manera, en un motor de 1,8º por paso por ejemplo, realizando 8 micropasos porpaso se podría obtener movimientos cada 0,255º.
Esta técnica trae aparejada otras ventajas tales como reducción de los problemas de resonancia y mejora en la velocidad de rotación. También tiene limitaciones físicas por problemas de linealidad y de la fricción estática del dispositivo mecánico.
Los circuitos típicos de micropasos consisten en una fuente de potencia de corriente continua, uncircuito lógico asociado y un conversor analógico digital (CDA) que genera tensiones de referencia. La corriente circulante por el bobinado del motor se compara con los valores de referencia del CDA, logrando mediante la lógica asociada un tren de pulsos que energizan las espiras de dicho motor, las corriente necesaria en las espiras del motor, se establece mediante modulación de ancho de pulso(PWM).
Desarrollo
El flujo magnético entre el rotor y el estator originan fuerzas (cupla de retención) que tienden a mantener al rotor en posiciones de equilibrio cada paso del motor.
Excitando las dos bobinas en forma simultánea, el rotor intentara alinearse con los dos campos magnéticos generados y debido a la naturaleza vectorial de los mismos, encontrara una posición de equilibrio endirección al vector resultante de los dos campos (1/2 paso).
Y se puede representar mediante el siguiente grafico vectorial.
Observando la fig.5 queda en evidencia que el problema cupla-posición de equilibrio en un motor ideal es un problema geométrico. Por lo tanto, la cupla resultante de retención (torque resultante) queda definida por la siguiente ecuación, e indica que si se energizauna sola bobina, la cupla resultante es la que produce la bobina excitada (la otra es cero). Si ambas fases producen la misma cupla en forma individual, el torque será 41% más que el producido por una sola bobina.
Cuando el campo magnético rota 90º geométricos, el rotor realiza un desplazamiento angular igual al paso del motor, por lo que la posición del eje queda determinado por la siguienteecuación, si la relación de cuplas(Y/X) es cero, el eje se encuentra en la posición de referencia, y si es igual a uno se encuentra en un medio paso Fig. 4, y si la cupla provista por el flujo magnético en dirección “x” es cero el rotor realiza un desplazamiento angular igual al paso del motor.
En donde:
X= Torque por bobina en equilibrio a 0º
Y= Torque por bobina en equilibrio aun angulo depaso de la posición de equilibrio a 0º
Tt= Torque resultante por retención.
Θ= Posicion de equilibrio.
P= Ángulo de paso
Teniendo en cuenta que, si los circuitos magnéticos no están saturados, la cupla producida tiene una relación lineal con la cantidad de corriente circulante por las espiras del bobinado. Entonces, en motores ideales de reluctancia variable o de iman permanente, combinandolas eqs 1 y 2, de manera tal de excitar en forma gradual y secuencial los bobinados limitando la corriente circulante por las espiras, no habiendo saturación magnetica, se obtienen sucesivas posiciones intermedias entre pasos con cupla de retención constante e igual a la de una bobina.
La siguiente tabla ilustra las cantidades de corrientes en % paralas distintas posiciones de 8 micropasos....
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