Motor paso a paso sin driver
Usted está planeando su primera impresora 3D, router CNC o alguna otra máquina que necesita un posicionamiento preciso. Si miras a tu alrededor, encontrarás a mucha gente hablando de motores paso a paso. Pero, ¿qué son exactamente y, sobre todo, cómo se acciona un motor paso a paso?
He reunido algunos conceptos básicos erróneos y preguntas que la gente me ha hecho a lo largo del tiempo sobre la conducción de motores paso a paso. Comenzando con la lógica de alto nivel detrás de la ejecución de un motor paso a paso y terminando con algunas preguntas y problemas comunes.
Considera esto como una guía simplificada para principiantes. No entro en el lado técnico profundo y el cálculo de las cosas que puede llegar a ser muy complicado y dependiente de la aplicación. Todo eso lo puedes aprender más adelante. Tu misión actual es probablemente conseguir que el motor funcione y entender los fundamentos detrás del funcionamiento de los motores paso a paso.
Hay un montón de recursos en línea que entran en gran detalle sobre los diferentes tipos de motores paso a paso y cómo funcionan. Consulta, por ejemplo, este artículo sobre los tipos de motores paso a paso. Pero esto no es importante en este momento. Lo que necesitas saber es que los motores paso a paso no son los típicos motores de corriente continua. No funcionan si se conectan directamente a la fuente de alimentación. Suelen tener 4 hilos, pero también hay motores de 5, 6 y 8 hilos.
Cableado del motor paso a paso
Detalles del problemaTengo un motor paso a paso con 4, 6 u 8 cables disponibles para conectar a un accionamiento paso a paso. ¿Cuál es la diferencia entre estos tipos de cableado, y afecta esto a la forma de conectar el motor a mi accionamiento?
SoluciónEl funcionamiento básico de cualquier motor paso a paso se basa en el uso de bobinas inductivas que empujan o tiran del rotor a través de su rotación cuando se energizan. Un par de cables procedentes de un motor paso a paso se corresponderá con al menos una de estas bobinas y posiblemente con más dependiendo del tipo de motor. En cada uno de los siguientes casos también se muestra un cable de tierra del chasis para asegurar que el motor está correctamente conectado a tierra.
Aunque muchos motores aprovechan las configuraciones de 6 y 8 hilos, la mayoría de los motores paso a paso bipolares (un devanado por fase) proporcionan cuatro hilos para conectarse a los devanados del motor. En la figura 1 se muestra un motor paso a paso básico de 4 hilos. La conexión de este tipo de motor es muy sencilla y sólo requiere la conexión de los cables A y A’ a las salidas de fase correspondientes en el accionamiento del motor.
Cómo es un motor paso a paso
El orden de los pines, el nombre de los cables y el color de los mismos puede variar según el fabricante. Es necesario leer la hoja de datos o el manual para ver la correspondencia entre el color de los cables y el nombre de los pines. La imagen anterior también muestra las especificaciones de dos motores diferentes con diferentes nombres y colores de cables.
La especificación del motor especifica el grado por paso (llamémosle DEG_PER_STEP). Dependiendo del método de control, los pasos por revolución (llamémosle STEP_PER_REVOLUTION) se calculan como en la siguiente tabla:
Arduino puede generar señales para controlar el motor paso a paso. Sin embargo, las señales de Arduino no tienen el suficiente voltaje y/o corriente que el motor paso a paso requiere. Por lo tanto, necesitamos un controlador de hardware entre Arduino y el motor paso a paso. El controlador hace dos trabajos:
¡Importante!: Por favor, no te preocupes por el orden de los cables del motor paso a paso en la imagen del diagrama de cableado anterior. Es sólo un ejemplo. El orden de los pines en los motores paso a paso puede variar entre los fabricantes. Asegúrese de que su cableado sigue la tabla de abajo.
Controlar el motor paso a paso con el potenciómetro arduino
Una forma fácil de alterar las características de velocidad y par de un motor paso a paso es conectarlo a un tipo diferente de controlador o cambiar su configuración de cableado. Sin embargo, hay algo más. Conocer los pros y los contras entre “unipolar” y “bipolar” puede hacer o deshacer el rendimiento de tu motor paso a paso.
Veamos estas dos curvas diferentes de velocidad-par. Estas curvas son generadas a partir del mismo motor “base” pero con diferentes drivers. Observa cómo cambian las características de velocidad y par. SUGERENCIA: elija una velocidad determinada y luego compare el par a esa velocidad.
Una curva de par de velocidad muestra las características de rendimiento de un motor paso a paso con un conjunto dado de la tensión, la corriente y el tipo de conductor, y se utiliza para determinar si un motor va a cumplir con los requisitos de par y velocidad para una aplicación. La forma de la curva de par de velocidad se ve afectada por las características eléctricas del motor, como la corriente o la inductancia.
Primero, empecemos por el principio y repasemos cómo se genera el par de un motor paso a paso. Sabemos que el par es proporcional al producto de la corriente de accionamiento y el número de vueltas del bobinado (bobina). Con un mayor número de vueltas, el par es mayor, pero se sacrifica el par de alta velocidad, lo que limita la velocidad máxima a la que el motor paso a paso puede funcionar eficazmente. Con un menor número de vueltas, el par disminuye a velocidades bajas, pero se mantiene a velocidades más rápidas.