Principal

SENSORES Motores  PAP PIC 16F84 F. Alimentacion Control paso a paso Componentes Generalidades

 

  Secuencia del circuito de control        Organigrama de motor PAP

CONTROL DE LOS MOTORES PASO A PASO

Para realizar el control de los motores paso a paso, es necesario como hemos visto generar una secuencia determinada de impulsos. Además es necesario que estos impulsos sean capaces de entregar la corriente necesaria para que las bobinas del motor se exciten, por lo general, el diagrama de bloques de un sistema con motores paso a paso es el que se muestra en la Figura 6.

 

 

Figura 6.- Diagrama de bloques de un sistema con motor paso a paso

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SECUENCIA DEL CIRCUITO DE CONTROL

Existen dos formas básicas de hacer funcional los motores paso a paso atendiendo al avance del rotor bajo cada impulso de excitación:

·        Paso completo (full step): El rotor avanza un paso completo por cada pulso de excitación y para ello su secuencia ha de ser la correspondiente a la expuesta anteriormente, para un motor como el de la Figura 2, y que se  presentada de forma resumida en la Tabla 1  para ambos sentidos de giro, las X indican los interruptores que deben estar cerrados (interruptores en ON), mientras que la ausencia de X indica interruptor abierto (interruptores en OFF).

  

Paso

S1

S2

S3

S4

 

Paso

S1

S2

S3

S4

1

X

 

 

X

 

1

X

X

 

 

2

 

 

X

X

 

2

 

X

X

 

3

 

X

X

 

 

3

 

 

X

X

4

X

X

 

 

 

4

X

 

 

X

1

X

 

 

X

 

1

X

X

 

 

Sentido horario (a)

 

Sentido antihorario (b)

 Tabla 1.- Secuencia de excitación de un motor paso a paso completo

 

 

·        Medio paso (Half step): Con este modo de funcionamiento el rotor avanza medio paso por cada pulso de excitación, presentando como principal ventaja una mayor resolución de paso, ya que disminuye el avance angular (la mitad que en el modo de paso completo). Para conseguir tal cometido, el modo de excitación consiste en hacerlo alternativamente sobre dos bobinas y sobre una sola de ellas, según se muestra en la Tabla 2 para ambos sentidos de giro.

 

Paso

Excitación de Bobinas

 

Paso

Excitación de Bobinas

S1

S2

S3

S4

 

S1

S2

S3

S4

1

X

 

 

X

 

1

X

X

 

 

2

 

 

 

X

 

2

 

X

 

 

3

 

 

X

X

 

3

 

X

X

 

4

 

 

X

 

 

4

 

 

X

 

5

 

X

X

 

 

5

 

 

X

X

6

 

X

 

 

 

6

 

 

 

X

7

X

X

 

 

 

7

X

 

 

X

8

X

 

 

 

 

8

X

 

 

 

1

X

 

 

X

 

1

X

X

 

 

Sentido horario (a)

 

Sentido antihorario (b)

Tabla 2.- Secuencia de excitación de un motor Paso a Paso en medio paso

 Según la Figura 2 al excitar dos bobinas consecutivas del estator simultáneamente, el rotor se alinea con la bisectriz de ambos campos magnéticos; cuando desaparece la excitación de una de ellas, extinguiéndose el campo magnético inducido por dicha bobina, el rotor queda bajo la acción del único campo existente, dando lugar a un desplazamiento mitad.

Sigamos, por ejemplo, la secuencia presentada en la Tabla 2 : en el paso 1, y excitadas las bobinas L1 y L2 de la Figura 2 mediante la acción de S1 y S2, el rotor se situaría en la posición indicada en la Figura 2 a; en el paso 2, S1 se abre, con lo que solamente permanece excitada L2 y el rotor girará hasta alinear su polo sur con el norte generado por L2. Supuesto que este motor tenía un paso de 90 grados, en este caso sólo ha avanzado 45 grados. Posteriormente, y en el paso 3, se cierra S3, situación representada en la Figura 2 b, con lo que el rotor ha vuelto a avanzar otros 45 grados. En definitiva, los desplazamientos, siguiendo dicha secuencia, son de medio paso.

La forma de conseguir estas secuencias puede ser a través de un circuito lógico secuencial , con circuitos especializados o con un microcontrolador.

 Nos vamos a centrar en el control de los motores paso a paso utilizando nuestro microcontrolador PIC16F84 que estamos utilizando en esta serie de artículos. Además como el microcontrolador no es capaz de generar la corriente suficiente para excitar las bobinas del motor paso a paso utilizaremos que integrado L293 que también hemos utilizado en los montajes anteriores. Para nuestra actividad disponemos de dos motores que hemos recuperado del despiece de un sistema informático y de un disco duro. El primero de ellos es un motor paso a paso unipolar con seis hilos, del que hemos tenido suerte y hemos encontrado sus características del fabricante, que se adjuntan al final de este artículo, y el segundo de ellos es un motor bipolar del que no hemos encontrado ninguna información. No obstante vamos a comentar como utilizar estos dos motores para realzar el montaje aquí expuesto, como si no conociéramos ninguno de sus  parámetros.

La primera dificultad cuando no disponemos de las características de los motores, lo cual suele ser usual si utilizamos elementos de desguace. Para el análisis de las bobinas, es conveniente tener en cuenta el número de hilos de los que dispone nuestro motor y la Figura 3 que muestra las conexiones de los motores. Así por ejemplo, en el caso del motor bipolar que tiene cuatro hilos, es fácil utilizando un polímetro en posición de medida de resistencias para detectar las dos bobinas independientes, para ello hay que buscar dos hilos que midan un valor cualquiera que no sea infinito, en nuestro caso 8Ω. Estos dos hilos pertenecen a los terminales de una de las bobinas y los otros dos a la pareja opuesta.

En este caso, saber que pareja de bobinas corresponde con la bobina A-B o a la C-D y cual es el principio y el final de dichas bobinas, no es necesario, por que una vez conectados los cables al circuito de control si el motor gira en sentido horario y queremos que gire en sentido antihorario, solo tendremos que cambiar las conexiones de la bobina A-B por los de la bobina C-D.

Para los motores de 6 hilos, también medimos con el polímetro para buscar los tres hilos que entre sí miden un valor cualquiera, distinto de infinito. Cuando lo hayamos conseguido, estos tres hilos pertenecerán a una de las bobinas y los otros tres pertenecerán a la bobina opuesta. Una vez hemos conseguido detectar cuales son las bobinas, hay que averiguar cual de los tres cables es el central, para ello, medimos entre  dos cables la resistencia observamos en nuestro caso medimos 150Ω y midiendo entre oros dos hemos medido 300Ω, por lo tanto, el que tiene el valor mitad corresponde con la toma central de la bobina.

Para identificar cuál de los hilos corresponde a las bobinas 1,2,3 o 4, procedemos  de la siguiente forma:

Tendremos que alimentar el motor, su valor normalmente suele ir indicado por una pegatina  o serigrafiado en la carcasa, en caso contrario deberemos de tener en cuenta que la mayoría de los motores paso a paso, están construidos para trabajar a 4, 5, 6, 12 y 24 voltios. Pues bien probamos con 5V conectando esta alimentación a la patilla central de las dos bobinas, seguidamente se toma uno de los dos hilos y se numera con el número 1, y lo conectamos a masa. Seguidamente se el otro hilo se conecta también a masa. Si el eje del motor hace un paso (step) en sentido horario, lo numeramos con el número 3 y si lo hace en sentido antihorario lo numeramos con el número 4. El otro hilo evidentemente será el número 4.

 

El montaje que vamos a realizar es el de la Figura 7, en el que hemos realizado la conexión del motor paso a paso a través driver L293. Las líneas RB0,RB1, RB2 y RB3 serán las encargadas de generar la secuencia de activación del motor paso a paso, mientras que RB4 y RB5 se ponen siempre a “1” para habilitar las entradas de inhibición de los drivers. Las salidas de los drivers se conectan a las bobinas del motor para conseguir la corriente necesaria para que este se ponga en funcionamiento.

Por su parte las entradas RA0-RA4 se configuran como entrada, si bien en este primer programa solo vamos a utilizar la línea RA0, dependiendo del valor de esta línea el motor deberá de girar hacia la derecha o hacia la izquierda.

 Figura 7.- Conexión del motor paso a paso al PIC16F84 y al circuito L293

 El organigrama del programa es el que se muestra en la Figura 8 y el programa correspondiente es paso1.asm que se muestra a continuación.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Organigrama de programa para motor PAP

 

Figura 8.- Organigrama del programa paso1.asm