Motores paso a paso: CaractersticasSimilares a los motores de corriente continua.Diferencia principal: se usan ms para posicionamiento electromecnico.Otras diferencias:la conmutacin de polos es externa;n polos grande, paso pequeo ->precisin en movimientosn de polos variable (relacionado con n pasos necesario para completar una vuelta)

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Motores paso a paso: EspecificacionesTensin de operacinResistencia de los arrollamientosn de pasos por revolucin (o ngulo de cada paso)Torque o cupla disponibleVelocidad mxima de operacinOtros: peso, cte. mxima/bobina, etc.

Resolucin: nmero de pasos para completar una vuelta (mayor cantidad de pasos, mayor resolucin).

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Motores paso a paso: Funcionamiento2 arrollamientos excitados: posicin estable, S y N, N y S enfrentados.

1 arrollamiento excitado: posicin estable, N y S enfrentados. El rotor gir paso.

2 arrollamientos excitados: posicin estable (similar a la inicial). El rotor gir 1 paso.

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Motores paso a paso: ControlSecuencia de accionamiento 2-2 (2 arrollamientos consecutivos siempre activos).

Cada fase de esta secuencia avanza el stepper un paso.

Recorriendo la secuencia inversa, gira al revs.

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Motores paso a paso: ControlSecuencia de accionamiento1-2 (alternativamente 1 y 2 arrollamientos energizados).Cada fase avanza el stepper paso.

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Motores paso a paso: Tipos de steppersExisten 3 tipos bsicos:

De reluctancia variableDe imn permanenteHbridos

Se diferencian por el tipo de construccin (uso o no de imanes permanentes en el rotor y estatores de acero laminado).

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Motores paso a paso: Tipos de steppersNo usa imanes permanentes en el rotorPor eso, se mueve libremente al girarloUso: aplicaciones no industriales que requieren poco torqueMotor de reluctancia variableMotor de 15 grados por paso

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Motores paso a paso: Tipos de steppersUsualmente tienen 3 (a veces 4) bobinados, con un retorno comn.El stepper de la figura tiene 4 dientes en el rotor y 6 polos en el estator.Motor de reluctancia variable

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Motores paso a paso: Tipos de steppersEl rotor est compuesto por varios polos (imanes permanentes).El rotor no tiene dientesTienen baja velocidad y bajo torque.Bajo costo.Ideales para aplicaciones no industriales (por ej. impre-soras, scanners, disketeras).Motor de imn permanenteMotor de 90 por paso con 4 fases (A-D)

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Motores paso a paso: Tipos de steppersCombina las mejores caractersticas de los anteriores.Tienen muchos polos en el rotor (p.ej. 200).Tienen altas resoluciones (hasta < 1).Tienen gran torque.Son ms caros.Ideales para aplicaciones industriales (p.ej. robots).

Motor hbrido

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Motores paso a paso: Tipos de steppersTienen 5 o 6 terminales, con una derivacin en el centro de cada bobina.Los puntos medios(1 y 2) se conectan a c.c. y los terminales (a y b) a masa alternativamente.Motores unipolaresEl rotor de la figura es un magneto de 6 polos.Cada arrollamiento o bobina est distribuido entre 2 polos en el estator.

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Motores paso a paso: Conexin de las bobinas

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Motores paso a paso: Tipos de steppersSimilares a unipolares pero sin derivacin central en las bobinas.Es ms simple que unipolares, pero el driver es ms complejo.Requiere un puente H para alimentar cada bobina con ambas polaridades.

Motores bipolares

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Motores paso a paso: Control de steppersUna unidad de control (no representada) provee las seales necesarias para abrir y cerrar las llaves con la secuencia apropiada para posicionar el motor o hacerlo girar. Puede ser una computadora con soft adecuado.Circuito de control para un stepper de reluctancia variableSe requiere una llave por cada bobina (transistor).Como las cargas son inductivas, hay que agregar diodos de damping en paralelo para proteger los transistores.

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Motores paso a paso: Control de steppersComo en el caso anterior, cada cuadro representa una llave electrnica.Circuito de control para steppers unipolares e hbridosComo la corriente circula en 2 sentidos por cada semibobina, se requieren 2 diodos por cada una.

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Motores paso a paso: Control de steppersCircuito de control para steppers bipolares: puente HEn este tipo de circuitos hay que ser cuidadoso con el control para no cortocircuitar la fuente! (p.ej. al cerrar A y B simultneamente).Para evitar cortocircuitar la fuente:

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Motores paso a paso: Circuitos de drivers prcticosCada llave es compatible con una entrada TTL.Los 5 V para la lgica, incluyendo la del driver open collector 7407 debe estar bien regulada.El SK3180 es un Darlington con ganancia de corriente = 1000.El IRL540 puede manejar hasta 20 A, soportando tensiones inversas de hasta 100 V.Para motores unipolares y de reluctancia variable.El ULN2003, circuito comercial con 7 transistores Darlington con entradas compatibles con TTL, c/u protegido con 2 diodos ( protegen contra tensiones inversas y picos inductivos).

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Drivers para el control: el ULN2003Corriente mxima: 500 mA (slo se muestran 4 de los 7 transistores).Incluye los diodos de damping para proteger al transistor de la cte. inversa cuando se desconecta la carga inductiva

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Motores paso a paso: Circuitos de drivers prcticosPara motores bipolares y puentes HLas entradas X e Y pueden controlarse con drivers TTL open collector.Conocidos como puente H.Para energizar la bobina, slo con X alto e Y bajo o viceversa.Para cargas y tensiones pequeas puede usarse un tri-state TTL tipo LS244 como semipuente.

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Motores paso a paso: Circuitos de drivers comercialesCircuito puente H comercialEl L293 contiene 2 puentes H (puente H dual).La versin L293D es igual pero incluye los diodos de proteccin.Permiten manejar steppers bipolares de hasta 1 A por bobina y 36 V.

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Motores paso a paso: Circuitos de drivers comerciales: L298Para cargas mayores (hasta 2 A) puede usarse el L298, tambin puente H dual.

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Motores paso a paso: Circuitos de drivers comerciales: L298Para corrientes mayores (4 A) pueden conectarse ambos puentes en paralelo:

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Motores paso a paso: DriversEl driver recibe los pulsos de bajo nivel desde el sistema de control (indexer), generando los pasos para mover el motor.La velocidad y torque depende del flujo de corriente a las bobinas, que est limitada por la inductancia.Para reducir este efecto, muchos drivers trabajan con mayores tensiones que las del motor.

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Motores paso a paso: Indexer o controladorProvee la cantidad de pasos y direccin de giro al driver.A veces incluye otros parmetros como aceleracin, desaceleracin, pasos por segundo.Los basados en microprocesador pueden funcionar stand-alone o controlados por una computadora va RS232. En nuestro ejemplo se hace por el pto. paralelo.

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Motores paso a paso: Circuito controlador + driverMediante el L297 se generan las seales necesarias (paso o semipaso, cantidad de pasos, direccin, etc.).

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