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Jesus

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  1. 1. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 1 Motores paso a paso: Características • Similares a los motores de corriente continua. • Diferencia principal: se usan más para posicionamiento electromecánico. • Otras diferencias: – la conmutación de polos es externa; – nº polos grande, paso pequeño ->precisión en movimientos – nº de polos variable (relacionado con nº pasos necesario para completar una vuelta)
  2. 2. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 2 Motores paso a paso: Especificaciones • Tensión de operación • Resistencia de los arrollamientos • nº de pasos por revolución (o ángulo de cada paso) • Torque o cupla disponible • Velocidad máxima de operación • Otros: peso, cte. máxima/bobina, etc. Resolución: número de pasos para completar una vuelta (mayor cantidad de pasos, mayor resolución).
  3. 3. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 3 Motores paso a paso: Funcionamiento 2 arrollamientos excitados: posición estable, S y N, N y S enfrentados. 1 arrollamiento excitado: posición estable, N y S enfrentados. El rotor giró ½ paso. 2 arrollamientos excitados: posición estable (similar a la inicial). El rotor giró 1 paso.
  4. 4. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 4 Motores paso a paso: Control • Secuencia 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 revés.
  5. 5. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 5 Motores paso a paso: Control • Secuencia de accionamiento1-2 (alternativamente 1 y 2 arrollamientos energizados). • Cada fase avanza el stepper ½ paso.
  6. 6. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 6 Motores paso a paso: Tipos de steppers • Existen 3 tipos básicos: – De reluctancia variable – De imán permanente – Híbridos • Se diferencian por el tipo de construcción (uso o no de imanes permanentes en el rotor y estatores de acero laminado).
  7. 7. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 7 Motores paso a paso: Tipos de steppers • No usa imanes permanentes en el rotor • Por eso, se mueve libremente al girarlo • Uso: aplicaciones no industriales que requieren poco torque Motor de reluctancia variable Motor de 15 grados por paso
  8. 8. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 8 Motores paso a paso: Tipos de steppers • Usualmente tienen 3 (a veces 4) bobinados, con un retorno común. • El stepper de la figura tiene 4 “dientes” en el rotor y 6 polos en el estator. Motor de reluctancia variable
  9. 9. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 9 Motores paso a paso: Tipos de steppers • El rotor está compuesto por varios polos (imanes permanentes). • El rotor no tiene “dientes” • Tienen baja velocidad y bajo torque. • Bajo costo. • Ideales para aplicaciones no industriales (por ej. impre- soras, scanners, disketeras). Motor de imán permanente Motor de 90º por paso con 4 fases (A-D)
  10. 10. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 10 Motores paso a paso: Tipos de steppers • Combina las mejores características de los anteriores. • Tienen muchos polos en el rotor (p.ej. 200). • Tienen altas resoluciones (hasta < 1º). • Tienen gran torque. • Son más caros. • Ideales para aplicaciones industriales (p.ej. robots). Motor híbrido
  11. 11. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 11 Motores paso a paso: Tipos de steppers • Tienen 5 o 6 terminales, con una derivación 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 unipolares • El rotor de la figura es un magneto de 6 polos. • Cada arrollamiento o bobina está distribuido entre 2 polos en el estator.
  12. 12. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 12 Motores paso a paso: Conexión de las bobinas
  13. 13. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 13 Motores paso a paso: Tipos de steppers • Similares a unipolares pero sin derivación central en las bobinas. • Es más simple que unipolares, pero el driver es más complejo. • Requiere un “puente H” para alimentar cada bobina con ambas polaridades. Motores bipolares
  14. 14. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 14 Motores paso a paso: Control de steppers Una unidad de control (no representada) provee las señales 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 variable • Se requiere una llave por cada bobina (transistor). • Como las cargas son inductivas, hay que agregar diodos de “damping” en paralelo para proteger los transistores.
  15. 15. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 15 Motores paso a paso: Control de steppers Como en el caso anterior, cada cuadro representa una llave electrónica. Circuito de control para steppers unipolares e híbridos Como la corriente circula en 2 sentidos por cada semibobina, se requieren 2 diodos por cada una.
  16. 16. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 16 Motores paso a paso: Control de steppers Circuito de control para steppers bipolares: puente H En este tipo de circuitos hay que ser cuidadoso con el control para no cortocircuitar la fuente! (p.ej. al cerrar A y B simultáneamente). Para evitar cortocircuitar la fuente:
  17. 17. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 17 Motores paso a paso: Circuitos de drivers prácticos •Cada llave es compatible con una entrada TTL. •Los 5 V para la lógica, 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).
  18. 18. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 18 Drivers para el control: el ULN2003 • Corriente máxima: 500 mA (sólo 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
  19. 19. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 19 Motores paso a paso: Circuitos de drivers prácticos Para motores bipolares y puentes H • Las entradas X e Y pueden controlarse con drivers TTL open collector. • Conocidos como puente H. • Para energizar la bobina, sólo con X alto e Y bajo o viceversa. Para cargas y tensiones pequeñas puede usarse un tri-state TTL tipo LS244 como semipuente.
  20. 20. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 20 Motores paso a paso: Circuitos de drivers comerciales Circuito “puente H” comercial • El L293 contiene 2 puentes H (puente H dual). • La versión L293D es igual pero incluye los diodos de protección. • Permiten manejar steppers bipolares de hasta 1 A por bobina y 36 V.
  21. 21. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 21 Motores paso a paso: Circuitos de drivers comerciales: L298 Para cargas mayores (hasta 2 A) puede usarse el L298, también puente H dual.
  22. 22. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 22 Motores paso a paso: Circuitos de drivers comerciales: L298 Para corrientes mayores (4 A) pueden conectarse ambos puentes en paralelo:
  23. 23. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 23 Motores paso a paso: Drivers • El 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 está limitada por la inductancia. • Para reducir este efecto, muchos drivers trabajan con mayores tensiones que las del motor.
  24. 24. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 24 Motores paso a paso: Indexer o controlador • Provee la cantidad de pasos y dirección de giro al driver. • A veces incluye otros parámetros como aceleración, desaceleración, pasos por segundo. • Los basados en microprocesador pueden funcionar stand-alone o controlados por una computadora vía RS232. En nuestro ejemplo se hace por el pto. paralelo.
  25. 25. Seminario control de motores paso a pasoIng. Héctor Hugo Mazzeo 25 Motores paso a paso: Circuito controlador + driver Mediante el L297 se generan las señales necesarias (paso o semipaso, cantidad de pasos, dirección, etc.).

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