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Motor Paso a Paso

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Los motores paso a paso, debido a su diseño único, pueden controlarse con un alto grado de precisión sin necesidad de mecanismos de retroalimentación. El eje de un motor paso a paso, equipado con una serie de imanes, es controlado por una serie de bobinas electromagnéticas que se cargan positiva y negativamente en una secuencia específica, moviéndolo hacia adelante o hacia atrás en pequeños «pasos».

Principio

Existen dos tipos de motores paso a paso: unipolares y bipolares, y es muy importante saber con cuál estás trabajando. En este experimento, utilizaremos un motor paso a paso unipolar.

El motor paso a paso es de cuatro fases y utiliza una fuente de alimentación de corriente continua unipolar. Mientras energices todas las bobinas de fase del motor en la secuencia adecuada, este girará paso a paso. El Esquema de un motor paso a paso reactivo de cuatro fases:

Cómo funciona un motor paso a paso de 4 fases:

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En la figura, en el centro del motor hay un rotor, un imán permanente con forma de engranaje. Alrededor del rotor, los dientes están numerados del 0 al 5. Más hacia afuera, hay 8 polos magnéticos, con cada dos polos opuestos conectados por bobinas. Así forman cuatro pares de fases de la A a la D. Estas fases están conectadas en paralelo en el circuito, y los polos magnéticos de cada fase están en serie.

Al principio, el interruptor SB está encendido y los interruptores SA, SC y SD están apagados. Los polos magnéticos de la fase B se alinean con los dientes 0 y 3 del rotor. Cuando el interruptor SC se enciende y los otros están apagados, el rotor gira bajo el campo magnético de la fase C y los dientes correspondientes se alinean con los polos magnéticos de esa fase. Este ciclo se repite al energizar las fases A, B, C y D en secuencia, haciendo que el rotor gire en el orden A, B, C y D.

El motor paso a paso de cuatro fases tiene tres modos de operación: cuatro pasos simples, cuatro pasos dobles y ocho pasos. El ángulo de paso en los modos de cuatro pasos es el mismo, pero el par de torsión en el modo de cuatro pasos simples es menor. El ángulo de paso en el modo de ocho pasos es la mitad del de los otros modos, manteniendo un alto par de torsión y mejorando la precisión del control. En este experimento, el motor operará en el modo de ocho pasos.

Módulo ULN2003

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Para usar el motor en el circuito, se necesita una placa controladora. El controlador de motor paso a paso ULN2003 es un circuito inversor de 7 canales. Es decir, cuando la entrada está en alto nivel, la salida del ULN2003 está en bajo nivel, y viceversa. Si suministramos un nivel alto a IN1 y niveles bajos a IN2, IN3 e IN4, la salida OUT1 estará en bajo nivel, encendiendo el D1 y permitiendo que el interruptor SA active el motor para que gire un paso. Este proceso se repite siguiendo una secuencia específica. El ULN2003 se utiliza aquí para proporcionar esas secuencias de temporización para el motor paso a paso.

Ejemplo