Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es un motor paso a paso bipolar?
Un motor paso a paso es un motor de CC sin escobillas que divide una rotación completa en varios pasos iguales. La posición del motor puede entonces dirigirse para que se mueva y se mantenga en uno de estos pasos sin ningún sensor de posición para retroalimentación (un controlador de bucle abierto ). Los motores paso a paso bipolares son un tipo de motor paso a paso con un solo devanado por fase y sin toma central (a diferencia de un motor paso a paso unipolar).
La corriente CC en un devanado debe invertirse para invertir un polo magnético y permitir que el motor funcione. Como no hay una toma central en un motor paso a paso bipolar, el circuito de conducción debe ser más complicado. Normalmente se utiliza una disposición de puente en H.
Los motores paso a paso están disponibles en tres configuraciones básicas:
- Motor paso a paso universal: un motor paso a paso universal se puede conectar como un motor paso a paso bipolar o unipolar.
- Motor paso a paso unipolar: un motor paso a paso unipolar se puede utilizar como motor paso a paso unipolar o bipolar.
- Motor paso a paso bipolar: un motor paso a paso bipolar solo se puede utilizar como bipolar.
Conceptos básicos del motor paso a paso bipolar
Un motor paso a paso bipolar tiene un devanado por fase de estator. Un motor paso a paso bipolar de dos fases tendrá 4 cables. En un motor paso a paso bipolar, no tenemos un cable común como en un motor paso a paso unipolar.
Por lo tanto, no hay una inversión natural de la dirección de la corriente a través del devanado.
Un motor paso a paso bipolar tiene un cableado sencillo, pero su funcionamiento es poco complejo. Para conducir un paso a paso bipolar, necesitamos un controlador IC con un circuito de puente H interno.
Esto se debe a que, para invertir la polaridad de los polos del estator, es necesario invertir la corriente. Esto solo se puede hacer a través de un puente H.
Hay otras dos razones para usar un H Bridge IC
- La corriente consumida por un motor paso a paso es bastante alta. El pin del microcontrolador solo puede proporcionar hasta 15 mA como máximo. El paso a paso necesita corriente que es alrededor de diez veces este valor. Un controlador IC externo es capaz de manejar corrientes tan altas.
- Otra razón por la que se usa el puente H es que las bobinas del estator no son más que un inductor . Cuando la corriente de la bobina cambia de dirección, se genera un pico. Un pin de microcontrolador normal no puede tolerar picos tan altos sin dañarse a sí mismo. Por lo tanto, para proteger los pines del microcontrolador, es necesario un puente H.
El CI de puente H más común utilizado en la mayoría de los proyectos de interfaz paso a paso bipolar es L293D.
Interfaz con microcontrolador
Se requieren 4 pines de microcontrolador para controlar el motor. Necesitamos proporcionar al L293D un suministro de 5 V, así como el voltaje al que el motor necesita operar. Dado que usaremos ambos controladores del IC, afirmaremos el pin de habilitación para ambos.
Diagrama de interfaz del circuito del controlador de motor bipolar
A continuación se muestra un diagrama de circuito de motor bipolar:
Hay tres formas diferentes en las que podemos accionar el motor paso a paso bipolar:
- Solo uno de los devanados de fase se energiza a la vez. Es decir, se activa AB o CD. Por supuesto, las bobinas se energizarán de tal manera que obtengamos la polaridad correcta. Pero solo una fase está energizada. Este tipo de escalonamiento dará menos par de retención porque solo se energiza una fase.
- En este método, ambas fases se activan al mismo tiempo. El rotor se alineará entre dos polos. Esta disposición proporcionará un par de retención más alto que el método anterior.
- El tercer método se utiliza para medio paso. Este método se utiliza generalmente para mejorar el ángulo de paso. Aquí, en el paso 1, solo 1 fase está ENCENDIDA, luego en el paso 2, 2 fases están ENCENDIDAS, luego nuevamente, solo una fase está ENCENDIDA y la secuencia continúa.
Accionamientos paso a paso bipolares
Muchas empresas han comenzado a montar sus propios accionamientos paso a paso bipolares. Se debe tener cuidado de conectar correctamente el motor paso a paso al convertidor.
Además, la unidad debe poder suministrar suficiente corriente para su paso a paso. El microcontrolador solo debe proporcionar la señal de paso y dirección al convertidor.
Este método ocupará solo dos pines del microcontrolador y ayudará a proyectos que requieran una gran cantidad de pines del microcontrolador para otras funciones.
Paso a paso unipolar vs paso a paso bipolar
Tanto los steppers unipolares como los bipolares se utilizan ampliamente en proyectos. Sin embargo, tienen sus propias ventajas y desventajas desde el punto de vista de la aplicación.
La ventaja de un motor unipolar es que no tenemos que usar un circuito de puente H complejo para controlar el motor paso a paso.
Solo un controlador simple como ULN2003A hará la tarea satisfactoriamente. Pero hay una desventaja de los motores unipolares. El par generado por ellos es bastante menor. Esto se debe a que la corriente fluye solo a través de la mitad del devanado. Por lo tanto, se utilizan en aplicaciones de bajo par.
Por otro lado, los motores paso a paso bipolares son un poco complejos de cablear, ya que tenemos que usar un controlador de puente H de inversión de corriente IC como un L293D.
Pero la ventaja es que la corriente fluirá a través de la bobina llena. El par resultante generado por el motor es mayor en comparación con un motor unipolar.
