MOTOR PASO A PASO

DEIVID NICOLAS CORTES PASTOR

OMAR STIKC GARZON GONZALEZ

Ricardo Jaimes

SENA CEET

MANTENIMIENTO DE EQUIPOS DE CMPUTO Y DISEO E INSTALACION DE

CABLEADO ESTRUCTURADO (MECYDICE 3)

FICHA 866590 G1

BOGOTA D.C.

2015

INTRODUCCION

Los motores, tanto de corriente continua como de corriente alterna, son muy

efectivos en muchas labores cotidianas desde la traccin de grandes trenes hasta

el funcionamiento de lavarropas. Pero debido a problemas tales como la, inercia

mecnica o su dificultad para controlar su velocidad, se desarrollaron otro tipo de

motores cuya caracterstica principal es la precisin de giro como son los motores

PAP (paso a paso) que son precisos con cada gira que dan como de derecha y

tambin a la izquierda, estos motores son implementados a las impresoras cuando

mueven los rodillos o el cabezales de las impresoras.

Este tipo de motores son ideales cuando lo que queremos es posicionamiento con

un elevado grado de exactitud y/o una muy buena regulacin de la velocidad.

OBJETIVO

Como remarcbamos en el resumen inicial, el objetivo de este circuito es cumplir

con las necesidades bsicas en algunos de los proyectos de este sitio, pero

hacindolo con un elemento econmico, que sea de simple construccin y que no

depende de la disponibilidad en el mercado de chips especficos para control de

motores paso a paso.

Los circuitos electrnicos especializados poseen un mejor control del movimiento

del motor y su consumo de corriente, pero son onerosos o difciles de conseguir

en muchos casos.

En esta versin no hemos utilizado microcontroladores para evitarle al aficionado

lidiar con programadores especializados, pero en otras versiones ms sofisticadas

de este circuito lo haremos a cambio de obtener un mejor control del motor.

Las funciones requeridas al circuito son:

Ajuste de la velocidad de giro del motor

Ajuste del sentido de giro del motor

Generacin de la secuencia de seales necesaria para controlar un motor

paso a paso

Unidad de potencia que pueda administrar la corriente necesaria para

mover el motor. En esta versin la unidad de potencia est diseada para

un motor unipolar.

Qu es un motor paso a paso?

Un motor paso a paso, como todo motor, es en esencia un conversor

electromecnico, que transforma energa elctrica en mecnica. Mientras que un

motor convencional gira libremente al aplicarle una tensin, el motor paso a paso

gira un determinado ngulo de forma incremental (transforma impulsos elctricos

en movimientos de giro controlados), lo que le permite realizar desplazamientos

angulares fijos muy precisos (pueden variar desde 1,80 hasta unos 90).

Sus principales aplicaciones se pueden encontrar en robtica, tecnologa

aeroespacial, control de discos duros, flexibles, unidades de CDROM o de DVD e

impresoras, en sistemas informticos, manipulacin y posicionamiento de

herramientas y piezas en general.

Estn constituidos esencialmente por dos partes:

Estator: parte fija construida a base de cavidades en las que van

depositadas las bobinas.

Rotor: parte mvil construida mediante un imn permanente. Este conjunto

va montado sobre un eje soportado por dos cojinetes que le permiten girar

libremente. La precisin y repetitividad que presentan esta clase de motores

lo habilitan para trabajar en sistemas abiertos sin realimentacin.

Principio de funcionamiento

Aun basado en el mismo fenmeno que los motores de corriente continua, el

principio de funcionamiento de los motores paso a paso es ms sencillo que

cualquier otro tipo de motor elctrico.

Los motores elctricos, en general, basan su funcionamiento en las fuerzas

ejercidas por un campo electromagntico y creadas al hacer circular una corriente

elctrica a travs de una o varias bobinas. Si dicha bobina, generalmente circular y

denominada estator, se mantiene en una posicin mecnica fija y en su interior,

bajo la influencia del campo electromagntico, se coloca otra bobina, llamada

rotor, recorrida por una corriente y capaz de girar sobre su eje. Al excitar el

estator, se crearan los polos N-S, provocando la variacin del campo magntico

formado. La respuesta del rotor ser seguir el movimiento de dicho campo

(tender a buscas la posicin de equilibrio magntico), es decir, orientar sus

polos NORTE-SUR hacia los polos SUR-NORTE del estator, respectivamente.

Cuando el rotor alcanza esta posicin de equilibrio, el estator cambia la orientacin

de sus polos y se tratar de buscar la nueva posicin de equilibrio. Manteniendo

dicha situacin de manera continuada, se conseguir un movimiento giratorio y

continuo del rotor, producindose de este modo el giro del eje del motor, y a la vez

la transformacin de una energa elctrica en otra mecnica en forma de

movimiento circular.

Los motores paso a paso, se controlan por el cambio de direccin del flujo de

corriente a travs de las bobinas que lo forman: controlar el desplazamiento del

rotor en funcin de las tensiones que se aplican a las bobinas, con lo que

podemos conseguir desplazamientos adelante y atrs. controlar el nmero de

pasos por vuelta. controlar la velocidad del motor.

Adems estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una

posicin (si una o ms de sus bobinas est energizada) o bien totalmente libres (si

no circula corriente por ninguna de sus bobinas). Segn la construccin de las

bobinas del estator, dos tipos de MPAP:

Unipolares: se llaman as porque la corriente que circula por los diferentes

bobinados siempre circula en el mismo sentido. Tienen las bobinas con un

arrollamiento nico

Bipolares: la corriente que circula por los bobinados cambia de sentido en

funcin de la tensin que se aplica. Por lo que un mismo bobinado puede

tener en uno de sus extremos distinta polaridad (bipolar). Tienen las

bobinas compuestas por dos arrollamientos cada una.

Algunos motores tienen los bobinados de tal manera que en funcin de puentes

pueden convertirse en unipolares o bipolares.

Cmo saber cmo conectar uno de estos motores?

Estos motores exteriormente poseen 6 o 5 cables (cuatro corresponden a cada

uno de los extremos de las dos bobinas existentes, mientras que los otros dos

corresponden al punto medio de cada una. En el caso de que el cable restante sea

uno, entonces corresponde a estos dos ltimos unidos internamente). Una vez

localizados dichos cables mediremos la resistencia con un hmetro o un

multmetro en ellos. De esta forma localizamos las dos bobinas (los tres cables

cuya resistencia entre s sea distinta de infinito corresponden a una bobina).

Podemos decir que tenemos dos grupos de tres cables (A, B y C). Mediremos

ahora la resistencia entre A y B, B y C y entre A y C. El par anterior cuya lectura

sea ms alta corresponde a los extremos de la bobina, mientras que el restante es

el punto medio de la misma.

Cul es su secuencia?

Para saber la secuencia del motor necesitaremos una fuente de tensin continua

del valor caracterstico del motor (5 Voltios generalmente). Conectamos un polo de

la misma a los dos cables correspondientes al punto medio de cada bobina. Al

polo restante lo conectamos a uno de los cuatro cables y observamos hacia qu

lado se produce el paso. Procedemos igual con los otros, probando en distinto

orden, hasta que los cuatro pasos se hayan producido en la misma direccin. De

esta forma ya habremos hallado la secuencia del motor.

SECUENCIAS PARA MANEJAR MOTORES PASO A PASO UNIPOLARES

El motor unipolar normalmente dispone de 5 o 6 cables dependiendo si el comn

est unido internamente o no. La terminal comn debe ir conectado a +VCC o

masa segn el circuito de control usado, despus solo se tiene que alimentar la

bobina correcta para que avance o retroceda el motor segn se avance o

retroceda en la secuencia. Existen 3 secuencias que podemos usar en un motor

PAP unipolar:

1. Paso completo simple. Esta secuencia de pasos es la ms simple de todas

y consiste en activar cada bobina una a una y por separado, con esta

secuencia de encendido de bobinas no se obtiene mucha fuerza ya que

solo es una bobina cada vez la que arrastra y sujeta el rotor del eje del

motor. En la tabla 1 se muestra la secuencia de pasos.

Secuencia de paso completo simple

2. Pas completo doble. Con el paso doble activamos las bobinas de dos en

dos con lo que el campo magntico es ms potente y se atrae con ms

fuerza al rotor del motor retenindolo en el sitio. En la tabla 2 se muestra la

secuencia de pasos.

Secuencia de paso completo doble

3. Medio paso. Combinando los dos tipos de secuencias anteriores podemos

hacer moverse al motor en pasos ms pequeos y precisos. Con esto, se

tiene el doble de pasos de movimiento para el recorrido total de 360 del

motor. En la tabla 3 se muestra la secuencia de pasos.

Secuencia de medio pas

PRACTICA DEL MOTOR PAP

Este es el diagrama o el circuito del monitor paso a paso. Como podemos

observar en la imagen encontramos el CI en la salida 3 tiene un led con una

resistencia de 330 ohmios para poder que est oscilando, en el 74LS86 en la

entrada 2 y la 10 tiene una resistencia de 10k ohmios con un swicth que le

controla que se mueva hacia la derecha e izquierda del motor unipolar y los led

estn conectados a cada salida del CI ULN2003A muestran como es el

funcionamiento o el movimiento que hace el motor.

Componentes electrnicos que utilizamos para montar el circuito del motor pas a

paso que son:

Resistencias de 330, 1k, 2k y 10k ohmios

Resistencia variable de 100k ohmios

CI LM555, 74LS86, 74LS112 y ULN2003A

Motor unipolar con 6 cables

Batera de 12v

Leds

Swicth y un swicth pulsadores

Condensador de 4.7uF

CIRCUITO ELECTRNICO

Este ya es el circuito electrnico para montar los componentes a la placa y solo es

colocarlo a funcionar.

Al momento de hacer esta practica las dificultades que nosotros enontramos en

proteus fue con el circuito integrado 4027 que el funcinamiento para que haga el

giro contrario se tenia que conectar los pines que sobraban que son el 4, 7, 9, 12.

Entonces encontre unos integrads que eson mas faciles pero lo malo es que no

soportan tanto voltaje de entrada los que coloque fue el 74LS86 que es el

controlador y el 74LS112 que es el drives estos integraos el voltaje de entrada el

minimo es 5.5v y el maximo es de 7v entonces se debe colocar el 7805 para que

alimente los dos integrados para que no se daen pero esos circuitos integrados

que es la familia 74LS es mas sencillo por que no es necesario conectar los pines

sobrantes para que haga el giro contrario y para que par el motor si quieren

pueden conectar solo el pin 10 o sin no pueden conectar los cuatro pines

sobrantes y conectarlo a polo a tierra.

Nosotros colocamos la familia 74LS porque no encotramos los circuitos

integrados que son el 4070 y el 4027 porque se habian hagotado, y colocamos el

ULN2003A porque el ULN2002A no lo encotramos en ninguna tienda de

componentes electronicos.

SENSOR DE BARRERA

En esta parte podemos observar el sensor de barrera montado en la protoboard ya

esta listo para ponerlo a funcionar con el circuito del motor paso a paso el cual el

resultado debe ser:

Como es un sensor de barrera, atravez de este sensor el motor debe girar

tanto a la derecha como a la izquierda haciebndo utilidad de este, ya que la

la luz del LED pega a la fotocelda el motor gira normalmente pero cuando

obstruimos la luz a la fotocelda el motor invierte su giro.

Atraves del sensor de barrera el motor debe girar o hacer su movimiento

como tambien se debe detener haciendo su respectivo uso de este sensor

A continuacion en las imgenes tomadas podemos mostrar u observar un poco de

los pasos tomados al realizar sus respectivas conecciones para el funcionamiento

de este sensor en el motor paso a paso, el cual el resultado fue muy satisfactorio

ya que tanto el motor y el sensor funciono correctamente como lo veremos

acontinuacion.

Sensor de barrera

En esta prctica escomimos el motor unipolar estos motores suelen tener 6 o 5

cables de salida, de pendiendo de su conexionado interno. Este tipo se caracteriza

por ser ms simple de controlar. En la imagen siguiente podemos apreciar un

ejemplo de conexiones para controlar un motor paso a paso unipolar mediante

el uso del circuito integrado ULN2003. Las entradas de activacin (Activa la salida

16, 15, 14 y 13) pueden ser directamente activadas por un microcontrolador.

Circuito motor PAP

En las siguientes imgenes mostraremos el circuito del motor PAP con el sensor

de barrera ya montado o colocado los dos circuitos funcionando. Cuando obstruye

el paso de luz del sensor comienza hacer la funcin como puede ser que el motor

se pare, que arranque, el cambio de giro del motor eso ya es como lo deseen

colocar el sensor de barrera con alguna funcin que quieran hacer.

Funcionamiento del sensor de barrera con el circuito del motor PAP

CONCLUCIONES

El conocer cul es el motor ms adecuado para realizar la funcin deseada es de

vital importancia ya que no todos los motores nos ayudaran a realizar la tarea de

manera ptima y adecuada. Los motores a pasos nos brindan una alta precisin y

repetitividad; el conocer estos aspectos tan relevantes y trascendentes no solo

brinda una perspectiva amplia y detallada de la fabricacin, seleccin, instalacin,

operacin y mantenimiento de motores elctricos sino tambin ayuda para tomar

la decisin correcta al momento de seleccionar el motor a usar para realizar una

tarea determinada y para as lograr obtener el aseguramiento de la calidad, el cual

nos traer beneficios en economa, limpieza, comodidad y seguridad de

funcionamiento esperados y anhelados en un motor elctrico.

BIBLIOGRAFIA

http://html.rincondelvago.com/motor-paso-a-paso.html

http://www.ladelec.com/practicas/circuitos-analogos/478-tarjeta-

controladora-de-motor-paso-a-paso

SN74LS112AN DATASHEET

http://pdf.datasheetcatalog.net/datasheet2/a/0apcdpshejuweti1p1gz4ffp23ky

.pdf

HD74LS86P DATASHEET

http://documentation.renesas.com/doc/products/logic/rej03d0422_hd74ls86.

pdf

ULN2003A

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/SGSThomsonMicroelectronics/m

Xtyyvx.pdf

LM555

http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/texasinstruments2/lm555.pdf