Circuito controlador de motor paso a paso

Técnicamente , el circuito controlador de motor paso a paso es un circuito de contador binario de década. La ventaja de este circuito es que se puede utilizar para impulsar motores paso a paso de 2 a 10 pasos. Antes de continuar, analicemos más sobre los conceptos básicos del motor paso a paso.

El nombre de este motor se da así porque la rotación del eje es en forma escalonada que es diferente a la de CC o cualquier otro motor. En otros motores, la velocidad de rotación y el ángulo de parada no están en completo control a menos que se inserte el circuito necesario. Esta falta de control está presente por el momento de inercia, que es simplemente un carácter para arrancar y parar al mando sin demora. Considere un motor de CC, una vez que se alimenta, la velocidad del motor aumenta lentamente hasta que alcanza la velocidad nominal. Ahora, si se coloca una carga en el motor, la velocidad disminuye por encima de la nominal y si la carga se aumenta más, la velocidad disminuye aún más. Ahora bien, si se apaga la energía, el motor no se detiene inmediatamente ya que tendrá un momento de inercia, se detiene lentamente. Ahora considere que este es un caso en una impresora, el flujo de salida de papel no se detiene a tiempo,perdemos papel cada vez que empezamos y nos detenemos. Tenemos que esperar a que el motor elija la velocidad y a su debido tiempo se pierde el papel. Esto es inaceptable para la mayoría de los sistemas de control, por lo que para solucionar este tipo de problemas utilizamos motores paso a paso.

El motor paso a paso no funciona con suministro constante. Solo se puede trabajar con pulsos de potencia controlados y ordenados. Antes de seguir adelante tenemos que hablar de los motores paso a paso UNIPOLAR y BIPOLAR. Como se muestra en la figura en un motor paso a paso UNIPOLAR, podemos tomar la toma central de ambos devanados de fase para una tierra común o para una potencia común. En el primer caso, podemos tomar el blanco y negro como un terreno o poder común. En el caso de 2, el negro es un común. En el caso 3, naranja, negro, rojo, amarillo, todos se unen para una conexión a tierra o alimentación común.

En el motor paso a paso BIPOLAR tenemos extremos de fase y no tomas centrales, por lo que solo tendremos cuatro terminales. La conducción de este tipo de motor paso a paso es diferente y compleja y, además, el circuito de conducción no se puede diseñar fácilmente sin un microcontrolador.

El circuito que diseñamos aquí solo se puede utilizar para motores paso a paso de tipo UNIPOLAR.

El pulso de potencia del motor paso a paso UNIPOLAR se discutirá en la explicación del circuito.

Componentes del circuito

• +9 a +12 tensión de alimentación
• 555 IC
• Resistencias de 1KΩ, 2K2Ω
• Olla de 220KΩ o resistencia variable
• Condensador de 1 µF, condensador de 100 µF (no es obligatorio, conectado en paralelo a la alimentación)
• 2N3904 o 2N2222 (el número de piezas depende del tipo de paso a paso si es de 2 etapas, necesitamos 2 si es de cuatro etapas, necesitamos cuatro)
• 1N4007 (el número de diodos es igual al número de transistores)
• CD4017 IC,.

Diagrama y explicación del circuito del controlador de motor paso a paso

La figura muestra el diagrama de circuito del controlador de motor paso a paso de dos etapas. Ahora, como se muestra en el diagrama del circuito, el circuito 555 aquí es para generar el reloj o la onda cuadrada. La frecuencia de generación de reloj en este caso no se puede mantener constante, por lo que necesitamos obtener una velocidad variable para el motor paso a paso. Para obtener esta velocidad variable una olla o un valor preestablecido es de ritmo en serie con resistencia de 1K en rama entre 6 ^° y 7 ^° pin. A medida que se varía la olla, la resistencia en la rama cambia y, por lo tanto, la frecuencia del reloj generada por 555.

En la figura lo importante es solo la tercera fórmula. Puede ver que la frecuencia está inversamente relacionada con R2 (que es 1K + 220k POT en el circuito). Entonces, si R2 aumenta, la frecuencia disminuye. Entonces, si la olla se ajusta para aumentar la resistencia en la rama, la frecuencia del reloj disminuye.

El reloj generado por el temporizador 555 se alimenta al contador DECADE BINARY. Ahora, el contador binario de décadas cuenta el número de pulsos alimentados en el reloj y permite que la salida del pin correspondiente suba. Por ejemplo, si el recuento de eventos es 2, el pin Q1 del contador será alto y si se cuenta 6, el pin Q5 será alto. Esto es similar al contador binario, sin embargo, el conteo será en decimal (es decir, 1 2 3 4 __ 9), por lo que si el conteo es siete, solo el pin Q6 será alto. En el contador binario Q0, Q1 y Q2 (1 + 2 + 4) los pines estarán altos. Estas salidas se alimentan a un transistor para impulsar el motor paso a paso de manera ordenada.

En la figura, vemos un circuito controlador de motor paso a paso de cuatro etapas muy similar al de dos etapas uno. En este circuito, se puede observar que el RESET conectado a Q2 antes ahora se mueve a Q4 y los pines Q2 y Q3 abiertos están conectados a otros dos transistores para obtener un conjunto de excitación de cuatro pulsos para ejecutar el motor paso a paso de cuatro etapas. Así que está claro que podemos conducir un motor paso a paso de hasta diez etapas. Sin embargo, se debe mover el pin RESET hacia arriba para que encaje en los transistores de conducción en su lugar.

Los diodos colocados aquí son para proteger los transistores de picos inductivos del devanado del motor paso a paso. Si no se colocan, se podría correr el riesgo de que se estropeen los transistores. Cuanto mayor sea la frecuencia de los pulsos, mayor será la posibilidad de que exploten sin diodos.

Funcionamiento del controlador de motor paso a paso

Para comprender mejor la rotación por pasos del motor paso a paso, estamos considerando un motor paso a paso de cuatro etapas como se muestra en la figura.

Considere ahora, por ejemplo, que todas las bobinas están magnetizadas a la vez. El rotor experimenta fuerzas de igual magnitud desde todo lo que lo rodea, por lo que no se mueve. Porque todos son de igual magnitud y expresan direcciones opuestas. Ahora bien, si la bobina D sólo se magnetiza, los dientes 1 del rotor experimentan una fuerza de atracción hacia + D y los dientes 5 del rotor experimentan una fuerza repulsiva opuesta a –D, estas dos fuerzas representan una fuerza aditiva en el sentido de las agujas del reloj. Entonces el rotor se mueve para completar un paso. Después de eso, se detiene para que la siguiente bobina se energice para completar el siguiente paso. Esto continúa hasta que se completan los cuatro pasos. Para que el rotor gire, este ciclo de pulsaciones debe estar en marcha.

Como se explicó anteriormente, el preajuste se establece en un valor para una cierta frecuencia de pulsos. Este reloj se alimenta al contador de décadas para obtener salidas regulares. Las salidas del contador de décadas se dan a los transistores para impulsar las bobinas de alta potencia del motor paso a paso en orden secuencial. La parte complicada es que, una vez que se completa una secuencia, digamos 1, 2, 3, 4, el motor paso a paso completa cuatro pasos y, por lo tanto, está listo para comenzar de nuevo, sin embargo, el contador tiene capacidad para 10 y así continúa sin interrupción. Si esto sucede, el motor paso a paso debe esperar hasta que el contador complete su ciclo de 10, lo cual no es aceptable. Esto se regula conectando RESET a Q4, por lo que cuando el contador va por cinco, se restablece y comienza desde uno, esto inicia la secuencia de paso a paso.

Así es como el paso a paso continúa avanzando y así ocurre la rotación. Para dos etapas, el pin RESET debe estar conectado a Q2 para que el contador se restablezca en el tercer pulso. De esta manera, se puede ajustar el circuito para impulsar un motor paso a paso de diez pasos.