El motor paso a paso es un motor de CC sin escobillas, que se puede girar en ángulos pequeños, estos ángulos se denominan pasos. En general, el motor paso a paso usa 200 pasos para completar la rotación de 360 grados, lo que significa que gira 1.8 grados por paso. Motor paso a paso utilizado en muchos dispositivos que necesitan un movimiento de rotación preciso como robots, antenas, discos duros, etc. Podemos rotar el motor paso a paso a cualquier ángulo en particular dándole las instrucciones adecuadas.
Los motores paso a paso son básicamente de dos tipos: unipolares y bipolares. El motor paso a paso unipolar generalmente tiene cinco o seis cables, en los que cuatro cables son un extremo de las cuatro bobinas del estator, y el otro extremo de las cuatro bobinas está unido, lo que representa el quinto cable, esto se llama cable común (punto común). Generalmente hay dos cables comunes, formados conectando un extremo de las dos o dos bobinas como se muestra en la siguiente figura. El motor paso a paso unipolar es muy común y popular debido a su facilidad de uso.
En el motor paso a paso bipolar, solo hay cuatro cables que salen de dos juegos de bobinas, lo que significa que no hay un cable común.
El motor paso a paso está compuesto por un estator y un rotor. El estator representa las cuatro bobinas de electroimán que permanecen estacionarias alrededor del rotador, y el rotador representa un imán permanente que gira. Siempre que las bobinas se energizan aplicando la corriente, se crea el campo electromagnético, lo que resulta en la rotación del rotador (imán permanente). Las bobinas deben energizarse en una secuencia particular para hacer que el rotador gire. Sobre la base de esta "secuencia", podemos dividir el método de trabajo del motor paso a paso unipolar en tres modos: modo de accionamiento por onda, modo de accionamiento de paso completo y modo de accionamiento de medio paso.
Modo de impulsión de onda: en este modo se activa una bobina a la vez, las cuatro bobinas se activan una tras otra. Produce menos torque en comparación con el modo de conducción de paso completo, pero el consumo de energía es menor. A continuación se muestra la tabla para producir este modo usando un microcontrolador, significa que necesitamos dar Logic 1 a las bobinas de manera secuencial.
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Pasos |
UN |
segundo |
C |
re |
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1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
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2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
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3 |
0 |
0 |
1 |
0 |
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4 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Modo de accionamiento completo: en este, dos bobinas se energizan al mismo tiempo produciendo un par elevado. El consumo de energía es mayor. Necesitamos darle Logic 1 a dos bobinas al mismo tiempo, luego a las siguientes dos bobinas y así sucesivamente.
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Pasos |
UN |
segundo |
C |
re |
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1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
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2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
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3 |
0 |
0 |
1 |
1 |
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4 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Modo Half Drive: En este modo, una y dos bobinas se energizan alternativamente, lo que significa que primero se energiza una bobina, luego se energizan dos bobinas, luego se energiza nuevamente una bobina, luego dos y así sucesivamente. Esta es una combinación de modo de transmisión completa y de onda, y se usa para aumentar la rotación angular del motor.
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Pasos |
UN |
segundo |
C |
re |
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1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
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2 |
1 |
1 |
0 |
0 |
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3 |
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1 |
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0 |
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4 |
0 |
1 |
1 |
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0 |
1 |
0 |
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6 |
0 |
0 |
1 |
1 |
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0 |
0 |
0 |
1 |
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8 |
1 |
0 |
0 |
1 |
Interfaz del motor paso a paso con el microcontrolador 8051
La interfaz con 8051 es muy fácil, solo necesitamos dar el 0 y el 1 a los cuatro cables del motor paso a paso de acuerdo con las tablas anteriores, dependiendo del modo en el que queramos hacer funcionar el motor paso a paso. Y el resto, dos cables deben estar conectados a una fuente de 12v adecuada (dependiendo del motor paso a paso). Aquí hemos utilizado el motor paso a paso unipolar. Hemos conectado cuatro extremos de las bobinas a los primeros cuatro pines del puerto 2 de 8051 a través del ULN2003A.
8051 no proporciona suficiente corriente para accionar las bobinas, por lo que debemos usar un controlador IC de corriente que sea ULN2003A. ULN2003A es la matriz de siete pares de transistores NPN Darlington. El par Darlington se construye conectando dos transistores bipolares para lograr una amplificación de alta corriente. En ULN2003A, 7 pines son pines de entrada y 7 pines son pines de salida, dos pines son para Vcc (fuente de alimentación) y Tierra. Aquí estamos usando cuatro pines de entrada y cuatro de salida. También podemos usar L293D IC en lugar de ULN2003A para amplificación de corriente.
Debe encontrar cuatro cables de bobina y dos cables comunes con mucho cuidado, de lo contrario, el motor no girará. Puede averiguarlo midiendo la resistencia con un multímetro, el multímetro no mostrará ninguna lectura entre los cables de dos fases. El cable común y los otros dos cables en la misma fase deben mostrar la misma resistencia, y los dos puntos finales de las dos bobinas en la misma fase mostrarán el doble de resistencia en comparación con la resistencia entre el punto común y un punto final.
Solución de problemas
Si su motor no gira O vibra pero no gira, debe verificar la siguiente lista de verificación:
- Primero verifique las conexiones y el código del circuito.
- Si el circuito y el código están bien, verifique que el motor paso a paso tenga el voltaje de suministro adecuado (generalmente 12v); de lo contrario, simplemente vibrará pero no girará.
- Si el suministro está bien, verifique los cuatro puntos finales de la bobina que están conectados a ULN2003A. Primero encuentre los dos puntos finales comunes y conéctelos a 12v, luego conecte los cuatro cables restantes al ULN2003A y pruebe todas las combinaciones posibles hasta que el motor arranque. Si no los conecta en el orden correcto, el motor simplemente vibrará en lugar de girar.
Aquí está el código para el modo de paso de onda y el modo de paso de onda completa, puede calcular fácilmente el valor de PORT P2 para el modo de media onda.