Motor paso a paso

Animación de un motor escalón simplificado encendido, atrayendo los dientes más cercanos del rotor de hierro en forma de engranaje. Con los dientes alineados con el electromagnet 1, serán ligeramente compensados con el electromagnet derecho (2).
Marco 2: El electromagnet superior (1) se apaga, y el electromagnet derecho (2) es energizado, tirando los dientes en alineación con él. Esto resulta en una rotación de 3.6° en este ejemplo.
Marco 3: El electromagnet inferior (3) está energizado; se produce otra rotación de 3.6°.
Marco 4: El electromagnet izquierdo (4) está energizado, girando de nuevo por 3.6°. Cuando el electromagnet superior (1) esté habilitado de nuevo, el rotor habrá girado por una posición dental; ya que hay 25 dientes, tomará 100 pasos para hacer una rotación completa en este ejemplo.

Un motor paso a paso, también conocido como motor paso a paso o motor paso a paso, es un motor eléctrico de CC sin escobillas que divide una rotación completa en un número de pasos iguales. Se puede ordenar que la posición del motor se mueva y se sostenga en uno de estos pasos sin ningún sensor de posición para retroalimentación (un controlador de bucle abierto), siempre que el motor tenga el tamaño correcto para la aplicación con respecto al par y la velocidad..

Los motores de reluctancia conmutada son motores paso a paso muy grandes con un recuento de polos reducido y, por lo general, se conmutan en bucle cerrado.

Mecanismo

Un motor paso a paso

Un motor de escalera bipolar híbrido

Los motores de CC con escobillas giran continuamente cuando se aplica voltaje de CC a sus terminales. El motor paso a paso es conocido por su propiedad de convertir un tren de pulsos de entrada (típicamente ondas cuadradas) en un incremento definido con precisión en la posición de rotación del eje. Cada pulso gira el eje a través de un ángulo fijo.

Los motores paso a paso tienen efectivamente múltiples "dientes" electroimanes dispuestos como un estator alrededor de un rotor central, una pieza de hierro con forma de engranaje. Los electroimanes son energizados por un circuito controlador externo o un microcontrolador. Para hacer girar el eje del motor, primero se le da energía a un electroimán, que atrae magnéticamente los dientes del engranaje. Cuando los dientes del engranaje están alineados con el primer electroimán, están ligeramente desplazados del siguiente electroimán. Esto significa que cuando se enciende el siguiente electroimán y se apaga el primero, el engranaje gira ligeramente para alinearse con el siguiente. A partir de ahí se repite el proceso. Cada una de las rotaciones parciales se denomina "paso", con un número entero de pasos que forman una rotación completa. De esa manera, el motor puede girar en un ángulo preciso.

La disposición circular de los electroimanes se divide en grupos, cada grupo se denomina fase y hay un número igual de electroimanes por grupo. El número de grupos lo elige el diseñador del motor paso a paso. Los electroimanes de cada grupo se intercalan con los electroimanes de otros grupos para formar un patrón uniforme de disposición. Por ejemplo, si el motor paso a paso tiene dos grupos identificados como A o B y diez electroimanes en total, entonces el patrón de agrupación sería ABABABABAB.

Los electroimanes dentro del mismo grupo se activan todos juntos. Debido a esto, los motores paso a paso con más fases suelen tener más cables (o conductores) para controlar el motor.

Tipos

Hay tres tipos principales de motores paso a paso:

1. Escalón magnético permanente
2. Pasivo de reticencia variable
3. Escalón sincronizado híbrido

Los motores de imanes permanentes utilizan un imán permanente (PM) en el rotor y funcionan con la atracción o repulsión entre el rotor PM y los electroimanes del estator.

Los pulsos mueven el rotor en pasos discretos, CW o CCW. Si se deja encendido en un paso final, queda un fuerte retén en esa ubicación del eje. Este retén tiene una tasa de resorte predecible y un límite de torsión especificado; el deslizamiento ocurre si se excede el límite. Si se elimina la corriente, aún queda un retén menor, por lo que mantiene la posición del eje contra el resorte u otras influencias del par. Entonces se puede reanudar el paso a paso mientras se sincroniza de manera confiable con la electrónica de control.

Los motores de reluctancia variable (VR) tienen un rotor de hierro simple y funcionan según el principio de que se produce una reluctancia mínima con un espacio mínimo, por lo que los puntos del rotor se atraen hacia los polos magnéticos del estator. Mientras que los síncronos híbridos son una combinación de los tipos de imán permanente y reluctancia variable, para maximizar la potencia en un tamaño pequeño.

Los motores VR tienen retenes de encendido pero no tienen retenes de apagado.

Motores paso a paso bifásicos

Hay dos arreglos básicos de bobinado para las bobinas electromagnéticas en un motor paso a paso de dos fases: bipolar y unipolar.

Motores unipolares

Bobinas de motor unipolar

Un motor paso a paso unipolar tiene un devanado con derivación central por fase. Cada sección de bobinados se enciende para cada dirección del campo magnético. Dado que en esta disposición se puede invertir un polo magnético sin cambiar la polaridad del cable común, el circuito de conmutación puede ser simplemente un solo transistor de conmutación para cada medio devanado. Por lo general, dada una fase, la derivación central de cada devanado se hace común: tres conductores por fase y seis conductores para un motor típico de dos fases. A menudo, estos comunes de dos fases están unidos internamente, por lo que el motor tiene solo cinco cables.

Se puede usar un microcontrolador o un controlador de motor paso a paso para activar los transistores de accionamiento en el orden correcto, y esta facilidad de operación hace que los motores unipolares sean populares entre los aficionados; son probablemente la forma más económica de obtener movimientos angulares precisos. Para el experimentador, los devanados se pueden identificar tocando los cables terminales en motores PM. Si los terminales de una bobina están conectados, el eje se vuelve más difícil de girar. Una forma de distinguir la derivación central (cable común) de un cable del extremo de la bobina es midiendo la resistencia. La resistencia entre el cable común y el cable del extremo de la bobina es siempre la mitad de la resistencia entre los cables del extremo de la bobina. Esto se debe a que hay el doble de la longitud de la bobina entre los extremos y solo la mitad desde el centro (cable común) hasta el final. Una forma rápida de determinar si el motor paso a paso está funcionando es cortocircuitar cada dos pares e intentar girar el eje. Cada vez que se siente una resistencia superior a la normal, indica que el circuito del devanado en particular está cerrado y que la fase está funcionando.

Los motores Stepper como este a menudo están acompañados por un mecanismo de reducción de marcha para aumentar el par de salida. El que se muestra aquí fue utilizado en un escáner de cama plana.

El 28BYJ-48, acompañado por un conductor ULN2003, es uno de los motores más populares entre los aficionados.

Motores bipolares

Un motor escalón bipolar utilizado en unidades DVD para mover el montaje láser.

Los motores bipolares tienen un par de conexiones de un solo devanado por fase. La corriente en un devanado debe invertirse para invertir un polo magnético, por lo que el circuito de conducción debe ser más complicado, generalmente con un arreglo de puente H (sin embargo, hay varios chips de controlador disponibles para hacer esto un asunto sencillo). Hay dos cables por fase, ninguno es común.

Un patrón de conducción típico para un motor paso a paso bipolar de dos bobinas sería: A+ B+ A− B−. Es decir. conduzca la bobina A con corriente positiva, luego elimine la corriente de la bobina A; luego conduzca la bobina B con corriente positiva, luego elimine la corriente de la bobina B; luego conduzca la bobina A con corriente negativa (invirtiendo la polaridad cambiando los cables, por ejemplo, con un puente H), luego elimine la corriente de la bobina A; luego conduzca la bobina B con corriente negativa (nuevamente cambiando la polaridad igual que la bobina A); el ciclo se completa y comienza de nuevo.

Se han observado efectos de fricción estática usando un puente H con ciertas topologías de unidades.

Difuminar la señal paso a paso a una frecuencia superior a la que el motor puede responder reducirá esta "fricción estática" efecto.

Motor bipolar escalón con mecanismo de reducción de engranajes utilizado en un escáner de cama plana.

Debido a que los devanados se utilizan mejor, son más potentes que un motor unipolar del mismo peso. Esto se debe al espacio físico que ocupan los devanados. Un motor unipolar tiene el doble de cable en el mismo espacio, pero solo se usa la mitad en cualquier momento, por lo tanto, tiene una eficiencia del 50 % (o aproximadamente el 70 % de la salida de par disponible). Aunque un motor paso a paso bipolar es más complicado de manejar, la abundancia de chips de controlador significa que esto es mucho menos difícil de lograr.

Un paso a paso de 8 conductores es como un paso a paso unipolar, pero los conductores no están unidos internamente al motor. Este tipo de motor se puede cablear en varias configuraciones:

• Unipolar.
• Bipolar con vientos de serie. Esto da mayor inductancia pero menor corriente por ventosa.
• Bipolar con vientos paralelos. Esto requiere una corriente más alta pero puede funcionar mejor a medida que la inductancia de viento se reduce.
• Bipolar con un solo viento por fase. Este método ejecutará el motor en sólo la mitad de los vientos disponibles, lo que reducirá el par de velocidad baja disponible pero requiere menos corriente

Motores paso a paso con mayor número de fases

Los motores paso a paso multifásicos con muchas fases tienden a tener niveles de vibración mucho más bajos. Si bien son más caros, tienen una mayor densidad de potencia y, con la electrónica de accionamiento adecuada, a menudo se adaptan mejor a la aplicación.

Circuitos del controlador

Motor Stepper con circuito de transmisión Adafruit Motor Shield para uso con Arduino

El rendimiento del motor paso a paso depende en gran medida del circuito del controlador. Las curvas de par pueden extenderse a mayores velocidades si los polos del estator pueden invertirse más rápidamente, siendo el factor limitante una combinación de la inductancia del devanado. Para superar la inductancia y cambiar los devanados rápidamente, se debe aumentar el voltaje de accionamiento. Esto lleva además a la necesidad de limitar la corriente que estos altos voltajes pueden inducir de otro modo.

Una limitación adicional, a menudo comparable a los efectos de la inductancia, es la fuerza contraelectromotriz del motor. A medida que gira el rotor del motor, se genera un voltaje sinusoidal proporcional a la velocidad (tasa de paso). Este voltaje de CA se resta de la forma de onda de voltaje disponible para inducir un cambio en la corriente.

Circuitos de controlador L/R

Los circuitos impulsores L/R también se denominan impulsores de voltaje constante porque se aplica un voltaje positivo o negativo constante a cada devanado para establecer las posiciones de paso. Sin embargo, es la corriente del devanado, no el voltaje, lo que aplica par al eje del motor paso a paso. La corriente I en cada devanado está relacionada con el voltaje aplicado V por la inductancia del devanado L y la resistencia del devanado R. La resistencia R determina la corriente máxima según la ley de Ohm I=V/R. La inductancia L determina la tasa máxima de cambio de la corriente en el devanado según la fórmula para un inductor dI/dt = V/L. La corriente resultante de un pulso de voltaje es una corriente que aumenta rápidamente en función de la inductancia. Esto alcanza el valor V/R y se mantiene durante el resto del pulso. Por lo tanto, cuando se controla mediante un variador de voltaje constante, la velocidad máxima de un motor paso a paso está limitada por su inductancia, ya que a cierta velocidad, el voltaje U cambiará más rápido que la corriente que puedo mantener. En términos simples, la tasa de cambio de corriente es L / R (por ejemplo, una inductancia de 10 mH con una resistencia de 2 ohmios tardará 5 ms en alcanzar aproximadamente 2/3 del par máximo o alrededor de 24 ms para alcanzar el 99% del par máximo). Para obtener un alto par a altas velocidades se requiere un gran voltaje de accionamiento con baja resistencia y baja inductancia.

Con un variador L/R es posible controlar un motor resistivo de bajo voltaje con un variador de mayor voltaje simplemente agregando una resistencia externa en serie con cada devanado. Esto desperdiciará energía en las resistencias y generará calor. Por lo tanto, se considera una opción de bajo rendimiento, aunque simple y barata.

Los controladores de modo de voltaje modernos superan algunas de estas limitaciones al aproximar una forma de onda de voltaje sinusoidal a las fases del motor. La amplitud de la forma de onda de voltaje se configura para aumentar con la tasa de paso. Si se ajusta correctamente, esto compensa los efectos de la inductancia y la EMF inversa, lo que permite un rendimiento decente en relación con los controladores en modo actual, pero a expensas del esfuerzo de diseño (procedimientos de ajuste) que son más simples para los controladores en modo actual.

Circuitos de accionamiento del picador

Los circuitos impulsores de chopper se denominan impulsores de corriente controlada porque generan una corriente controlada en cada devanado en lugar de aplicar un voltaje constante. Los circuitos de accionamiento de chopper se utilizan con mayor frecuencia con motores bipolares de dos devanados, los dos devanados se accionan de forma independiente para proporcionar un par de motor específico en sentido horario o antihorario. En cada devanado, un "suministro" el voltaje se aplica al devanado como un voltaje de onda cuadrada; ejemplo 8 kHz. La inductancia del devanado suaviza la corriente que alcanza un nivel de acuerdo con el ciclo de trabajo de onda cuadrada. La mayoría de las veces, los voltajes bipolares (+ y -) se suministran al controlador en relación con el retorno del devanado. Entonces, el ciclo de trabajo del 50% da como resultado una corriente cero. 0% da como resultado una corriente V/R completa en una dirección. 100% da como resultado una corriente total en la dirección opuesta. Este nivel de corriente es monitoreado por el controlador midiendo el voltaje a través de una pequeña resistencia de detección en serie con el devanado. Esto requiere electrónica adicional para detectar las corrientes de los devanados y controlar la conmutación, pero permite que los motores paso a paso funcionen con un par más alto a velocidades más altas que las unidades L/R. También permite que el controlador emita niveles de corriente predeterminados en lugar de fijos. La electrónica integrada para este propósito está ampliamente disponible.

Formas de onda de corriente de fase

Diferentes modos de conducción que muestran la corriente de bobina en un motor de escalón unipolar de 4 fases.

Un motor paso a paso es un motor síncrono de CA polifásico (consulte la teoría a continuación) y, de manera ideal, funciona con corriente sinusoidal. Una forma de onda de paso completo es una gran aproximación de una sinusoide y es la razón por la cual el motor exhibe tanta vibración. Se han desarrollado varias técnicas de excitación para aproximarse mejor a una forma de onda de excitación sinusoidal: estas son medio paso y micropaso.

Motor de ondas (una fase encendida)

En este método de accionamiento, solo se activa una fase a la vez. Tiene el mismo número de pasos que el accionamiento de paso completo, pero el motor tendrá un par significativamente menor que el nominal. Rara vez se usa. La figura animada que se muestra arriba es un motor de accionamiento por ondas. En la animación, el rotor tiene 25 dientes y se necesitan 4 pasos para girar en la posición de un diente. Entonces habrá 25 × 4 = 100 pasos por rotación completa y cada paso será 360⁄100 = 3,6°.

Conducción de paso completo (dos fases encendidas)

Este es el método habitual para accionar el motor a paso completo. Las dos fases siempre están encendidas, por lo que el motor proporcionará su par nominal máximo. Tan pronto como se apaga una fase, se enciende otra. El accionamiento por ondas y el paso completo monofásico son lo mismo, con el mismo número de pasos pero con una diferencia de par.

Medio paso

Al medio paso, el variador alterna entre dos fases encendidas y una sola fase encendida. Esto aumenta la resolución angular. El motor también tiene menos torque (aproximadamente 70%) en la posición de paso completo (donde solo una fase está encendida). Esto puede mitigarse aumentando la corriente en el devanado activo para compensar. La ventaja de los medios pasos es que la electrónica de accionamiento no necesita cambiar para soportarlo. En la figura animada que se muestra arriba, si lo cambiamos a medio paso, se necesitarán 8 pasos para girar en la posición de 1 diente. Entonces habrá 25×8 = 200 pasos por rotación completa y cada paso será 360/200 = 1,8°. Su ángulo por paso es la mitad del paso completo.

Micropasos

Lo que comúnmente se conoce como micropasos es a menudo micropasos de seno-coseno en los que la corriente del devanado se aproxima a una forma de onda de CA sinusoidal. La forma común de lograr una corriente de seno-coseno es con circuitos de accionamiento chopper. El micropaso de seno-coseno es la forma más común, pero se pueden usar otras formas de onda. Independientemente de la forma de onda utilizada, a medida que los micropasos se vuelven más pequeños, el funcionamiento del motor se vuelve más suave, lo que reduce en gran medida la resonancia en cualquier parte a la que se pueda conectar el motor, así como en el propio motor. La resolución estará limitada por la fricción mecánica, el contragolpe y otras fuentes de error entre el motor y el dispositivo final. Se pueden utilizar reductores de engranajes para aumentar la resolución del posicionamiento.

La reducción del tamaño de paso es una característica importante del motor paso a paso y una razón fundamental para su uso en el posicionamiento.

Ejemplo: muchos motores paso a paso híbridos modernos tienen una clasificación tal que el recorrido de cada paso completo (por ejemplo, 1,8 grados por paso completo o 200 pasos completos por revolución) estará dentro del 3 % o el 5 % del recorrido de cada otro paso completo, siempre que el motor funcione dentro de sus rangos de funcionamiento especificados. Varios fabricantes muestran que sus motores pueden mantener fácilmente la igualdad del 3 % o 5 % del tamaño del recorrido del paso a medida que el tamaño del paso se reduce de un paso completo a un paso de 1/10. Luego, a medida que crece el número divisor de micropasos, la repetibilidad del tamaño de paso se degrada. En reducciones de tamaño de paso grandes, es posible emitir muchos comandos de micropasos antes de que ocurra cualquier movimiento y luego el movimiento puede ser un "salto" a una nueva posición. Algunos circuitos integrados de controladores paso a paso utilizan una corriente mayor para minimizar los pasos perdidos, especialmente cuando los pulsos de corriente pico en una fase serían muy breves.

Teoría

Un motor paso a paso puede verse como un motor de CA síncrono con el número de polos (tanto en el rotor como en el estator) aumentado, teniendo cuidado de que no tengan un denominador común. Además, el material magnético blando con muchos dientes en el rotor y el estator multiplica económicamente el número de polos (motor de reluctancia). Los motores paso a paso modernos tienen un diseño híbrido y tienen tanto imanes permanentes como núcleos de hierro dulce.

Para lograr el par nominal completo, las bobinas de un motor paso a paso deben alcanzar su corriente nominal completa durante cada paso. La inductancia del devanado y la FEM contraria generada por un rotor en movimiento tienden a resistir los cambios en la corriente de accionamiento, de modo que a medida que el motor se acelera, se pasa cada vez menos tiempo a plena corriente, lo que reduce el par motor. A medida que aumentan las velocidades, la corriente no alcanzará el valor nominal y, finalmente, el motor dejará de producir par.

Par de tracción

Esta es la medida del par producido por un motor paso a paso cuando funciona sin un estado de aceleración. A bajas velocidades, el motor paso a paso puede sincronizarse con una frecuencia de paso aplicada, y este par de tracción debe superar la fricción y la inercia. Es importante asegurarse de que la carga del motor sea de fricción y no de inercia, ya que la fricción reduce las oscilaciones no deseadas.

La curva de entrada define un área denominada región de inicio/finalización. En esta región, el motor se puede arrancar/detener instantáneamente con una carga aplicada y sin pérdida de sincronismo.

Par de extracción

El par de extracción del motor paso a paso se mide acelerando el motor a la velocidad deseada y luego aumentando la carga del par hasta que el motor se detiene o pierde pasos. Esta medida se toma en una amplia gama de velocidades y los resultados se utilizan para generar la curva de rendimiento dinámico del motor paso a paso. Como se indica a continuación, esta curva se ve afectada por la tensión de accionamiento, la corriente de accionamiento y las técnicas de conmutación de corriente. Un diseñador puede incluir un factor de seguridad entre el par nominal y el par de carga total estimado requerido para la aplicación.

Par de apriete

Los motores eléctricos síncronos que usan imanes permanentes tienen un par de retención de posición resonante (llamado par de detención o cogging, y algunas veces incluido en las especificaciones) cuando no se accionan eléctricamente. Los núcleos de reluctancia de hierro dulce no muestran este comportamiento.

Timbre y resonancia

Cuando el motor se mueve un solo paso, rebasa el punto de reposo final y oscila alrededor de este punto cuando llega al reposo. Este zumbido indeseable se experimenta como vibración del rotor del motor y es más pronunciado en motores sin carga. Un motor sin carga o con poca carga puede detenerse, y con frecuencia lo hará, si la vibración experimentada es suficiente para provocar la pérdida de sincronización.

Los motores paso a paso tienen una frecuencia natural de funcionamiento. Cuando la frecuencia de excitación coincide con esta resonancia, el zumbido es más pronunciado, es posible que se pierdan pasos y es más probable que se detenga. La frecuencia de resonancia del motor se puede calcular a partir de la fórmula:

${displaystyle f={frac {100}{2pi} }{sqrt {frac {2pM_{h}{J_{r}}} {}} {}} {}}} {}}} {}}}} {}}}}}} {}}}}} {}}} {}}}}}}}}}}}} {}}} {}}}}}}}}}}}}} {}}}}}}}} {}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {}}} {}}}}}}} {}}}}} {}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {}}}}}} {}}}}}}} {}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}$

M_h

Tener pareado N·m

p

Número de pares de polos

J_r

Rotor inercia kg·m2

La magnitud del zumbido indeseable depende de la fuerza contraelectromotriz resultante de la velocidad del rotor. La corriente resultante promueve la amortiguación, por lo que las características del circuito de excitación son importantes. El zumbido del rotor se puede describir en términos de factor de amortiguamiento.

Calificaciones y especificaciones

Motores paso a paso' las placas de identificación típicamente dan solo la corriente del devanado y ocasionalmente el voltaje y la resistencia del devanado. El voltaje nominal producirá la corriente nominal del devanado en CC: pero esto es en su mayoría una clasificación sin sentido, ya que todos los controladores modernos limitan la corriente y los voltajes del controlador superan con creces el voltaje nominal del motor.

Las hojas de datos del fabricante a menudo indican Inductancia. Back-EMF es igualmente relevante, pero rara vez se menciona (es fácil de medir con un osciloscopio). Estas cifras pueden ser útiles para un diseño electrónico más profundo, al desviarse de los voltajes de suministro estándar, adaptar la electrónica del controlador de terceros u obtener información al elegir entre modelos de motor con especificaciones de tamaño, voltaje y par similares.

El par de torsión a baja velocidad de un motor paso a paso variará directamente con la corriente. La rapidez con la que cae el par a velocidades más rápidas depende de la inductancia del devanado y del circuito de accionamiento al que está conectado, especialmente del voltaje de accionamiento.

Los motores paso a paso deben dimensionarse de acuerdo con la curva de torsión publicada, que especifica el fabricante en voltajes de accionamiento particulares o utilizando su propio circuito de accionamiento. Las caídas en la curva de torque sugieren posibles resonancias, cuyo impacto en la aplicación debe ser entendido por los diseñadores.

Los motores paso a paso adaptados a entornos hostiles a menudo se denominan con clasificación IP65.

Motores paso a paso NEMA

La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos de EE. UU. (NEMA) estandariza varias dimensiones, marcas y otros aspectos de los motores paso a paso, en el estándar NEMA (NEMA ICS 16-2001). Los motores paso a paso NEMA están etiquetados por el tamaño de la placa frontal, NEMA 17 es un motor paso a paso con una placa frontal de 1,7 x 1,7 pulgadas (43 mm × 43 mm) y las dimensiones se dan en pulgadas. El estándar también enumera motores con dimensiones de placa frontal dadas en unidades métricas. Estos motores generalmente se denominan NEMA DD, donde DD es el diámetro de la placa frontal en pulgadas multiplicado por 10 (por ejemplo, NEMA 17 tiene un diámetro de 1,7 pulgadas). Existen otras especificaciones para describir los motores paso a paso, y dichos detalles se pueden encontrar en el estándar ICS 16-2001.

Aplicaciones

Los motores paso a paso controlados por computadora son un tipo de sistema de posicionamiento de control de movimiento. Por lo general, se controlan digitalmente como parte de un sistema de bucle abierto para su uso en aplicaciones de sujeción o posicionamiento.

En el campo de los láseres y la óptica, se utilizan con frecuencia en equipos de posicionamiento de precisión, como actuadores lineales, etapas lineales, etapas de rotación, goniómetros y monturas de espejos. Otros usos son en maquinaria de envasado y posicionamiento de etapas piloto de válvulas para sistemas de control de fluidos.

Comercialmente, los motores paso a paso se utilizan en unidades de disquete, escáneres planos, impresoras de computadora, trazadores, máquinas tragamonedas, escáneres de imágenes, unidades de discos compactos, iluminación inteligente, lentes de cámara, máquinas CNC e impresoras 3D.

Sistema de motor paso a paso

Un sistema de motor paso a paso consta de tres elementos básicos, a menudo combinados con algún tipo de interfaz de usuario (computadora host, PLC o terminal tonta):

Índices

El indexador (o controlador) es un microprocesador capaz de generar pulsos de paso y señales de dirección para el conductor. Además, el indexador se requiere normalmente para realizar muchas otras funciones de comando sofisticadas.

Conductores

El controlador (o amplificador) convierte las señales de comando indexer en la potencia necesaria para energizar los enrolladores del motor. Hay numerosos tipos de controladores, con diferentes niveles de tensión y corriente y tecnología de construcción. No todos los controladores son adecuados para ejecutar todos los motores, por lo que al diseñar un sistema de control de movimiento, el proceso de selección de controladores es crítico.

Motores de paso

El motor escalonado es un dispositivo electromagnético que convierte pulsos digitales en rotación mecánica del eje.

Ventajas

• Bajo costo para el control alcanzado
• Alto par al inicio y baja velocidad
• Ruggedness
• Simplicidad de la construcción
• Puede funcionar en un sistema de control de bucle abierto
• Bajo mantenimiento (alta fiabilidad)
• Menos propenso a parar o deslizarse
• Trabajará en cualquier entorno
• Se puede utilizar en robótica a gran escala.
• Alta fiabilidad
• El ángulo de rotación del motor es proporcional al pulso de entrada.
• El motor tiene torque completo en standstill (si los vientos están energizados)
• Posicionamiento preciso y repetibilidad del movimiento, ya que los buenos motores escalonados tienen una precisión del 3–5% de un paso y este error no es acumulativo de un paso a otro.
• Excelente respuesta al inicio/golpe/reversión.
• Muy fiable ya que no hay cepillos de contacto en el motor. Por lo tanto, la vida del motor es simplemente dependiente de la vida del rodamiento.
• La respuesta del motor a los pulsos de entrada digitales proporciona control de apertura, haciendo que el motor sea más sencillo y menos costoso para controlar.
• Es posible lograr una rotación sincrónica de muy baja velocidad con una carga que se une directamente al eje.
• Se puede realizar una amplia gama de velocidades de rotación, ya que la velocidad es proporcional a la frecuencia de los pulsos de entrada.

Desventajas

• Efecto de resonancia a menudo exhibido a bajas velocidades y disminuyendo el par con mayor velocidad.