El control de motores paso a paso es un tema amplio y este artículo es una guía simplificada para principiantes sobre el uso de motores paso a paso. Cubre los conceptos básicos de cómo funcionan los motores paso a paso. Su propósito es ayudar a los principiantes a hacer funcionar los motores paso a paso.
Para accionar un motor paso a paso normalmente se necesita el siguiente equipo:
- Motor paso a paso
- Controlador de motor paso a paso
- Controlador
- Fuente de alimentación conmutada
Cómo elegir el equipo adecuado
1. Motor paso a paso
Un motor paso a paso es un dispositivo electromagnético que se mueve en pasos discretos. Tiene varias bobinas que se organizan en fases. Cuando cada fase se energiza a su vez, hace que el motor avance. Con motores paso a paso, puede lograr un posicionamiento preciso y control de velocidad. Hay tres formas principales en que se puede accionar un motor paso a paso. Estas tres formas de conducción son conducción de paso completo, conducción de medio paso y micropasos.
Debe seleccionar el motor paso a paso adecuado para sus requisitos de velocidad y par en función de datos como el tamaño del bastidor, el ángulo de paso, el par de retención, la corriente nominal, la cantidad de cables y unipolar o bipolar. A continuación, explicaré algunos de estos conceptos importantes.
Nema: Nema no es un estándar para las características eléctricas de los motores paso a paso. Es simplemente un estándar para placas frontales y orificios de montaje para facilitar la intercambiabilidad del motor. Por ejemplo, el "17" en "NEMA 17" se refiere al tamaño de la placa frontal, que en el estándar NEMA es el "número" de NEMA dividido por 10 pulgadas. Por lo tanto, un motor NEMA 17 tiene una placa frontal de aproximadamente 1,7 pulgadas de ancho.
Ángulo de paso: El ángulo de paso indica el ángulo de rotación del motor paso a paso cuando el sistema de control envía una señal de pulso de paso. El ángulo de paso del motor paso a paso general de dos fases es de 0,9°/1,8°, el motor paso a paso trifásico es de 1,2° y el motor paso a paso de cinco fases es de 0,72°.
Velocidad-par: El rendimiento operativo de los motores paso a paso a bajas velocidades tiene una importancia más práctica. Los motores paso a paso normalmente funcionan a velocidades de 300 a 600 rpm. Teniendo en cuenta que el usuario utiliza un dispositivo de reducción mecánica para transportar la carga, la velocidad normal del motor a menudo se selecciona en decenas de rpm para proporcionar suficiente par motor. En este caso, el motor proporciona alta fuerza, alta eficiencia y bajo nivel de ruido.
En cuanto al problema de vibraciones, debería solucionarse aumentando la subdivisión de accionamiento. La subdivisión es el control del motor por parte del variador después de que cada pulso enviado por la computadora superior se subdivide por un multiplicador establecido por el variador. En pocas palabras, es la reducción del ángulo de paso del motor por el multiplicador de subdivisión.
Fórmula de cálculo de la velocidad del motor: Velocidad del motor (unidad: RPM) = frecuencia de pulso (unidad: Hz)*60/subdivisión.< /p>
Par de retención: El par de retención es la cantidad de par requerida para mover el motor un paso completo mientras las bobinas están energizadas y el rotor está estacionario. El devanado del motor paso a paso se energiza incluso si el propio rotor está estacionario. Esto es para mantener la carga en su lugar mientras está parada.
Estilo del eje: debe conocer la forma física del eje de este motor para hacer coincidir su motor paso a paso con engranajes, poleas y otras conexiones externas, como acopladores de eje. Hay varias formas comunes. Además, se debe considerar la longitud del eje.
Algunos tipos comunes de ejes se enumeran a continuación:
- Eje redondo - eje redondo
- Eje "D" - un eje "en forma de D" que es útil para montar engranajes con tornillos de fijación.
- Eje engranado - un eje con un engranaje grabado en él.
- Eje de tornillo de plomo: un eje con forma de tornillo, que se usa para construir actuadores lineales.
Corriente nominal: Esto se refiere a la corriente máxima. Esta es una especificación útil porque le permite seleccionar un controlador y una fuente de alimentación adecuados para su motor paso a paso.
2. Controlador de motor paso a paso
El controlador de motor paso a paso generalmente debe usarse junto con el motor paso a paso, por lo que cuando compra un motor paso a paso, es mejor combinar un controlador adecuado al mismo tiempo para reducir el problema más adelante.
Casi todos los controladores de motores paso a paso utilizan un protocolo estándar para controlar el motor. Utiliza 3 pines:
ENABLE: el controlador solo funcionará cuando el pin ENABLE esté en BAJO o ALTO, según el controlador.
DIRECCIÓN - Cuando está BAJO, el motor girará en una dirección y cuando está ALTO en la otra dirección. Esto está relacionado con cómo conectas el motor.
PASO: cada vez que el pin PASO va de bajo a alto, el paso a paso hará un paso (o un micropaso, según la configuración del controlador).
3. Controlador
El controlador de motor paso a paso es capaz de enviar señales de pulso de alta velocidad y es programable. PLC, microcontroladores y otros dispositivos son controladores comunes en el mercado.
4. Fuente de alimentación conmutada
Es mejor usar fuente de alimentación conmutada para motor paso a paso. Tiene una fuerte capacidad anti-interferencia y permite una amplia gama de fluctuaciones. La corriente debe seleccionarse de acuerdo con el tamaño de la carga. Es necesario dejar una cierta cantidad de margen. Por ejemplo, la corriente del motor paso a paso es 3A, la corriente de carga de control 2A, la fuente de alimentación conmutada debe seleccionarse entre 6A y 8A.
Tipos de motores paso a paso, controladores y esquemas de cableado
Motores bipolares y unipolares
Los motores paso a paso vienen en dos tipos diferentes: unipolares y bipolares. La mayor diferencia entre ellos es que ambos tipos diferentes tienen sus propios arreglos de bobinado, y sus respectivos arreglos de bobinado son los que afectarán la forma en que se accionan sus motores paso a paso.
Un motor de 4 hilos solo puede ser accionado por un controlador bipolar. Un motor de 5 cables solo puede ser accionado por un controlador unipolar porque la derivación central está unida internamente. Los motores de 6 y 8 hilos pueden usar ambos tipos de controladores porque puede decidir cómo conectarlos externamente.
En esencia, los motores unipolares y bipolares funcionan exactamente de la misma manera. Los electroimanes se abren de manera secuencial, induciendo al eje central del motor a girar. Difieren en cómo se energizan las bobinas dentro del motor.
Un motor unipolar logra la inversión de polaridad a través de la derivación central de la bobina, pero solo energiza la mitad de la bobina al mismo tiempo, por lo que tiene menos par disponible.
Un controlador bipolar utiliza un circuito de puente H para invertir la corriente que fluye a través de cada fase. Al energizar alternativamente cada fase, todas las bobinas se pueden usar para hacer girar el motor.
Un motor bipolar de dos fases tiene dos juegos de bobinas. Los motores bipolares bifásicos tienen cuatro cables, dos para cada fase. Para algunos motores con cableado flexible, es posible hacer funcionar el motor como bipolar o unipolar.
Unidad unipolar
Transmisión bipolar
Controlador de voltaje constante versus controlador de corriente constante
Hay dos tipos de impulsores de motor: unipolares y bipolares, y dos métodos para controlar la corriente que fluye a través del motor: voltaje constante y corriente constante. El controlador de voltaje constante proporciona un voltaje fijo al motor, mientras que el controlador de corriente constante asegura una corriente constante al motor manipulando el voltaje. El controlador de voltaje constante también se conoce como controlador L/R. El controlador de corriente constante también se conoce como controlador chopper.
Debido a las limitaciones de par y velocidad de los controladores L/R, los controladores de corriente constante son actualmente más populares. Los controladores de voltaje constante se usan con mayor frecuencia para motores paso a paso unipolares.
Cuando se utilizan controladores de voltaje constante, la clasificación de voltaje del motor es en su mayoría irrelevante para las aplicaciones prácticas. Por lo tanto, no se deje influenciar por motores paso a paso basados en valores nominales de voltaje muy bajos. Un valor importante a tener en cuenta es la corriente nominal. ¡Los controladores paso a paso de STEPPERONLINE son actualmente controladores de corriente constante!
Un controlador de corriente constante puede hacer funcionar un motor paso a paso a un voltaje mucho más alto que el voltaje nominal del motor. El voltaje más alto permite que la corriente fluya a través del motor paso a paso más rápido, lo que le permite girar más rápido y obtener más par. El controlador mantiene la corriente en el motor por debajo de un valor fijo, lo que evita que el motor se queme. La corriente fija generalmente se establece mediante un potenciómetro de ajuste en la placa de transmisión. Esto le permite cambiar la corriente máxima según el par necesario y la corriente nominal de la especificación del motor. Además, un voltaje más alto significa menos calor.
Control de voltaje constante
Unidad de corriente constante
Cómo conectar un motor paso a paso a un controlador
Necesita averiguar qué cables forman los pares de bobinas. Aquí hay tres formas de resolver esto.
1.Puedes usar un multímetro y medir la resistencia entre los cables provenientes del motor paso a paso. Si tienes una lectura, es un par. Si no, no es un par.
2.Además, si no tiene un multímetro, gire el motor mientras toca los cables. Cualquiera que sea la combinación que dificulte mover el motor, es un par.
3. Por supuesto, no es práctico clasificar todas las combinaciones posibles de conexiones con un ohmímetro o al tacto. Todavía es más fácil conectar el motor de acuerdo con su hoja de datos. Suponiendo que aún no tenga uno, lea el número de modelo del motor y busque en línea. Es posible que deba ponerse en contacto con el proveedor para obtener la hoja de datos del motor. STEPPERONLINE proporciona la hoja de datos adecuada, o puede ponerse en contacto con el servicio de atención al cliente si aún no está claro.
El siguiente diagrama muestra varios arreglos de bobinado diferentes:
