Funcionamiento de un Motor p-p

Los motores P-P se presentan en dos variedades, de imán permanente y de reluctancia variable (existen también motores híbridos, que son indistinguibles de los de imán permanente desde el punto de vista del controlador).

Si el estator del motor tiene tres bobinas, conectadas típicamente como en la siguiente figura, con un terminal común, C, a todas las bobinas, será probablemente un motor P-P de reluctancia variable. El conductor común se conecta habitualmente al borne positivo y las bobinas son alimentadas siguiendo una secuencia consecutiva.

Estos motores no contienen imanes permanentes. El estator es similar a un motor de c.c. de escobillas, sin embargo, el rotor sólo consta de hierro laminado. El par se produce como resultado de la atracción entre las bobinas y el rotor férrico. El rotor forma un circuito magnético con el polo del estator. La reluctancia de un circuito magnético es el equivalente magnético a la resistencia de un circuito eléctrico. Cuando el rotor está alineado con el estator el hueco entre ambos es muy pequeño y en este momento la reluctancia está al mínimo. La inductancia del bobinado también varía cuando el rotor gira. Cuando el rotor está fuera de la alineación, la inductancia es muy baja, y la corriente aumentará rápidamente. Cuando el rotor se alinea con el estator, la inductancia será muy grande. Esta es una de las dificultades de manejar un motor de esta clase.

Los motores P-P de imán permanente son los mas usados en robótica. Básicamente, están constituidos por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes, y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator. Así, las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) debe ser externamente manejada por un controlador. 

 

Rotor

 

Estator de 4 bobinas

Existen dos tipos de motores paso a paso de imán permanente:  

   

  • Unipolar: Estos motores suelen tener 8, 6 o 5 cables de salida, dependiendo de su conexionado interno. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar.

Secuencias para manejar motores paso a paso Unipolares

Existen tres secuencias posibles para este tipo de motores, que se detallan a continuación. Todas las secuencias comienzan nuevamente por el paso 1 una vez alcanzado el paso final (4 u 8). Para invertir el sentido de giro, simplemente se deben ejecutar las secuencias en modo inverso.

  • Secuencia de paso completo doble (normal): Consiste en tener activar dos bobinas al mismo tiempo, ambas consecutivas, de modo que el eje del motor se oriente hacia el punto medio de ambas bobinas. Esta es la secuencia más usada y la que generalmente recomienda el fabricante. Con ésta el motor avanza un paso cada vez y, debido a que siempre hay al menos dos bobinas activadas, se obtiene un alto par de paso y de retención.

PASO

Bobina A

Bobina B

Bobina C

Bobina D

 

1

ON

ON

OFF

OFF

b.1

2

OFF

ON

ON

OFF

b.2

3

OFF

OFF

ON

ON

b.3

4

ON

OFF

OFF

ON

b.4

A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo normal:

   

  • Secuencia de paso completo básica (wave drive): Consiste en activar cada una de las bobinas de forma independiente, lo que provoca que el eje del motor se oriente hacia la bobina activa. En algunos motores esto brinda un funcionamiento más suave. La contrapartida es que al estar solo una bobina activada el par de paso y de retención es menor.

PASO

Bobina A

Bobina B

Bobina C

Bobina D

 

1

ON

OFF

OFF

OFF

a.1

2

OFF

ON

OFF

OFF

a.2

3

OFF

OFF

ON

OFF

a.3

4

OFF

OFF

OFF

ON

a.4

A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo básico:

   

  • Secuencia de medio paso: Si se combinan las secuencias anteriores, el resultado que se obtiene es un paso más corto (de hecho, es la mitad del paso generado en las anteriores) y se sitúa el motor en todas las posiciones de las mismas. Para ello se activan primero 2 bobinas y luego sólo 1, y así sucesivamente. Como vemos en la tabla, la secuencia completa consta de 8 movimientos en lugar de 4.

PASO

Bobina A

Bobina B

Bobina C

Bobina D

 

1

ON

OFF

OFF

OFF

a.1

2

ON

ON

OFF

OFF

b.1

3

OFF

ON

OFF

OFF

a.2

4

OFF

ON

ON

OFF

b.2

5

OFF

OFF

ON

OFF

a.3

6

OFF

OFF

ON

ON

b.3

7

OFF

OFF

OFF

ON

a.4

8

ON

OFF

OFF

ON

b.4

A continuación se puede apreciar la secuencia animada en modo medio paso:

   

Volver