Control del sentido de giro de un motor PAP

Un motor “paso a paso” (o “PAP”) es un dispositivo electromecánico capaz de convertir  una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos. Esto significa que, a diferencia de un motor convencional (que gira de forma continua),  es capaz de avanzar una serie de grados (o pasos) a la vez, dependiendo del estado de sus entradas de control. Un motor paso a paso se comporta de la misma manera que un convertidor digital-analógico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos, tales como microcontroladores u ordenadores.

Características de un motor pasó a paso

Un motor paso a paso se define por estos parámetros básicos:

• Voltaje

Los motores paso a paso tienen una tensión eléctrica de trabajo. Este valor viene impreso en su carcasa o por lo menos se especifica en su hoja de datos. Algunas veces puede ser necesario aplicar un voltaje superior para lograr que un determinado motor cumpla con el torque deseado, pero esto producirá un calentamiento excesivo y/o acortará la vida útil del motor.

• Resistencia eléctrica

Otra característica de un motor paso a paso es la resistencia de los bobinados. Esta resistencia determinará la corriente que consumirá el motor, y su valor afecta la curva de torque del motor y su velocidad máxima de operación.

• Grados por paso

Generalmente, este es el factor más importante al elegir un motor paso a paso para un uso determinado. Este factor define la cantidad de grados que rotará el eje para cada paso completo. Una operación de medio-paso o semi-paso (half step) del motor duplicará la cantidad de pasos por revolución al reducir la cantidad de grados por paso. Cuando el valor de grados por paso no está indicado en el motor, es posible contar a mano la cantidad de pasos por vuelta, haciendo girar el motor y sintiendo por el tacto cada "diente" magnético

Motores paso a paso de imán permanente:

Los motores paso a paso de imán permanente se dividen a su vez en distintos tipos, diferenciados por el tipo de bobinado. Existen entonces motores paso a paso de imán permanente unipolares (también llamados "unifilares"), bipolares (también llamados "bifilares")

Unipolares

Estos motores suelen tener 6 ó 5 cables de salida dependiendo de su conexionado interno, que suelen ser comúnmente 4 cables por los cuales se reciben los pulsos que indican al motor la secuencia y duración de los pasos y los restantes sirven como alimentación al motor.

Bipolares

Este tipo de motores tienen generalmente cuatro cables de salida. Necesitan ciertas manipulaciones para ser controlados, debido a que requieren del cambio de dirección del flujo de corriente a través de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento. Es necesario además un puente H por cada bobina del motor.

                                   

Experiencia

En  este laboratorio  trabajaremos con un motor Paso a Paso Unipolar, sabemos que funcionan a 12 v, para eso necesita un conjunto de transistores para poder circular dicha corriente.

Para poder dar vuelta un motor Paso a paso de un giro se necesita seguir estas secuencias

   

Numero de Pasos	Estado de los interruptores
	S1	S2	S3	S4
1	ON	OFF	OFF	ON
2	ON	OFF	ON	OFF
3	OFF	ON	ON	OFF
4	OFF	ON	OFF	ON

Tabla 1

Si nosotros seguimos la secuencia de pasos del 1 2 3 4 el motor girara en sentido anti horario y si seguimos con la secuencia 4 3 2 1 el motor gira en sentido horario

Diseño de un motor pasó a paso unipolar

• Observando la tabla, se puede notar que los estados de los interruptores S1 y S2, son complementarios, al igual que los interruptores S3 y S4, lo cual simplifica el diseño del circuito.
• El primer paso para realizar el diseño de la unidad de control, consiste en asignar los estados lógicos y seleccionar el tipo de flip-flop con el cual se implementará el circuito lógico.
• Note que las variables S2 y S4 no se tienen en cuenta, debido a que sus estados son el complemento de S1 y S3 respectivamente.

 Tabla excitación

Estado Actual		Dirección	Estado Siguiente		Estados de los Flip-Flops
S1	S3	D	S1	S3	J1	K1	J2	K2
1	0	0	0	0	X	1	0	X
1	1	0	1	0	X	0	X	1
0	1	0	1	1	1	X	X	0
0	0	0	0	1	0	X	1	X
1	0	1	1	1	X	0	1	X
1	1	1	0	1	X	1	X	0
0	1	1	0	0	0	X	X	1
0	0	1	1	0	1	X	0	X

Simplificando mediante mapas de karnaught

Para J1

D		S1 S3
		00	01	11	10
	0	0	1	X	X
	1	1	0	X	X

Para K1

D		S1 S3
		00	01	11	10
	0	X	X	0	1
	1	X	X	1	0

Para J2

D		S1 S3
		00	01	11	10
	0	1	X	X	0
	1	0	X	X	1

Para K2

D		S1 S3
		00	01	11	10
	0	X	0	1	X
	1	X	1	0	X

Circuito Simulado

1. Como podemos ver en el circuito de control tenemos los flip flop implementados a sus recpectivas j y k
2. Usamos un generador de pulsos cuadrados de 1 Hz .

Se usó un decodificador BCD, ánodo común para la muestra de los pasos en el circuito.

Video de evidencia

CONCLUSIONES

o        Se analizó el funcionamiento de circuitos secuenciales

o        Se utilizaron flip flop jk para el control de un motor paso a paso

o        Se entiendo el funcionamiento de un flip flop jk

o        Se usaron máquinas de estado para este experimento

o        Se analizó con máquinas de estado la secuencia correcta para el giro de un motor paso a paso

OBSERVACIONES

·     Observamos que el análisis de circuitos en la simulación se acomoda fácilmente a lo ideal mientras que en la práctica nos veos afectado por los ruidos que tenemos en el medio

·     Observamos que el motor paso a paso consume demasiada corriente debido a asus bobinas en tre sus terminales

LINK DE DESCARGA DEL CIRCUITO SIMULADO EN PROTEUS

https://drive.google.com/file/d/0B-Dy8hgnNtEETHAta2o1SjNManc/view?usp=sharing