Motores paso a paso
(23)Los motores paso a paso son motores de CC sin escobillas que se mueven en pasos precisos. Tienen múltiples bobinas que se organizan en fases. La alimentación de las sucesivas fases pone a su vez el motor en marcha, paso a paso. Gracias al control por ordenador, se pueden posicionar y controlar la velocidad. En consecuencia, los motores paso a paso son los motores de elección en muchas aplicaciones de control de movimiento de precisión.
Características de los motores paso a paso
Los motores paso a paso se mueven en pasos precisos y repetibles, por lo que son perfectos para aplicaciones como impresoras 3D, CNC, plataformas de cámara y plotters X, Y. La ventaja de los motores paso a paso es la fiabilidad que resulta de la falta de cepillos. Por tanto, la vida útil del motor depende de la vida útil de los cojinetes.
Los incrementos precisos de movimiento permiten un control perfecto de la velocidad de rotación. Además, los motores de CC normales no tienen mucho par a bajas velocidades. Un motor paso a paso, sin embargo, tiene un par máximo a bajas velocidades, por lo que es una buena opción para aplicaciones de baja velocidad con alta precisión.Debido a que el funcionamiento del motor depende de pulsos discretos, es posible controlarlo en un bucle abierto. Esto hace que el motor paso a paso sea más fácil y menos costoso de controlar.
Esta capacidad de controlar con precisión en bucle abierto es la ventaja más significativa del motor paso a paso. La operación de bucle abierto significa que no se requiere retroalimentación. Gracias a este control, los codificadores optoelectrónicos, por ejemplo, ya no son necesarios, lo que reduce los costes. Las posiciones se encuentran contando los pulsos de entrada.
Sin embargo, tenga en cuenta que los motores paso a paso tienden a calentarse porque consumen la mayor parte de la corriente cuando no están funcionando. En otras palabras, a diferencia de los motores de CC, el consumo de corriente de un motor paso a paso es independiente de la carga. Otra desventaja es el par más bajo a altas velocidades. Sin embargo, pueden optimizarse para un mejor rendimiento a altas velocidades, pero deben combinarse con el controlador adecuado para lograr este rendimiento.
A diferencia de los servomotores, la mayoría de motores paso a paso no tienen retroalimentación de posición integrada.
Tipos de motores paso a paso
Hay muchos tipos diferentes de motores paso a paso en el mercado, algunos de los cuales requieren controladores altamente especializados. Los más populares son los motores paso a paso impulsados por controladores comúnmente disponibles. Estos son: motores paso a paso híbridos o de imán permanente, bifásicos bipolares o tetrapolares monofásicos.
Características importantes al elegir un motor paso a paso
Los parámetros del motor paso a paso son la tensión nominal de los devanados, la tensión de alimentación, la corriente nominal que se puede utilizar para no sobrecargar el motor, la resistencia del devanado, el momento de inercia del rotor, el momento de parada. motor cuando se alimenta con la corriente nominal (el llamado par de retención), las características de par del motor en función del número de pulsos por segundo (pps), velocidad máxima (sin carga), velocidad de arranque\parada, dimensiones del cuerpo, generalmente a lo largo del eje de rotación, y la masa.
Una de las primeras cosas a considerar antes de comprar es el trabajo que tiene que hacer el motor. Cuanto más grandes son los motores, más potencia pueden ofrecer. Los motores paso a paso están disponibles en una variedad de tamaños. Los motores grandes se utilizan en impresoras 3D y fresadoras CNC más pequeñas. En robótica se utilizan motores más pequeños.
Otro parámetro importante a considerar es el par motor paso a paso. Depende de su velocidad de rotación. Cuando los dos polos del rotor y el estator son opuestos, el motor tiene el par más alto. Durante la ejecución del paso, surgen momentos en los que los polos se alinean entre sí hasta que el rotor gira hacia el siguiente polo. Si la carga es demasiado pesada, es posible que el motor no salte entre un diente y el otro. Quizás incluso retroceda.
El número de pasos en un motor paso a paso
Otra cosa a considerar es la resolución de posicionamiento requerida. Los pasos por revolución van de 4 a 400. Los números de paso comúnmente disponibles son 24, 48 y 200.La resolución a menudo se expresa en grados por paso. El motor de 1.8° es un motor de 200 pasos/revolución. El compromiso para la alta resolución es la velocidad y el par. Cuanto mayor sea el número de pasos necesarios para hacer girar los motores paso a paso, tendrá como resultado un par menor.
Mecanismo de accionamiento de motores paso a paso
La forma de lograr una alta resolución de posicionamiento es a través de la caja de cambios. Una caja de cambios de 32:1 aplicada a la salida de un motor de 8"/revoluciones dará como resultado un motor de 256". El tren de engranajes también aumentará el par motor. Los motores paso a paso con engranajes más pequeños tienen un par impresionante. Pero la velocidad es, por supuesto, el compromiso.
Tipos de ejes en motores paso a paso
Otra cosa a considerar es cómo se conectará el motor al resto de la línea de transmisión. Los motores están disponibles con diferentes tipos de ejes:
- Eje redondo o "D”: Están disponibles en una variedad de diámetros estándar y hay muchas poleas, engranajes y acoplamientos de eje diseñados para adaptarse. Los ejes "D" tienen una superficie plana para evitar deslizamientos. Son deseables para pares elevados.
- Eje con engranaje: Algunos ejes tienen dientes de engranaje fresados. Por lo general, están diseñados para funcionar con engranajes modulares.
- Eje del husillo de avance: Los motores de eje de husillo de avance se utilizan en la construcción de actuadores lineales. Sus versiones en miniatura se pueden encontrar como posicionadores de cabezales en muchas unidades de disco.
Cableado de motores paso a paso
Hay muchas variaciones de cableado de motor paso a paso. Vale la pena considerar algunos cuando se usa con controladores comúnmente disponibles. Son motores paso a paso híbridos o de imán permanente, cableados como bipolares de 2 fases o unipolares de 4 fases. Un motor paso a paso puede tener cualquier número de bobinas y todas las bobinas de una fase se energizan juntas.
Motor paso a paso unipolar y bipolar
Los controladores unipolares siempre alimentan las fases de la misma manera. Una pista siempre será negativa y la otra siempre será positiva. Los controladores unipolares se pueden implementar con circuitos de transistores simples. La desventaja es que el par disponible es menor ya que solo la mitad de las bobinas se pueden energizar simultáneamente. Los controladores bipolares usan un circuito de puente en H para invertir el flujo de corriente a través de las fases. Al energizar las fases con polaridad alterna, puede arrancar todas las bobinas girando el motor.
Componentes adicionales
Debe recordarse que el motor paso a paso es un componente y no funciona por sí solo, por lo tanto, el motor y el controlador deben tenerse en cuenta al construir el variador. Los parámetros de ambos elementos son igualmente importantes. La selección del motor y el conjunto del controlador tendrá un impacto significativo en las características del sistema de transmisión. Los tipos básicos de controles de motor paso a paso que se utilizan actualmente son: control de paso completo, control de medio paso, control de micropasos.
Almacén:
