Características y Funcionamiento del Motor Paso a Paso

Motor Paso a Paso

Diferencia con un Motor DC

• No giran libremente por sí mismos, sino que avanzan girando por pequeños pasos.
• También difieren en la relación entre velocidad y torque (par motor y par de giro).
• En los motores paso a paso, su mayor capacidad de torque se produce a baja velocidad; en los motores DC es inverso.
• Los motores paso a paso poseen adicionalmente un torque de detención, que no existe en los motores CC. Este torque hace que un motor paso a paso se mantenga firmemente en su posición cuando no está girando.
• Los motores paso a paso necesitan de un circuito de control que será el responsable de convertir las señales de avance de paso y sentido de giro.

Constitución del Rotor

Comúnmente, el motor paso a paso está constituido por un rotor de imán permanente de 6 polos. A diferencia, los de reluctancia variable (o conmutada) tienen rotores dentados de hierro dulce. En este tipo de motor, el rotor suele tener 4 dientes y el estator 6 polos.

Diferencia entre Rotor de Imán Permanente y Reluctancia Variable

Imán permanente: Permite mantener un par diferente de cero cuando el motor no está energizado. El ángulo de rotación se determina por el número de polos en el estator.

Reluctancia variable: Cuando los devanados no están energizados, el par estático de este tipo de motor es cero. Son mucho más ruidosos que los de imán permanente y son generalmente más robustos.

Diferencia entre Unipolares y Bipolares

Los motores unipolares se llaman así porque la corriente que circula por los diferentes bobinados siempre circula en el mismo sentido. Los unipolares suelen tener 6 o 5 cables de salida.

En los motores bipolares, para que el motor funcione, la corriente que circula por los bobinados cambia de sentido en función de la tensión que se aplica. Por lo que un mismo bobinado puede tener en uno de sus extremos distinta polaridad (bipolar). Los bipolares generalmente tienen 4 cables de salida.

Inversión del Sentido de Giro

Se debe energizar en sentido inverso manteniendo la masa común en los cables.

Variación de la Velocidad y Torque

Torque: En todos los motores, el torque decrece con la velocidad, pero esta caída es menos pronunciada en los motores de reluctancia variable. Con un diseño apropiado, se logran velocidades de 10.000 pasos por segundo; mientras que pocos motores de imán permanente brindan un torque útil a 5.000 pasos por segundo (la mayoría está confinada a velocidades por debajo de 1000 pasos por segundo).

Determinación de Medios Pasos (Microstepping)

Para aumentar la resolución, se tienen varias opciones. La más sencilla de todas, y que no necesita un cambio constructivo del motor, consiste en cambiar la secuencia de alimentación. En modo de funcionamiento de paso completo, las bobinas nunca quedan sin alimentación. Pues bien, si entre cada cambio en la tensión de alimentación de una bobina, esta se deja sin alimentar, podemos conseguir una posición del rotor intermedia entre dos pasos. A esta forma de funcionamiento se le denomina medio paso.

Ventajas de su Uso

• El ángulo de rotación es proporcional a los pulsos de entrada.
• Exactitud en la posición y repetición de movimientos.
• Confiable, no existe contacto de escobillas en el motor.
• El motor responde a pulsos de entrada digitales, lo que permite un control de lazo abierto, haciendo un control más simple y barato.
• Pueden tener un gran rango de velocidades de rotación, dado que la misma es proporcional a la frecuencia de los pulsos de entrada.

Desventajas de su Uso

• Puede ocurrir un fenómeno de resonancia si el motor no es controlado adecuadamente.
• Muy difícil de operar a altas velocidades.
• Si se quiere mover un número de grados, es necesario hacer pasar al motor por todos los pasos anteriores.