Fundamentos de los servomotores y motores a paso.

Fundamentos de los servomotores y motores a paso.

Servomotor:

Actuador mecánico en cualquier sistema de servomecanismo que tiene por objeto llevar al sistema a una lectura cero reduciendo a cero la señal de error.

Servomotores de CD

Los servomotores de cd son motores impulsados por una corriente que procede de amplificadores eléctricos de cd o ca con demoduladores internos o externos, reactores saturables, tiratrones o amplificadores rectificadores controlados de silicio.

Los servomotores de cd son de muchos tamaños, desde .05 hp hasta 1000 hp.

Las características fundamentales que se deben buscar en cualquier servomotor de cd o ca, son las siguientes:

Que el par de salida del motor sea aproximadamente proporcional a su voltaje de control aplicado (desarrollado por el amplificador).

Que la dirección del par éste determinada por la polaridad instantánea del voltaje de control.

Se usan cuatro tipos de servomotores de cd, que son los más importantes, los cuales son:

• Motor de derivación de campo controlado

• Motor derivación de armadura controlada

• Motor serie

• Motor derivación de imán permanente o de excitación de campo fijo.

Controlador de Motor Paso a Paso.

Los motores paso a. paso son ideales para la construcción de mecanismos en donde se requieren movimientos muy precisos. La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a la vez, por cada pulso que se le aplique. Esto paso puede variar desde 90° hasta pequeños movimientos de tan sólo 1.8°, es decir, que se necesitarán 4 pasos en el primer caso (90°) y 200 para el segundo caso (1.8°), para completar un giro completo de 360°. Estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición o bien totalmente libres. Si una o más de sus bobinas está energizada, el motor estará enclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedará completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas. En este caso trataremos solamente los motores P-P del tipo de imán permanente, ya que éstos son los más usados en robótica.

Principio de Funcionamiento

Básicamente, estos motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos imanes permanentes y por un cierto número de bobinas excitadoras bobinadas en su estator. Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la conmutación (o excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada por un controlador.

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En la figura 1 se puede apreciar la imagen de un rotor típico y en la figura 2 el aspecto de un estator de 4 bobinas. Existen dos tipos de motores paso a paso de imán permanente:

Bipolar: Estos tienen generalmente, cuatro cables de salida (ver figura 3). Necesitan ciertos trucos 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. En la figura 5A podemos apreciar un ejemplo de control de estos motores mediante el uso de un puente en H (H-Bridge).

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Como se aprecia, será necesario un H-Bridge por cada bobina del motor, es decir que para controlar un motor paso a paso de 4 cables (dos bobinas), necesitaremos usar dos H-Bridges iguales al de la figura 5. El circuito de la figura 5 es a modo ilustrativo y no corresponde con exactitud a un H-Bridge. En general, es recomendable el uo de H-Bridge integrados, como son los casos del 1293.

Secuencias para Manejar Motores Paso a Paso Bipolares:

Como se dijo anteriormente, estos motores necesitan la inversión de la corriente que circula en sus bobinas en una secuencia determinada. Cada inversión de la polaridad provoca el movimiento del eje en un paso, cuyo sentido de giro está determinado por la secuencia seguida.

En la figura 7 se puede ver la tabla con la secuencia necesaria para controlar motores paso a paso del tipo Bipolares.

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Secuencias para Manejar Motores Paso a Paso Unipolares

Existen tres secuencias posibles para este tipo de motores, las cuales se detallan a continuación. Todas las secuencias comienzan nuevamente por el paso

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