Una máquina eléctrica que convierte la energía eléctrica en energía mecánica se llama motor eléctrico. En primer lugar, el motor eléctrico es un dispositivo electrostático simple creado por el monje escocés Andrew Gordon en la década de 1740. Pero en 1821, Michael Faraday demostró la conversión de energía eléctrica en energía mecánica.
Los motores eléctricos se clasifican principalmente en dos categorías: motores de CA y Motores DC . Nuevamente, cada categoría se subdivide en muchos tipos. Numerosas cargas como batidora, trituradora, ventiladores, etc., electrodomésticos de uso más frecuente en los que podemos encontrar diferentes tipos de motores y estos pueden funcionar a distintas velocidades con la provisión de control de velocidad de los motores. En este artículo, vamos a discutir sobre uno de los principales tipos de motores de CC, a saber Motor paso a paso y su control utilizando el microcontrolador.
Motor paso a paso
Un sincrónico y motor DC sin escobillas que convierte pulsos eléctricos en movimientos mecánicos y, por lo tanto, gira paso a paso con un cierto ángulo entre cada paso para completar una rotación completa se denomina motor paso a paso. El ángulo entre los pasos de rotación del motor paso a paso se denomina ángulo paso a paso del motor.
Motor paso a paso
Los motores paso a paso se clasifican en dos tipos según su bobinado: motores paso a paso unipolares y motores paso a paso bipolares. El motor paso a paso unipolar se utiliza con frecuencia en muchas aplicaciones debido a su facilidad de funcionamiento en comparación con el motor paso a paso bipolar. Pero existen diferentes tipos de motores paso a paso, como el motor paso a paso de imán permanente, el motor paso a paso de reluctancia variable y el motor paso a paso híbrido.
Control de motor paso a paso
El motor paso a paso se puede controlar con varias técnicas, pero aquí estamos discutiendo el control del motor paso a paso usando un Microcontrolador Atmega . El 89C51 es un microcontrolador del Familia de microcontroladores 8051 .
Diagrama de bloques del control del motor paso a paso
El diagrama de bloques de un control de motor paso a paso que utiliza un microcontrolador 8051 se muestra en la figura con fuente de alimentación , microcontrolador, motor paso a paso y bloques de interruptores de control.
2 métodos para diseñar un circuito de control de motor paso a paso
El controlador de motor paso a paso está diseñado usando microcontroladores 8051 y circuito de conmutación para controlar la velocidad del motor paso a paso. El circuito del interruptor de control se puede diseñar utilizando interruptores de transistor o utilizando un controlador de motor paso a paso IC como ULN2003 en lugar de los transistores.
1. Circuito de control mediante el controlador de motor paso a paso IC
El motor paso a paso unipolar se puede girar activando las bobinas del estator en una secuencia. La secuencia de estas señales de voltaje aplicadas a través de las bobinas o conductores del motor es suficiente para impulsar el motor y, por lo tanto, no se requiere un circuito de excitación para controlar la dirección de la corriente en las bobinas del estator.
Control de motor paso a paso usando IC
El motor paso a paso de dos fases consta de cuatro cables terminales conectados a las bobinas y dos cables comunes conectados a los dos cables terminales para formar dos fases. Los puntos comunes y los puntos finales de las dos fases están conectados a tierra o Vcc y los pines del microcontrolador, respectivamente. Para hacer girar el motor, los puntos finales de las dos fases deben estar energizados. Principalmente, se aplica un voltaje al primer punto final de la fase 1, y se aplica más voltaje al primer punto final de la fase 2, y así sucesivamente.
El motor paso a paso se puede operar en diferentes modos, como el modo paso a paso Wave Drive, el modo paso a paso Full Drive y el modo paso a paso Half Drive.
Modo paso a paso Wave Drive
Repitiendo la secuencia anterior, el motor se puede girar en el modo paso a paso de impulsión de onda en sentido horario o antihorario según la selección de los puntos finales. La siguiente tabla muestra la secuencia de fase de la señal para el modo paso a paso de impulso de onda.
Modo paso a paso Wave Drive
Modo paso a paso de conducción completa
Al energizar los dos puntos finales de diferentes fases simultáneamente se logra un modo de paso de unidad completa. La tabla muestra la secuencia de fase de la señal para el modo paso a paso de conducción completa.
Modo paso a paso de conducción completa
Modo paso a paso de media impulsión
La combinación de los pasos de la onda y los modos de paso de unidad completa logra un modo de paso de unidad de medio impulso. Por tanto, en este modo, el ángulo de paso se divide por la mitad. La tabla muestra la secuencia de fase de la señal de un modo de medio paso a paso.
Modo paso a paso de media impulsión
En general, el ángulo de paso depende de la resolución del motor paso a paso. El tamaño de los pasos y la dirección de rotación son directamente proporcionales al número y orden de la secuencia de entrada. La velocidad de rotación del eje depende de la frecuencia de la secuencia de entrada. El par y el número de imanes magnetizados a la vez son proporcionales.
El motor paso a paso requiere una corriente de 60 mA, pero la corriente nominal máxima del microcontrolador Atmega AT89C51 es de 50 mA. Por lo tanto, se utiliza un controlador de motor paso a paso para conectar el motor paso a paso con el microcontrolador para transferir las señales.
2. Circuito del interruptor de control mediante transistores
La fuente de alimentación al circuito se puede proporcionar reduciendo el voltaje de 230 V a 7,5 V utilizando un transformador reductor, y luego rectificación mediante puente rectificador con diodos . Esta salida rectificada se alimenta a un condensador de filtro y luego pasa a través del regulador de voltaje. La salida regulada de 5V se obtiene del regulador de voltaje. El pin 9 de reinicio está conectado entre el condensador y la resistencia.
Circuito de control de motor paso a paso con transistor
En general, el motor paso a paso consta de cuatro bobinas como se muestra en la figura. Entonces, para impulsar el motor, se requieren cuatro circuitos de controlador de motor. En lugar de usar el controlador de motor paso a paso IC para impulsar el motor, se conectan cuatro transistores como circuitos de controlador en 21, 22, 23 y 24 pines del microcontrolador, respectivamente.
Si los transistores inician la conducción, se creará un campo magnético alrededor de la bobina que provocará la rotación del motor. La velocidad del motor paso a paso es directamente proporcional a la frecuencia del pulso de entrada. Un oscilador de cristal está conectado a los pines 18 y 19 para proporcionar una frecuencia de reloj del microcontrolador de aproximadamente 11.019MHz.
El tiempo de ejecución de cualquier instrucción se puede calcular utilizando la siguiente fórmula
Tiempo = ((C * 12)) / f
Donde C = número del ciclo
Y F = frecuencia de cristal
A continuación se describe uno de los circuitos basados en aplicaciones que utiliza un motor paso a paso para rotar el panel solar.
Control de motor paso a paso con microcontrolador programado 8051
Proyecto de panel solar de seguimiento solar está destinado a generar la máxima cantidad de energía ajustando automáticamente el panel solar. En este proyecto, un motor paso a paso controlado por un microcontrolador programado de la familia 8051 se interconecta con el panel solar para mantener la cara de los paneles solares siempre perpendicular al sol.
Control de motor paso a paso usando microcontrolador por Edgefxkits.com
los microcontrolador programado genera pulsos eléctricos escalonados a intervalos regulares al motor paso a paso para hacer girar el panel solar. El controlador IC se utiliza para impulsar el motor paso a paso, ya que el controlador no puede proporcionar los requisitos de potencia del motor.
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