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Controlador de motor paso a paso. INTRODUCCION Los motores paso a paso (mpp en adelante) giran un ángulo definido en cada maniobra. Esto los hace ideales para el posicionamiento preciso de mecanismos. Además entre sus características tienen que ejercen un par importante. Esto quiere decir que ejerce una fuerza considerable lo que permite que en muchas aplicaciones no sea necesario un mecanismo de reducción como en otros tipos de motor. La idea de un mpp es relativamente sencilla: hay unos electroimanes que pueden ser alimentados y que están alrededor de un cilindro imantado montado en el eje. Cada vez que alimentamos un electroimán el cilindro gira hasta situar su campo magnético en oposición al del bobinado. Una vez en esta posición se mantiene hasta que no cambien las alimentaciones de las bobinas. Los mpp pueden ser de dos o cuatro fases. Para este controlador hemos elegido los de cuatro fases que son los más comunes por que no necesitan alimentación simétrica. Un mpp de cuatro fases tiene seis conexiones, dos comunes y una por cada fase. Normalmente están dispuestas en dos grupos de 3 tomas. Las dos tomas centrales son los comunes y el resto son las cuatro fases (la 1 y 2 a cada lado de su común y la 3 y 4 a cada lado del suyo). Si desmonta una antigua disquetera de 5 1/4 probablemente encuentre un motor de 4 fases que posiciona los cabezales. Para un par de modelos, hemos marcado las conexiones con los números de los terminales de la controladora. Motor 1 Motor 1Motor 2 Motor 2
En las características del mpp no suele aparecer el voltaje. Hay el ángulo de cada paso (recuerde que una vuelta completa son 360 grados) y la resistencia eléctrica de los devanados. El voltaje debe ser el apropiado para que la potencia total disipada sea no sea excesiva. (Es decir si se calienta es que el voltaje es demasiado alto). Para extraer mas fuerza del motor se puede aumentar un poco el voltaje pero esto puede provocar un excesivo calentamiento que puede terminar por destruirlo. En la mayoría de motores un voltaje de 12 V es él más correcto. Una mejora de la fuerza se puede conseguir poniendo una resistencia en serie con la toma de cada común y aumentando el voltaje de alimentación. Por ejemplo un motor de 7 ohm que usamos a 12 V puede mejorar si le ponemos unas resistencias de 10 ohm en cada común y aumentamos la alimentación hasta 24V.
EXPANDER MOTORPP Circuito electrónico de 110 x 42 mm. Se controla mediante bus I2C por lo que es compatible con REMOTE EXPANDER y por tanto se pueden conectar varios modulos compatibles en el mismo bus y mezclarlos entre sí con solo configurarlos cada uno con una dirección distinta. El EXPANDER MOTORPP se gobierna mediante comandos de alto nivel que son mandados por el bus desde un PC o un autómata PCI52B. Los comandos indican el número de pasos, la dirección, la velocidad ,etc y el aparato ejecuta la ordén sin necesidad de mas control; aunque si se desea se puede consultar el progreso de la maniobra en tiempo real.
Sistema de comandos
El módulo se gobierna mediante el bus I2C. Este es un sistema inventado por Philips para la comunicación de circuitos integrados en electrodomésticos de gama alta. La placa se puede configurar con una dirección de bus mediante la ubicación de los puentes de configuración (ver apéndice). La manera de producir cada uno de los comandos que siguen depende del sistema que esté controlando el circuito. Asi por ejemplo desde el Autómata PCI52B son "gosub" a subrrutinas del lenguaje Basic, desde un PC en Visual Basic son funciones definidas en una librería dll, en Qbasic de PC son "gosub", etc. El comando se compone de envíos sucesivos
Ejemplo de secuencia completa: Start Envío de 32. (suponiendo que la placa tiene todos los puentes puestos) Envío 0 Envío 13 (Derechas con finales de carrera y sin medios pasos 1+4+8) Envío 3 (Los pasos serán bastante rápidos 3x3.5mS=10.5 milisegundos por paso = 100 pasos por seg.) Envío 50 (50 pasos) Envío 4 (4x256=1024 pasos que se suman a los 50 de la orden anterior, total 1074 pasos) Envío 128 de freno estático
. Esto provocará que al terminar la maniobra el motor quedará bloqueado con
una fuerza 128 (0 nada 255 maximo), y quedará así hasta la siguiente
maniobra. (Esto puede provocar calentamiento en el motor y electrónica si
se prolonga demasiado.
Stop (se inicia la maniobra) Apéndice 1
S = SI (Con el puente puesto) N = NO (sin el puente) Se pueden colocar hasta 16 placas controladoras de mpp en el mismo bus (simplemente en paralelo) pero cada una debe tener una dirección diferente.
Apéndice 2 El motor puede girar a derechas o izquierdas. De la misma forma se le puede seleccionar un modo para que realice medios pasos o pasos completos. También se le puede activar el control de los finales de carrera. Estos son dos entradas que se conectan a masa, provocan la detención del motor por indicar que el mecanismo a llegado al final de su recorrido. Cada entrada afecta a un sentido de giro y pueden ser habilitados independientemente.
Configuración de los finales de carrera
Las entradas de final de carrera se activan por nivel bajo. La manera mas fácil de usarlas, es instalar un microrruptor (pulsador) que se accione mediante la acción del mecanismo que movemos cuando llegue a su posición mas extrema. Sus contactos "normal open" se conectarán entre masa (pin 10) y la entrada correspondiente (pin 7 ó 8). Alternativamente se pueden usar sensores ópticos o inductivos. Mediante los tres bits de configuración "Fin carrera A", "Fin carrera B", "Fin carrera C", seleccionamos 8 modalidades diferentes de actuación para las dos entradas de final de carrera. En la tabla adjunta se muestra el detalle de la función de ambas entradas en cada caso. En los cuatro primeros modos el final de carrera solo se tiene en cuenta si en uno de los sentidos de giro. Esto es útil cuando sólo montamos dos finales de carrera, uno en cada extremo del recorrido y no se permite ir mas allá. En efecto, cuando el mecanismo que movemos llega al final activa un sensor y el motor se para, pero el sensor sigue activado. En la siguiente maniobra si intentamos seguir mas allá, el controlador desestima la orden para proteger el mecanismo. En cambio si se da orden de volver en sentido contrario si se ejecuta. A esta modalidad se le llama final por nivel (si el nivel de la señal se mantiene activado se sigue teniendo en cuenta). El final por flanco se activa solamente por la transición de NO a SI. Es decir se activa cuando se llega al final, pero si al dar la orden ya esta activada la señal se mueve hasta que se salga de la señal y se vuelva a entrar. Este tipo de comportamiento es útil cuando se sitúan varios sensores intermedios en el recorrido del mecanismo. Como caso práctico vamos a comentar el uso de flanco + nivel bidireccional. Conectando en paralelo los dos sensores de final de recorrido y al final por nivel bidireccional y poniendo varios sensores intermedios en la entrada 1 para prefijar una serie de posiciones intermedias. Si el mecanismo llega a una de estas posiciones se para. En la siguiente orden funciona hasta salir de la zona de parada y cuando encuentra otra zona se para. Por otro lado si llega al final bidireccional no podrá moverse para ningún lado a no ser que se cambie este modo de funcionamiento. Téngase en cuenta que esta manera de trabajar no es la más idónea ya que por programa se puede definir con precisión los avances de motor que queremos realizar, y por tanto estos finales intermedios de pueden ahorrar y definir por software.
Ejemplos: - Funcionamiento a derechas con ambos finales de carrera activados y medios pasos 1+4+8+16=29 - A izquierdas sin comprobar finales de carrera y pasos normales 2
Apéndice 3 CONECTORES
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