Practia 3 Control de un motor paso a paso (Stepper motor) por medio LabVIEW y Arduino Alexis Sanchez Flores April 1, 2014
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INTRODUCCION
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. Este paso puede variar desde 90° hasta pequeños movimientos de tan solo 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. Tambien cabe citar que la interfaz de LabVIEW para ARDUINO (LIFA) Toolkit es una herramienta gratuita que se puede descargar desde el servidor de NI (National Instruments) y que permite en el entorno de Arduino adquirir datos del microcontrolador Arduino y procesarlos en el entorno de programacion grafica de LabVIEW
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Marco Teorico
El motor paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un conversor digital-analógico (D/A) y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos. Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetitividad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan como motor de frecuencia variable, motor de corriente continua sin escobillas, servomotores y motores controlados digitalmente.
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Secuencia de funcionamiento Observese como la variación de la dirección del campo magnético creado en el estátor producirá movimiento de seguimiento por parte del rotor de imán permanente, el cual intentará alinearse con el campo magnético inducido por las bobinas que excitan los electroimanes (en este caso A y B).
Para empezar debemos configurar Aduino, esta configuracion se realizara cargando el archivo (LIFA) Toolkit, esta es una herramienta gratuita que se puede descargar desde el sevidor de NI (National Instrumen) y que permite a los usuarios de Arduino adquirir datos del microcontrolador Arduino y procesarlos en el entorno de programacion grafica de LabVIEW.
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Desarrollo
Para esta practica se utilizo en motor unipolar 23LM-C047V el cual para hacer su trabajo utiliza 4.7 de voltaje con una corriente de 1.5 A y una inercia de torque de 160 g-cm
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La imagen siguiente muestra el ejemolo de como se encuentra conectado el circuito electrico del motor paso a paso, en donde se tiene que dos teminales van a ser los polos comunes (terminal BLACK y terminal WHITE) y van a estar conectadas hacia VCC y las otras terminales (terminales RED, YELLOW, BLUE, ORANGE) van a estar conectada hacia VEE
Para realizar esta practica tambien se utilizo un circuito de potencia.
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Este circuito se utilizo para incrementar la corriente que el motor esta demandando ya que la corriente que suministra la targeta arduino no le es suficiente para generar el torque y debido a esa gran demanda de corriente que necesita el motor la tarjeta arduino podria dañarse asi que este circuito tambien se esta utiliando para matener aislada la tarjeta arduino del motor. Para cada bobina del motor paso a paso el circuito esta conformado por un optoacoplador en este caso se utilizo el 4N25 en el cual activara su fototransistor cuando se envie un dado por medio del pin del arduino al que este está conectado, en la salida del fototransistor estara conectado una resistencia de 1kohms, por medio de esta se estara exitando la base de un transistor de potencia, el transistor TIP31, el cual nos permitira obtener una mayor ganancia de corriente para la bobina en donde este conectado. Conectando el circuito de esta manera estaremos creando una configuracion Darlington para cada bobina del motor paso a paso.
Aqui se muestra como llegan los datos a la tarjeta arduino 4
Acontinuacion se mestra como esta integrado el diagrama de bloques Configuramos los pines de E/S del arduino.
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Se muestra el cuerpo del programa
Este es el codigo de la secuencia que se utiliza para energizar las bobinas
Cuando el boton de encendido este encendido el “Case structure” estara en verdadero “True”, con el boton indicara cuando el motor se enciende o se apague (“True” el motor encendera y “False” el motor se mantendra apagado) dentro de este se encuentra otro “Case structure” en donde se estara creando un conteo por medio del “Shif registre” el cual ira de 0-3 (osea cuatro conteos o dicho de otra forma contara hasta cuatro) tambien dentro de este case se encuentra el “Wait 6
(ms)” el cual estar denerando un tiempo en milisegundos, este nos permitira gererar un retardo en el tiempo de ejecucion de cada conteo. Dentro cada conteo se encuentra otro “Case structure” en el cual indicaremos la secuencia en la cual se energizaran las bobinas del motor, de este modo estaremos determinando el sentido se va a generar el giro del motor y a loa velocidad a la que se estaran genenrando. Este es el final del codigo del programa
Aqui indicamos cual es el pin del arduino en donde se estar escribiendo cada valor obtenido de la secuencia.
Acontinuacion se mestra los elementos que contituyen el Panel frontal Aqui se muestra el panel frontal
esta es la parte de codigo en donde el programa es gobernado para que se ejecute de acuerdo a como lo requiera el usurio. En el panel frontal se encuentra 7
la visa aqui es donde indicamos que puerto estara utilizando el arduino, despues encontramos las bobinas que son representadas por led, cuando estas enciendan estaran indicando que bobina se estara energizando en el motor , tambien encontramos la parte en donde estaremos gobernando el sentido del giro del rotor asi como la velocidad a la que se estar generando dicho giro
, en la parte inferior central ye inferior izquierda ten-
emos el control de paro general y el conteo de vueltas
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Conclusion
Mediante esta practica tuvimos la experiencia de poner a prueba lo que se realizo en la practica anterior en donde mediante la tarjeta arduino, la cual utilizamos como una DAQ (Tarjeta de adquicision de datos), leemos o escribimos un dato ya sea digital o analogico. Entonces utilizamos las practicas anteriores para realizar esta practica y no creiamos que fuera tan facilmente el implementar la targeta arduino para poder hacer funcionar el motor paso a paso. Conocer el funcionamiento de un motor a pasos se a vuelto una de las experiencias mas confortables que se halla obtenido en este semestre ya que su funcionamiento se sentra en una secuencia logica de pasos para generar su torque.
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