UTTT
“CIENCIA Y CULTURA PARA CREAR EL FUTURO”” FUTURO
CONTROL DE MOTOR A PASOS POR FLIP-FLOP SITEMAS DIGITALES
3MCA-G3 ING. LUIS ARMANDO REYES CARDOSO 08 de agosto
Con esta práctica aprenderemos a manipulara un motor a pasos (unipolar) por medio de flip-flop de tal manera que gire en un sentido y al inverso.
Estos motores suelen tener 5 ó 6 cables de salida dependiendo de su conexionado interno. Este tipo se caracteriza por ser más simple de controlar, estos utilizan un cable común a la fuente de alimentación y posteriormente se van colocando las otras líneas a tierra en un orden específico para generar cada paso, si tienen 6 cables es porque cada par de bobinas tiene un común separado, si tiene 5 cables es porque las cuatro bobinas tiene un solo común; un motor unipolar de 6 cables puede ser usado como un motor bipolar si se deja las líneas del común al aire.
Motor a pasos unipolar
Partes básicas
Obsérvese como la variación de la dirección del campo magnético creado en el estator producirá movimiento de seguimiento por parte del rotor de imán permanente, el cual intentará alinearse con campo magnético inducido por las bobinas que excitan los electroimanes (en este caso A y B). Vcc es la alimentación de corriente continua (por ejemplo 5V, 12V, 24V…)
Paso 1
+Vcc
-Vcc
(Semi-)Paso 2
+Vcc
-Vcc
Paso 3
+Vcc
-Vcc
+Vcc
-Vcc
(Semi-)Paso 4
-Vcc
+Vcc
Paso 5
-Vcc
+Vcc
(Semi-)Paso 6
-Vcc
+Vcc
Paso 7
(Semi-)Paso 8
+Vcc
-Vcc
+Vcc
-Vcc
-Vcc
+Vcc
-Vcc
+Vcc
-Vcc
+Vcc
Para el control del motor paso a paso de este tipo (bipolar), se establece el principio de "puente h", si se activan T1 y T4, permiten la alimentación en un sentido; si cambiamos el sentido de la alimentación activando T2 y T3, cambiaremos el sentido de alimentación y el sentido de la corriente.
Un (flip-flop en inglés), es un multivibrador capaz de permanecer en uno de dos estados posibles durante un tiempo indefinido en ausencia de perturbaciones. p erturbaciones. Esta característica es ampliamente utilizada en electrónica digital para memorizar información. El paso de un estado a otro se realiza variando sus entradas. Dependiendo del tipo de dichas entradas los biestables se dividen en:
Asíncronos: sólo tienen entradas de control. El más empleado es el biestable RS.
La entrada de sincronismo puede ser activada por nivel (alto o bajo) o por flanco (de subida o de bajada). Dentro de los biestables síncronos activados por nivel están los tipos RS RS y y D D, y dentro de los activos por flancos los tipos JK tipos JK , T y D y D. Los biestables se crearon para eliminar las deficiencias de los latches.
Biestable RS
Dispositivo de almacenamiento no temporal de 14 estados (alto y bajo), cuyas entradas principales permiten al ser activadas:
R: el borrado ( reset en inglés), puesta a 0 ó nivel bajo de la salida.
S: el grabado ( set en inglés), puesta a 1 ó nivel alto de la salida
Si no se activa ninguna ningu na de las entradas, el biestable permanece en el estado que poseía tras la última operación de borrado o grabado. En ningún caso deberían activarse ambas entradas a la vez, ya que esto provoca que las salidas directa (Q) y negada (Q') queden con el mismo valor: bajo, si el flip-flop está construido con puertas NOR, o a alto, si está construido con puertas NAND. El problema de que ambas salidas queden al mismo estado está en que al desactivar ambas entradas no se podrá determinar el estado en el que quedaría la salida. Por eso, en las tablas de verdad, la activación de ambas entradas se contempla como caso no deseado (N. D.).
Sólo posee las entradas R y S. Se compone internamente de dos puertas lógicas NAND o NOR, según se muestra en la siguiente sig uiente figura:
Tabla de verdad biestable RS
0
0
Q
N. D.
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
N. D.
q
N. D.= Estado no deseado q= Estado de memoria
Además de las entradas R y S, posee una entrada C de sincronismo cuya misión es la de permitir o no el cambio de estado del biestable. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de un biestable síncrono a partir de una asíncrona, junto con su esquema normalizado: Su tabla de verdad es la siguiente: Tabla de verdad biestable RS
0
X
X
Q
1
0
0
Q
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
N. D.
X=no importa
Biestable D (Delay)
El flip-flop D resulta útil cuando se necesita almacenar un único bit de datos (1 o 0). Si se añade un inversor a un flip-flop S-R obtenemos un flip-flop D básico. El funcionamiento de un dispositivo activado por el flanco negativo es, por supuesto, idéntico, excepto que el disparo tiene lugar en el flanco de bajada del impulso del reloj. Recuerde que Q sigue a D en cada flanco del impulso de reloj. Para ello, el dispositivo de almacenamiento temporal es de dos estados (alto y bajo), cuya salida adquiere el valor de la entrada D cuando se activa la entrada de sincronismo, C. En función del modo de activación de dicha entrada de sincronismo, existen dos tipos:
Activo por nivel (alto o bajo), también denominado registro o cerrojo ( latch en inglés).
Activo por flanco (de subida o de bajada).
La ecuación característica del biestable D que describe su comportamiento es:
y su tabla de verdad:
0 X 1 X X=no importa
Esta báscula puede verse como una primitiva línea de retardo o una retención de orden cero (zero order hold en inglés), ya que los datos que se introducen, se obtienen en la salida un ciclo de reloj después. Esta característica es aprovechada para sintetizar funciones de procesamiento digital de señales (DSP en inglés) mediante la transformada Z.
Con esta práctica observaremos el funcionamiento de los flip flop al manipular un motor a pasos sus dos sentidos de giros de manera que pueda ser automático el cambio al pulsar un botón para cambiar el sentido del giro.
0000
0001
1000
0010
ESTADO PRESENTE Q3
0100
ESTADO FUTURO Y=0 Q3 Q2 Q1 Q0
ESTADO FUTURO Y=1 Q3 Q2 Q1 Q0
Q2
Q1
Q0
0 1
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
1 1
1 0
0 1
0 0
0 0
0 0 0
1 0 0
0 1 0
0 0 1
1 0 0
0 1 0
0 0 1
0 0 0
0 0 1
0 0 0
1 0 0
0 1 0
ESTADO FUTURO Y=1 Q3 Q2 Q1 Q0 1 0 0 0
TABLA DE TRANSICION Qn Qn+1 D 0 0 0 0 1 1
1 0 1
1 0 1
TRANSICION Q3 0
Q2 0
Q1 0
Q0 1
0 1 0
0 0 1
0 0 0
1 0 0
0 0 0
1 0 0
0 1 0
0 0 1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
x
0
1
0
x
0
1 x x x
x x
x x
Q3 = Q2
0 x
x x
x x
x x
0
x
x
x
Q3 = Q3 Q2 Q1
1
x
x
x
0 0
0 x
x x
1 x
1 0
0 x
x x
0 x
x x 0 x
x x
x x
x 1
x x
x x
x x
Q2 = Q1 Q2 = Q3
Q0 = Q2 Q1 Q0 Y Q0 = Q3 Q1
Q2 = Q0 Y Q1 = Q2 Y
Y
Con esta práctica observe el funcionamiento que realizan los flip-flop, ya sea como el diseño de contadores o el corrimiento corrimiento de datos. Así de este modo modo observe como es el funcionamiento funcionamiento combi nacional de los flip-flop junto a las compuertas, formando así el diseño de un control para un motor a pasos siguiendo la lógica combinacional que quiero que tenga.
Con esta práctica hicimos un control por medio de unos flip-flop D y unas compuertas para controlar un motor a pasos para que gire en un sentido y a su inverso. Y con esto poder observar el funcionamiento de los flip-flop tipo D y observarlos como corrimientos de datos o contadores.
En esta ocasión pudimos comprobar el funcionamiento de Flip-flops junto con compuertas AND, NOT y OR de manera que todo junto pudiera tener el objetivo de manipular un motor a pasos haciéndolo girar un en sentido y al presionar un botón invertir el giro. Y nos dimos cuenta que para hacerlo más sencillo debemos primero realizar las tablas y mapas para ayudarnos a simplificar el armado del circuito.
