MOTOR A PASOS
En nuestros días los motores paso a paso tienen una amplia gama de aplicaciones esto es debido a que poseen una gran precisión. Esta es la c aracterística que fue determinante en su ele cción.
Funcionamiento
Los motores a pasos son muy utilizados en la actualidad para el desarrollo de mecanismos que requieren de una alta precisión. Este tipo de motores poseen cualidades especiales por el hecho de poderlos mover desde un paso hasta una secuencia interminable de pasos dependiendo de la cantidad de pulsos que se les aplique a través de un micro controlador. Estos motores poseen la habilidad e quedar enclavados en una posición si una o más de sus bobinas esta energizada o bien totalmente libres si no existe corriente alguna circulando por estas. 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. Toda la conmutación o excitación de las bobinas debe ser manejada externamente por un controlador. Para nuestro caso vamos a utilizar un motor unipolar de 6 cables.
Motor Unipolar
Estos motores suelen tener 6 o 5 cables de salida dependiendo de su conexión interna, que suelen ser 4 cables por los cuales se reciben los pulsos que indican al motor la secuencia y duración de los pasos y los restantes sirven como alimentación del motor.
Existen tres secuencias posibles para este tipo de motores (Normal, Wave Drive y Medio Paso), todas comienzan nuevamente por el paso 1 una vez alcanzado el paso final. Para revertir el sentido de giro, simplemente se deben eje cutar las secuencias de modo inverso. Para nuestro caso utilizamos la secue ncia normal, donde el motor avanza un paso por vez y debido a que siempre hay al menos dos bobinas activadas, se obtiene un alto torque de paso y de retención. En la tabla se muestran los valores de voltaje que deben suministrarse al motor para la realización de los pasos: Paso 1 2 3 4
Bobina A +V -V -V +V
Bobina B +V +V -V -V
Bobina C -V +V +V -V
Bobina D -V -V +V +V
MOTOR DC
El principio de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente directa o continua se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que se encuentra montado en un eje. Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán permanente. Si los polos del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batería.
Funcionamiento
En la siguiente figura se representa, de forma esquemática y simplificada, la vista frontal de un colector seccionado en dos partes, perteneciente a un motor de corriente directa.
En el motor de corriente directa el colector o conmutador sirve para conmutar o cambiar constantemente el sentido de circulación de la corriente eléctrica a través del enrollado de la bobina del rotor cada vez que completa media vuelta. De esa forma el polo norte del electroimán coincidirá siempre con el también polo norte del imán permanente y el polo sur con el polo sur del propio imán. Al coincidir siempre dos polos magnéticos, que en todo momento van a ser iguales, se produce un rechazo constante entre ambos, lo que permite al rotor mantenerse girando ininterrumpidamente sobre su eje durante todo el tiempo que se encuentre conectado a la corriente eléctrica. CONTROLADOR
Como se mencionó los motores requieren de un control externo para enviar pulsos a las bobinas y generar su movimiento, este proceso queda a cargo de un micro controlador ATMEGA8, que t iene la capacidad de manejar las secuencias independientemente.
Características del ATMEGA8
Microcontrolador AVR de 8 bit de alto rendimiento y bajo consumo. Arquitectura RISC avanzada. Memorias de programa y de datos no volátiles. Dos Timer/Contadores de 8 bits con prescaler se parado y modo comparación. Un Timer/Contador de 16 bits con pre scaler separado, modo comparación y modo de captura. Oscilador RC interno calibrado. Fuentes de interrupción externas e internas. Tensiones de funcionamiento: 4.5 - 5.5V (ATmega8). Niveles de velocidad: - 0 - 16 MHz (ATmega8). El microcontrolador está diseñado para controlar los dos motores antes mencionados, utilizamos el motor a pasos para la base que rota 360° y el motor DC para el control de la altura de nuestro electroimán, cada motor tiene sus pulsadores que controlaran su movimiento. Además se incluyó pulsadores de final de carrera para ev itar problemas en el giro de los motores que se vería perjudicado en su mét odo de alimentación, esto es, evitar que e l cable quede enrollado en la estructura de nuestra grúa. El número de pasos de nuestro motor de la base se calculó para que e ste no pueda girar más de una vuelta completa, es decir, únicamente puede girar 360°. Mientras que el motor DC está bajo el control directo del usuario que mediante los pulsadores de movimiento podrá manipularlo a su elección.
Diagrama del Controlador
Programación del Controlador
La programación del microcontrolador se la realizo en B ASCOM - Bascom AVR es un compilador utilizado para la escritura de software para descargar en Atmel microcontroladores de 8 bits. Es fácil de aprender y usar- debido a que presenta una interfaz más amigable para el usuario, a continuación presentaremos la programación de nuestro microcontrolador:
ALIMENTACION DEL ELECTROIMAN Y CONTROLADOR DE LOS MOTORES
Para el circuito de alimentación, utilizamos un transformador de 110V a 12V con Tap Central, principalmente se seleccionó este transformador para aislar las potencias de cada una de las etapas, es decir aislar la potencia del electroimán y la alimentación del microcontrolador para evitar presencia de ruido que pudiera afectar nuestro circuito mecánico. Como nuestro electroimán trabaja al voltaje y frecuencia de la red suministrada por la EEQ utilizamos la misma entrada que el primario del transformador, mientras que para la alimentación del microcontrolador realizamos el proceso de rectificación y regulación de voltaje a 5V DC, esto en una de las bobinas del secundario, mientras que con la otra bobina del secundario realizamos el mismo proceso para 12V DC, de aquí la utilidad de nuestro transformador de 12V con Tap C entral.
Diagrama de Alimentación
BIBLIOGRAFIA
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http://www.atmel.com/images/atmel-2486-8-bit-avr-microcontroller-atmega8_l_datasheet.pdf MANUAL ATMEL-AVR http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/hernandez_b_ii/capitulo3.pdf http://server-die.alc.upv.es/asignaturas/lsed/2002-03/MotoresPasoaPaso/Motorespasoapaso.pdf http://saheeed.files.wordpress.com/2010/01/bascom-avr-tutorial.pdf http://www.asifunciona.com/electrotecnia/af_motor_cd/af_motor_cd_6.htm http://virtual.itspa.edu.mx/Robotica/archivos/dc-motor.pdf