Comprender los conceptos básicos del motor paso a paso
Introducción
Un motor paso a paso es un dispositivo electromagnético que convierte las señales de pulso eléctrico en desplazamiento angular o lineal. Este tipo de motor es muy común en el campo del control automatizado debido a su control preciso y la ventaja de no requerir un sistema de retroalimentación. Este artículo presentará los conceptos básicos, Principios de trabajo, tipos, y aplicaciones de motores paso a paso a principiantes.
¿Qué es un motor paso a paso??
Un motor paso a paso es un tipo de motor de control digital que controla la rotación del motor a través de señales digitales. Cada pulso eléctrico hace que el motor gire un ángulo fijo, conocido como el ángulo de paso. Esta característica de motores paso a paso los hace muy útiles en situaciones que requieren un control posicional preciso.
Principio de trabajo de motores paso a paso
Como todos los motores, Los motores paso a paso también incluyen una parte fija (estator) y una parte móvil (rotor). El estator tiene una protuberancia en forma de engranaje con bobinas sinuosas, mientras que el rotor es un imán permanente o un núcleo de reticencia variable. Veremos las diferentes estructuras del rotor con más profundidad más adelante.. Cifra 1 muestra una sección transversal del motor con un rotor de núcleo de reticencia variable.
El principio de trabajo básico del motor paso a paso es: La fase de uno o más estatores se energiza, La corriente que pasa por la bobina generará un campo magnético, y el rotor estará alineado con el campo magnético; Aplicar voltaje a diferentes fases a su vez, El rotor girará en un ángulo específico y eventualmente alcanzará la posición deseada.
Cifra 2 muestra cómo funciona esto. Primero, La bobina A se energiza y genera un campo magnético, con el que el rotor está alineado; Después de la bobina B se energiza, El rotor se gira 60 ° en sentido horario para alinearse con el nuevo campo magnético; Lo mismo sucede cuando la bobina C se enciende. El color de los dientes del estator en la siguiente figura indica la dirección del campo magnético generado por los devanados del estator.
Tipo y construcción de motor paso a paso
El rendimiento del motor paso a paso (si se trata de resolución/paso, velocidad o par) se ve afectado por los detalles de la construcción, y al mismo tiempo, Estos detalles también pueden afectar cómo se controla el motor. En realidad, No todos los motores paso a paso tienen la misma estructura interna (o construcción), Porque diferentes motores tienen diferentes configuraciones de rotor y estator.
Rotor
Los motores paso a paso básicamente tienen tres tipos de rotores:
- Rotor de imán permanente: El rotor es un imán permanente, Alineado con el campo magnético generado por el circuito del estator. Este rotor garantiza un buen par y tiene un par de frenado. Esto significa que independientemente de si la bobina está energizada o no, El motor puede resistir (incluso si no muy fuertemente) Cambios en la posición. Sin embargo, en comparación con otros tipos de rotor, Su desventaja es que tanto la velocidad como la resolución son más bajas. Cifra 3 Muestra una sección transversal de un motor paso a paso de imán permanente.
- Rotor de reticencia variable: El rotor está hecho de un núcleo de hierro y tiene una forma especial que puede alinearse con el campo magnético (Ver figuras 1 y 2). Este rotor es más fácil de lograr altas velocidades y alta resolución, Pero el par que produce es generalmente más bajo y no hay par de frenado.
- Rotor híbrido: Este rotor tiene una estructura especial, Es un híbrido de imán permanente y rotor de reticencia variable. Hay dos tapas magnéticas magnetizadas axialmente en el rotor, y hay dientes pequeños alternos en las tapas magnéticas. Esta configuración le da al motor las ventajas tanto del imán permanente como del rotor de reticencia variable, especialmente con alta resolución, Alta velocidad y alto par. Por supuesto, Los requisitos de rendimiento más altos significan estructuras más complejas y costos más altos. Cifra 3 muestra un diagrama esquemático simplificado de esta estructura del motor. Cuando la bobina A se energiza, Se aline un diente pequeño del rotor n magnético. Al mismo tiempo, Debido a la estructura del rotor, La tapa magnética del rotor está alineada con los dientes del estator de la magnetización n. Aunque el principio de funcionamiento del motor paso a paso es el mismo, La estructura del motor real es más compleja, y el número de dientes es más que el que se muestra en la figura. Una gran cantidad de dientes permite que el motor obtenga un ángulo de paso muy pequeño, tan pequeño como 0.9 °.
Estator
El estator es la parte del motor responsable de generar el campo magnético con el que está alineado el rotor. Las principales características del circuito del estator están relacionadas con su número de fase, número de polo y configuración de alambre. El número de fases es el número de bobinas independientes, y el número de polos representa el par principal de dientes ocupados por cada fase. Los motores paso a paso de dos fases se usan más comúnmente, mientras que los motores trifásicos y cinco fases se usan menos comúnmente (Ver figuras 5 y 6).
Características de los motores paso a paso
- Control preciso: Los motores paso a paso pueden controlar con precisión los ángulos y las velocidades.
- No hay necesidad de comentarios: Debido a su principio de trabajo, motores paso a paso Por lo general, no requieren un sistema de retroalimentación de posición.
- Fácil de controlar: Los motores paso a paso se pueden controlar a través de señales de pulso simples.
- Alto par a bajas velocidades: A bajas velocidades, Los motores paso a paso pueden proporcionar un gran torque.
Aplicaciones de motores de paso a paso
Motores paso a paso se usan ampliamente en varios campos, incluyendo, entre otros,:
- Maquinaria Automatizada: Para un control preciso de la posición de los brazos mecánicos.
- Impresoras y escáneres: Para controlar el movimiento de los cabezales de impresión y los cabezales de escaneo.
- robótica: Para controlar el movimiento de las articulaciones de los robots.
- Equipo médico: En algunos dispositivos médicos de precisión para controlar el movimiento preciso de los componentes.
Cómo elegir un motor paso a paso?
Cuando seleccionando un motor paso a paso, Considere los siguientes factores:
- Requisitos de par: Elija el par apropiado según los requisitos de carga y velocidad de la aplicación.
- Ángulo de paso: Cuanto más pequeño es el ángulo de paso, Cuanto mayor sea la resolución del motor, y más fina es el control.
- Velocidad: Elija un rango de velocidad adecuado basado en las necesidades de la aplicación.
- Tamaño y forma: Elija el tamaño del motor apropiado según el espacio de instalación y los requisitos de diseño.
Conclusión
Motores paso a paso son versátiles y adecuados para aplicaciones que requieren un control preciso. A través de esta introducción, Los principiantes deben tener una comprensión básica de los motores paso a paso y poder comenzar a explorar su potencial en varias aplicaciones. Con el avance continuo de la tecnología, El rango de aplicación de los motores paso a paso también se está expandiendo constantemente, Proporcionar un fuerte apoyo para la automatización moderna y el control de precisión.
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