Conceptos básicos del motor paso a paso: un motor paso a paso gira un eje por escalones (es decir, movimientos angulares fijos). Su estructura interna elimina la necesidad de un sensor; La posición angular exacta del eje se puede determinar simplemente contando el número de pasos. Esto lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones. Al igual que todos los motores, los motores paso a paso funcionan con el mismo principio: una parte fija (estator) y una parte móvil (rotor). El estator tiene Gear - como protuberancias envueltas con bobinas, mientras que el rotor consiste en imanes permanentes o un núcleo de reticencia variable. Profundizaremos en diferentes estructuras de rotor más tarde. La Figura 1 muestra una sección cruzada - de un motor con un núcleo de reticencia variable como rotor.
El principio de funcionamiento básico de un motor paso a paso es este: energizar una o más fases del estator genera un campo magnético a través de las bobinas, con las que el rotor se alinea. La aplicación secuencialmente de voltaje a cada fase hace que el rotor gire un ángulo específico, que finalmente alcanza la posición deseada. La Figura 2 ilustra este principio. Primero, la bobina A se energiza, generando un campo magnético que alinea el rotor. Cuando la bobina B está energizada, el rotor gira 60 grados en el sentido de las agujas del reloj para alinearse con el nuevo campo magnético. El mismo proceso ocurre cuando la bobina C se energiza. El color de los dientes del estator en la siguiente figura indica la dirección del campo magnético generado por los devanados del estator.
Básicamente, hay tres tipos de rotores en los motores paso a paso: rotores de imán permanentes: estos rotores son imanes permanentes alineados con el campo magnético generado por el circuito del estator. Este tipo de rotor proporciona un buen torque y par de frenado. Esto significa que el motor resiste (incluso si no fuertemente) cambian en la posición, independientemente de si las bobinas están energizadas. Sin embargo, en comparación con otros tipos de rotor, este tipo de rotor tiene las desventajas de menor velocidad y resolución. La Figura 3 muestra una sección de cruz - de un motor paso a paso de imán permanente.
Rotores de reticencia variable: el rotor está hecho de un núcleo de hierro con una forma especial que se alinea con el campo magnético (ver Figuras 1 y 2). Este rotor logra más fácilmente de alta velocidad y resolución, pero generalmente produce un par más bajo y carece de par de detención. Rotores híbridos: este rotor tiene una estructura única que es un híbrido de un imán permanente y un rotor de reticencia variable. El rotor tiene dos tapas magnetizadas axialmente con dientes pequeños alternos. Esta configuración combina las ventajas tanto del imán permanente como de los rotores de reticencia variable, particularmente de alta resolución, alta velocidad y alto torque. Sin embargo, las demandas de mayor rendimiento vienen con una estructura más compleja y un mayor costo. La Figura 3 muestra un esquema simplificado de esta estructura del motor. Cuando la bobina A está energizada, un diente pequeño en la tapa N del rotor se alinea con un diente del estator magnetizado S. simultáneamente, debido a la estructura del rotor, la tapa del rotor S se alinea con una diente del estator magnetizado N. aunque el principio de funcionamiento de un motor paso a paso es la misma, la estructura del motor real es más compleja y tiene un número mayor de dientes de lo que se muestra en la figura. Este gran número de dientes permite ángulos de pasos extremadamente pequeños, tan pequeños como 0.9 grados.
El estator es la parte del motor responsable de generar el campo magnético con el que está alineado el rotor. Las características clave del circuito del estator se relacionan con su número de fases, pares de postes y configuración de cable. El número de fases se refiere al número de bobinas individuales, mientras que el número de pares de polos indica los pares de dientes primarios ocupados por cada fase. Dos motores de paso de fase - son los más comunes, mientras que tres - fase y cinco -} Los motores de fase son menos comunes (ver Figuras 5 y 6).
Como se mencionó anteriormente, las bobinas del motor deben ser energizadas en una secuencia específica para generar un campo magnético con el que el rotor se alineará. Los siguientes dispositivos (que comienzan con los más cercanos al motor) pueden proporcionar el voltaje necesario a las bobinas para el funcionamiento adecuado del motor: puente del transistor: este dispositivo controla físicamente las conexiones eléctricas de las bobinas del motor. Se puede considerar un transistor como un interruptor de circuito controlado eléctricamente; Cuando se cerran, las bobinas están conectadas a una fuente de alimentación, lo que permite que la corriente fluya a través de ellas. Se requiere un puente de transistor para cada fase motora. PRE -: este dispositivo controla la activación del transistor y está controlado por un MCU para proporcionar el voltaje y la corriente requeridos. El MCU es una unidad de microcontrolador (MCU), típicamente programada por el usuario del motor. Genera señales específicas para el controlador pre - para lograr el comportamiento motor deseado. La Figura 7 muestra un esquema simplificado de un esquema de control del motor paso a paso. El controlador pre - y el puente del transistor se pueden contener en un solo dispositivo, el controlador.
