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Los motores paso a paso se utilizan mucho en robótica y aplicaciones de automatización industrial. Estos motores funcionan por impulsos, lo que los hace ideales para las acciones de los robots. Los motores paso a paso funcionan mediante una serie de pasos en lugar de girar continuamente. También se conocen como motores paso a paso porque una vez que se aplica la potencia, bajan a una velocidad inferior.
El número de pasos y la velocidad a la que se reducen dependen de la velocidad de rotación del motor. Un motor paso a paso tiene cuatro componentes principales: un eje, un engranaje, un bobinado y un controlador. Dado que también necesitan una alimentación externa para funcionar, la mayoría de los motores paso a paso utilizan corriente continua procedente de baterías o de una fuente de alimentación externa.
¿Qué es un motor paso a paso?
Un motor paso a paso es un tipo de máquina rotativa accionada por imanes permanentes (MDM) que se basa en la construcción de un rotor eléctrico trifásico de jaula de ardilla. Es un motor síncrono, lo que significa que utiliza un imán permanente para el accionamiento rotativo.
El diseño de un motor paso a paso es diferente al de un motor de corriente continua, ya que no utiliza un campo magnético giratorio para hacer girar el eje, sino que utiliza las propiedades de los imanes permanentes para generar el movimiento de rotación. El núcleo de un motor paso a paso consta de tres partes básicas: un eje, un engranaje y un bobinado.
El eje de un motor paso a paso es una pieza cilíndrica que tiene el bobinado enrollado a su alrededor. El bobinado está formado por varias bobinas en forma de cruz aisladas entre sí. Este diseño permite al motor producir un campo magnético que acciona el rotor. El engranaje es una pieza que conecta el eje y el rotor, y gira junto con el rotor.
Tipos de motores paso a paso
Los motores paso a paso se segmentan en tres tipos en función de la arquitectura del motor y de su funcionamiento: – Motores de imán permanente – Motores de inducción – Servomotores Los motores de imanes permanentes son el tipo más común de motor paso a paso y utilizan imanes permanentes para generar energía a partir del rotor.
Los imanes permanentes están hechos de materiales resistentes, como elementos de tierras raras, y poseen un alto grado de flujo magnético. En un motor paso a paso de imanes permanentes, el rotor está magnetizado con imanes permanentes, que son los responsables de transferir la potencia del rotor al engranaje. Los motores de imanes permanentes son los más eficientes de todos los motores paso a paso y pueden generar un par elevado debido a su alto flujo magnético.
Esto los hace ideales para aplicaciones que requieren un par elevado y una gran precisión. Los motores de inducción son un tipo de motor síncrono que utiliza bobinas electromagnéticas para generar energía a partir del rotor. Se conocen como motores síncronos porque utilizan un circuito electrónico para generar un campo magnético giratorio que acciona el rotor. El rotor de un motor de inducción está formado por pasadores o anillos de hierro que están encerrados en un estator de hierro.
Como se basan en un campo electromagnético, se conocen como motores electromagnéticos. El campo magnético generado en el rotor hace que se mueva un electroimán en el estator, que a su vez hace girar el rotor. Un motor de inducción es una opción ideal para aplicaciones que requieren un bajo consumo de energía y son sensibles al ruido, como los electrodomésticos y los dispositivos médicos.
Los servomotores también se segmentan en tres tipos: – Servomotores de imán permanente – Utilizan imanes permanentes para generar energía a partir del rotor. – Servos de inducción: utilizan electroimanes para generar energía a partir del rotor. – Servos híbridos – Una combinación de imanes permanentes y electroimanes Un servomotor es un motor síncrono que utiliza un codificador para determinar la posición del motor.
Dado que se basan en un codificador, también se denominan motores de velocidad variable. Una ventaja de los servomotores es que pueden programarse para moverse en varios ángulos y direcciones. Esto los hace ideales para aplicaciones de posicionamiento exacto, como los brazos robóticos. Los servos híbridos pueden programarse para acelerar o ralentizar dependiendo de la posición del codificador. Esto los hace ideales para aplicaciones que necesitan un posicionamiento preciso que se puede programar utilizando un microcontrolador.
¿Cómo funcionan los motores paso a paso?
En un motor paso a paso de imán permanente, el rotor está formado por imanes permanentes. Estos imanes están encerrados en un estator y se les aplica una tensión continua. Esto genera un campo magnético que se encarga de hacer girar el rotor. La tensión continua suele oscilar entre 6 y 32 V y procede de una batería o de una fuente de alimentación externa.
El engranaje está formado por varios dientes y gira junto con el rotor. El engranaje gira dentro de un rodamiento, que aísla el engranaje y el rotor de las vibraciones externas no deseadas. Cuando el rotor gira, crea un campo magnético que interactúa con el estator, que contiene las clavijas o anillos de hierro.
El campo magnético hace girar las clavijas o anillos del estator, generando energía que se transfiere al engranaje. Estos motores paso a paso tienen un par elevado y pueden generar una gran potencia. Son adecuados para aplicaciones que requieren un par y una precisión elevados.
Funcionamiento de un motor paso a paso con un circuito básico de CC
Considere un circuito de CC que proporciona energía a un motor. El circuito de CC consta de una fuente de alimentación de baja tensión, como una batería, y un rectificador para convertir la tensión de CC en una tensión de CA de mayor intensidad para la bobina del motor.
El circuito de CC también tiene un interruptor que permite al usuario decidir si aplica o no potencia al motor. El funcionamiento de este circuito se muestra en el diagrama. Cuando el usuario enciende la fuente de alimentación y se activa el circuito, la batería se carga, lo que puede tardar 10 segundos o más. Una vez cargada la batería, el circuito aplica energía al motor, que es el motor de CC de bajo voltaje.
Cuando el motor empieza a girar, la corriente que circula por la bobina aumenta y la tensión disminuye. La disminución de la tensión apaga el interruptor y el circuito pasa al estado OFF. Cuando el motor se para, el circuito se vuelve a poner en ON y el proceso vuelve a empezar.
Circuito de control para un motor paso a paso
El circuito de control para un motor paso a paso está diseñado para recibir las señales del interruptor y convertirlas en rotacionales. La energía se suministra al bobinado del motor, que contiene los imanes permanentes. Cuando el bobinado recibe alimentación, crea un campo magnético que interactúa con el estator y hace girar el rotor.
El circuito de control convierte estas señales y controla la velocidad del rotor a 6, 12, 24 o 30 pasos por revolución. Generalmente, cuanto mayor es el número de pasos, más rápido gira el motor. El circuito de control también es responsable de detectar cuando la corriente que fluye por el bobinado del motor es baja y corta la alimentación al bobinado del motor. El circuito de control utiliza un microcontrolador o un procesador digital de señales para detectar las señales y generar señales de control para el motor.
Pasos para entender mejor los motores y construir uno tú mismo
Para entender mejor el funcionamiento del motor, es necesario conocer los componentes básicos que forman un motor paso a paso. Estos incluyen un eje (la parte que se mueve), un engranaje (la parte que gira con el eje), un bobinado (la parte del motor que recibe la corriente de la batería) y un controlador (la parte que controla el movimiento del motor).
Todas estas piezas trabajan juntas para formar el motor. Si conoces los componentes de un motor paso a paso, podrás construir uno tú mismo. A continuación te indicamos algunos pasos que puedes seguir para comprender mejor estas piezas. – Conoce las partes de un motor paso a paso: Conocer las partes de un motor paso a paso te ayudará a entender mejor cómo funcionan juntas. Un motor paso a paso consta de un eje, un engranaje, un bobinado y un controlador.
El controlador convierte las señales de baja tensión del interruptor en una señal de alta tensión que alimenta el motor. – Construye un modelo de motor paso a paso: Es importante construir un modelo del motor paso a paso para comprender mejor el funcionamiento de estas piezas. Esto te ayudará a entender cómo funciona realmente un motor paso a paso y en qué se diferencia de un motor de corriente continua. – Comprender el funcionamiento de un motor paso a paso: Entender el funcionamiento de un motor paso a paso es importante.
Esto te ayudará a tomar mejores decisiones de diseño cuando construyas un producto utilizando un motor paso a paso. – Haz un esquema de un motor paso a paso: Un esquema es un tipo de dibujo que te ayuda a comprender el funcionamiento de un circuito. Muestra los componentes que forman el circuito y su relación entre sí.
Conclusión
En este post, hemos discutido qué es un motor paso a paso, cómo funciona y sus aplicaciones. Un motor paso a paso es un tipo de máquina rotativa accionada por imanes permanentes.