Practica 7 MAQUINAS ELECTRICAS PDF

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“INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL”ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDADZACATENCOINGENIERIA EN CONTROL Y AUTOMATIAZACIONMAQUINAS ELECTRICAS IPractica 7. Motor a Pasos Unipolar5AVPROF: Franco Montes Jose UrielTlatempa Hernández Pablo AlexisMendoza Santos José EvaristoINTRODUCCIONEl...

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“INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL”

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD ZACATENCO

INGENIERIA EN CONTROL Y AUTOMATIAZACION MAQUINAS ELECTRICAS I Practica 7. Motor a Pasos Unipolar 5AV3

PROF: Franco Montes Jose Uriel Tlatempa Hernndez Pablo Alexis Mendoza Santos José Evaristo

INTRODUCCION El motor paso a paso es un motor de corriente continua sin escobillas en el que la rotación se divide en un cierto número de pasos resultantes de la estructura del motor. Normalmente, una revolución completa del eje de 360° se divide en 200 pasos, lo que significa que se realiza una sola carrera del eje cada 1,8°. También hay motores donde la carrera del eje se realiza cada 2; 2,5; 5, 15 o 30°.La funcionalidad descrita es posible gracias a la construcción especial del motor paso a paso, que se discutirá más adelante en la practica. Debido al hecho de que la rotación completa del eje se divide en ciertas secciones discretas, el motor paso a paso no gira suavemente, sino que realiza saltos y cruza estados intermedios, por lo que el funcionamiento del motor paso a paso se acompaña de un sonido y vibración característicos.

Actualmente los controladores de motores de paso a paso se realizan sobre la base de circuitos digitales que controlan los drivers aumentando la capacidad de carga de las salidas. Por lo general, en un controlador de este tipo encontramos un microcontrolador, pero no necesariamente, porque dicho controlador se puede hacer basado en puertas y flipflops sin mucha dificultad. El propio método de control del motor depende de su tipo, el número de fases y si es con o sin retroalimentación. En algunos controladores, la corriente que fluye a través de los devanados se puede ajustar usando la forma de onda PWM, mientras que la dirección de rotación y el control de los pasos (saltos) se llevan a cabo usando formas de onda cuadradas. Sin embargo, cuando se trata de un modelo de motor específico y su controlador, para determinar el método de control correcto, uno debe consultar sus fichas de catálogo. Los devanados que son la carga en las salidas del controlador son bobinas con cierta inductancia y capacitancia. Su reactancia aumenta al aumentar la frecuencia, lo que limita la corriente que fluye y limita la frecuencia de conmutación máxima.

MOTOR A PASOS UNIPOLAR Los motores paso a paso unipolares, básicamente, se componen de dos bobinas, cada una con una derivación en el centro. Las derivaciones del centro son llevadas fuera del motor como dos cables separados o conectados entre sí internamente y llevados fuera del motor como uno de los cables. Como resultado, los motores unipolares tienen 5 o 6 cables. Independientemente del número de cables, los motores unipolares son manejados de la misma manera. El cable de toma central (s) está ligado a una fuente de alimentación y los extremos de las bobinas son llevados alternativamente a tierra. Los motores unipolares paso a paso, como todos los motores de imán permanente e híbridos, funcionan de manera diferente de los motores de reluctancia variable. En lugar de funcionar, minimizando la longitud de la trayectoria del flujo entre los polos del estátor y los dientes del rotor, en la dirección del flujo de corriente a través de los bobinados del estátor, es irrelevante, estos motores funcionan mediante la atracción de los polos norte o sur permanentemente el rotor magnetizando a la polos del estátor. Así, en estos motores, la dirección de la corriente a través de las bobinas del estátor determina que, los polos del rotor se sentirán atraídos por los polos del estátor. La orientación de corriente en los motores unipolares, depende de que la mitad de una bobina se energiza. Físicamente, las dos mitades de las bobinas se enrollan paralelas entre sí. Por lo tanto, una de las partes o devanado, ya sea polo norte o sur, dependiendo de cual es la mitad que se alimenta.

Motor básico unipolar La figura que sigue, muestra la sección transversal de un motor paso a paso unipolar de 30 grados. El bobinado número 1 del motor se distribuye entre los polos, parte superior e inferior del estátor, mientras que la bobina número 2 del motor, se distribuye entre los polos izquierdo y derecho del motor. El rotor es un imán permanente con seis polos, tres al norte y tres al sur, como se muestra en esta figura. La diferencia entre un motor paso a paso de imán permanente y un motor paso a paso híbrido, radica en cómo se construyen el rotor multipolar y estátor multipolar. Esta sería una secuencia de 12 pasos para mover el motor. Para hacer girar un motor unipolar, se aplican impulsos en secuencia a sus devanados, la secuencia de estos impulsos, se aplican con un controlador electrónico externo. Los controladores se diseñan de manera que el motor se pueda mantener en una posición fija y también para que se le pueda hacer girar en ambos sentidos. Los motores unipolares, se pueden hacer avanzar a frecuencias de audio, lo que les permite girar muy velozmente. Este es el motivo por que se suele decir que un motor «canta», debido a la frecuencia a la que se produce la conmutación. Con un controlador apropiado, se les puede hacer arrancar y detenerse en cualquier instante y en una posición determinada. Este es en teoría, el símbolo de un motor unipolar. El punto decisorio para mover un motor unipolar, estriba en la secuencia que se aplica a los devanados del mismo. Como ya se ha comentado, estos motores, tienen varios bobinados que, para producir el avance de un paso, deben ser alimentados en una secuencia adecuada. Al invertir el orden de esta secuencia, se logra que el motor gire en sentido opuesto. El torque de detención hace que, un motor unipolar con tensión, se mantenga firme en su posición cuando no está girando. Si adquirimos un motor paso a paso, es bastante sencillo conocer las características del motor, sin embargo, lo más común es que nos encontremos ante un motor de desguace. Cómo distinguir ante que motor nos encontramos; el procedimiento es bastante sencillo, el primer paso es mirar en el cuerpo del motor si permanece alguna leyenda que nos pueda servir de orientación como puede ser, el fabricante, modelo, la tensión o alguna otra pista que nos indique las características más inmediatas. Si no se dispusiera de dichas indicaciones, generalmente presentan varios cables de conexión. Los motores paso a paso unipolar generalmente con seis cables, en dos tríos, cada trío alimenta una bobina con toma central. En ocasiones, encontraremos un motor unipolar con sólo cinco cables, aquí los dos «comunes» se han unidos internamente.

Identificar los bobinados, es bastante fácil la identificación, cada uno usa su propio método, uno puede ser este, aplicando una tensión entre dos terminales, se pueden identificar los correspondientes a cada bobinado, teniendo en cuenta que hay un común para cada bobina, según se muestra en la figura que sigue. La nomenclatura de los cables (A, B, C, D) es totalmente arbitraria. Otra forma de identificación es mediante un Ohmetro, comparando la resistencia entre pares de cables, teniendo en cuenta que cada devanado tiene una toma intermedia. Debido a que estos motores, disponen de un imán permanente, con la aplicación de una tensión entre los terminales de una bobina, el flujo de corriente a través de la bobina, hará mover el eje en una dirección, observando el siguiente movimiento en la misma dirección, nos indicará los pasos de la secuencia, siga probando con la bobina del otro devanado hasta completar la secuencia de los cuatro pasos necesarios. Cuando tenga los cuatro pasos, dispondrá de la secuencia para girar en esa dirección.

L293D Este driver puede encontrarse montado en una placa independiente, en una shield (que puede controlar hasta 4 motores con dos integrados) o el integrado suelto, que es como lo vamos a ver aquí ahora. Puede controlar dos motores entre 4.5 y 25 voltios y con un consumo máximo de 600 mA. El esquema de conexión es el siguiente:

La lógica de funcionamiento es la misma que en el L298N y por tanto la librería anterior es válida sin cambios. Tiene dos pines de dirección (digitales) y uno PWM (enable) por cada lado del integrado. Tambien dos entradas de alimentación, para los motores y para el propio integrado.

OBJETIVO: Identificar las partes esenciales en el funcionamiento de un Motor a Pasos Unipolar,determinar y verificar el paso angular del Motor a Pasos, controlar la velocidad y el sentido degiro de un M PaP Unipolar.

EQUIPO Y MATERIAL • 1 Multímetro - 1 Motor a pasos Unipolar - 1 Fuente variable de 0 a 30 V - 1 C.I. L293 o 4 MOSFET canal N (IRFZ 34 p.e.) - 1 Protoboard - Alambre 24 AWG. - Arduino Uno DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Identifique los componentes electrónicos que se utilizaran, así como la configuración de las terminales (descargar la hoja de datos de http://www.datasheetcatalog.com/). Si es posible verifique los componentes

electrónicos con el multímetro. Marque para diferenciar los 5 o 6 hilos del Motor PaP. Identifique las 4 bobinas, la terminal común y la secuencia de giro de acuerdo a los colores de los cables o a la identificación asignada. Comprueba la secuencia de giro excitando de manera independiente una bobina a la vez hasta completar 4 pasos en sentido horario y posteriormente 4 pasos en sentido antihorario. Se utiliza como referencia la secuencia de la tabla 1.

Tomando como referencia el diagrama elctrico de la figura 1, el control del motor

paso a paso unipolar debe cumplir con lo siguiente: • El botn del pin 2 funcionara como Arranque en sentido Horario (CW) • El botn del pin 3 funcionara como Paro en ambos sentidos de giro • El botn del pin 4 funcionara como Arranque en sentido Antihorario (CCW) • El botn del pin 5 incrementara la velocidad • El botn del pin 6 reducir la velocidad. • No se puede cambiar de sentido de giro sin haber parado el motor. • Al presionar el botn de sentido de giro (2 o 4) el motor debe enclavarse y continuar girando, aunque el botn se haya soltado. ➢ DESARROLLO DE PLA PRACTICA (CIRCUITO FISICO) Material: • 1 Multímetro - 1 Motor a pasos Unipolar - 1 Fuente variable de 0 a 12 V - 1 Controlador ULN 2003ª - 1 Protoboard - Alambre 24 AWG. - Arduino Uno ➢ Circuito físico ➢ ➢

➢ Diagrama de conexión

➢ Código Usado /*

Arduino

Driver ULN200

8

IN1

9

IN2

10

IN3

11

IN4

*/

int retardo=5; int dato_rx;

// Tiempo de retardo en milisegundos (Velocidad del Motor) // valor recibido en grados

int numero_pasos = 0; // Valor en grados donde se encuentra el motor

String leeCadena;

// Almacena la cadena de datos recibida

void setup() { Serial.begin(9600);

// inicializamos el puerto serie a 9600 baudios

pinMode(11, OUTPUT);

// Pin 11 conectar a IN4

pinMode(10, OUTPUT);

// Pin 10 conectar a IN3

pinMode(9, OUTPUT);

// Pin 9 conectar a IN2

pinMode(8, OUTPUT);

// Pin 8 conectar a IN1

}

void loop() { while (Serial.available()) {

// Leer el valor enviado por el Puerto serial

delay(retardo); char c = Serial.read();

// Lee los caracteres

leeCadena += c;

// Convierte Caracteres a cadena de caracteres

} if (leeCadena.length()>0){ dato_rx = leeCadena.toInt(); // Convierte Cadena de caracteres a Enteros Serial.print(dato_rx);

// Envia valor en Grados

Serial.println(“ Grados”); delay(retardo); dato_rx = (dato_rx * 1.4222222222); // Ajuste de 512 vueltas a los 360 grados }

while (dato_rx>numero_pasos){ // Girohacia la izquierda en grados paso_izq(); numero_pasos = numero_pasos + 1; } while (dato_rx...