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El motor de paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos , lo que significa es que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un convertidor digital-analógico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos.
Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetibilidad en cuanto al posicionamiento. Entre sus principales aplicaciones destacan como motor de frecuencia variable, motor de corriente continua sin escobillas, servomotores y motores controlados digitalmente.
Existen 3 tipos fundamentales de motores paso a paso: el motor de reluctancia variable, el motor de magnetización permanente, y el motor paso a paso híbrido.
Principio de funcionamiento [editar]
El motor paso a paso está constituido , como la mayoría de motores eléctricos, esencialmente de dos partes:
- Una parte fija llamada "estator" , construida a base de cavidades en las que van depositadas las bobinas que excitadas convenientemente formarán los polos norte-sur de forma que se cree un campo magnético giratorio.
- Una parte móvil, llamada "rotor" construida bien con un imán permanente o bien por un inducido ferromagnético, con el mismo número de pares de polos que el contenido en una sección de la bobina del estator; este conjunto va montado sobre un eje soportado por dos cojinetes que le permiten girar libremente.
Si por el medio del control que sea (electrónico, informático, etc..), conseguimos excitar el estator creando los polos N-S, y hacemos variar dicha excitación de modo que el campo magnético formado efectúe un movimiento giratorio, la respuesta del rotor será seguir el movimiento de dicho campo, produciéndose de este modo el giro del motor.
Estos motores poseen la habilidad de poder quedar enclavados en una posición o bien totalmente libres. Si una o más de sus bobinas están alimentadas, el motor estará enclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedará completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas.
 Paso 1; la bobina 1 esta activada, atrayendo los cuatro dientes superiores imantados del rotor. |  Paso 2; la bobina 1 se apaga, y la bobina 2 (derecha) se activa, moviendo los dientes cercanos a la derecha. Resulta una rotación de 3.6°. |  Paso 3; De nuevo la bobina 2 se apaga, y la bobina 3 se activa. Resulta otra rotación de 3.6°. |  Paso 4; La activación de la bobina 4 permite de nuevo la rotación de 3.6°. Cuando la bobina 1 se carge de nuevo, un diente habra permutado su posición a la derecha; como hay 25 dientes, se necesitaran 100 pasos para un giro completo. |
Secuencia de funcionamiento [editar]
Observese como la variación de la dirección del campo magnético creado en el estator producirá movimiento de seguimiento por parte del rotor de imán permanente, el cual intentará alinearse con campo magnético inducido por las bobinas que excitan los electroimanes (en este caso A y B). Vcc es la alimentación de corriente continua (por ejemplo 5V, 12V, 24V...)
| Paso | Terminal 1 Bobina A | Terminal 2 Bobina A | Terminal 1 Bobina B | Terminal 2 Bobina B | Imagen |
|---|---|---|---|---|---|
| Paso 1 | +Vcc | -Vcc |  | ||
| (Semi-)Paso 2 | +Vcc | -Vcc | +Vcc | -Vcc |  |
| Paso 3 | +Vcc | -Vcc |  | ||
| (Semi-)Paso 4 | -Vcc | +Vcc | +Vcc | -Vcc |  |
| Paso 5 | -Vcc | +Vcc |  | ||
| (Semi-)Paso 6 | -Vcc | +Vcc | -Vcc | +Vcc |  |
| Paso 7 | -Vcc | +Vcc |  | ||
| (Semi-)Paso 8 | +Vcc | -Vcc | -Vcc | +Vcc |  |
Control de las bobinas [editar]
Para el control del motor paso a paso de este tipo (bipolar), se establece el principio de "puente en H", si se activan T1 y T4, permiten la alimetación en un sentido; si cambiamos el sentido de la alimentación activando T2 y T3, cambiaremos el sentido de alimetación y el sentido de la corriente.
Velocidad de rotación [editar]
La velocidad de rotación viene definida por la ecuación:
donde:
- f: frecuencia del tren de impulsos
- n: nº de polos que forman el motor
Si bien hay que decir que para estos motores, la máxima frecuencia admisible suele estar alrededor de los 625 Hz. Si la frecuencia de pulsos es demasiado elevada, el motor puede reaccionar erróneamente en alguna de las siguientes maneras:
- Puede que no realice ningún movimiento en absoluto.
- Puede comenzar a vibrar pero sin llegar a girar.
- Puede girar erráticamente.
- O puede llegar a girar en sentido opuesto.
Tipos de motores paso a paso [editar]
El motor de paso de rotor de imán permanente: Permite mantener un par diferente de cero cuando el motor no está energizado. Dependiendo de la construcción del motor, es típicamente posible obtener pasos angulares de 7.5, 11.25, 15, 18, 45 o 90°. El ángulo de rotación se determina por el número de polos en el estator
El motor de paso de reluctancia variable (VR): Tiene un rotor multipolar de hierro y un estator devanado laminado, y rota cuando los dientes del rotor son atraídos a los dientes del estator electromagnéticamente energizados. La inercia del rotor de un motor de paso de reluctancia variable es pequeña y la respuesta es muy rápida, pero la inercia permitida de la carga es pequeña. Cuando los devanados no están energizados, el par estático de este tipo de motor es cero. Generalmente, el paso angular de este motor de paso de reluctancia variable es de 15°
El motor híbrido de paso: Se caracteriza por tener varios dientes en el estator y en el rotor, el rotor con un imán concéntrico magnetizado axialmente alrededor de su eje. Se puede ver que esta configuración es una mezcla de los tipos de reluctancia variable e imán permanente. Este tipo de motor tiene una alta precisión y alto par y se puede configurar para suministrar un paso angular tan pequeño como 1.8°.
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