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1. Introducción y Funcionamiento

El motor paso a paso al aplicarle una tensión gira un determinado ángulo, en otras palabras, se puede mover un paso a la vez por cada pulso que se le aplique. Transforma impulsos eléctricos en movimientos de giro controlados, lo que le permite realizar desplazamientos angulares fijos muy precisos. Los pasos pueden variar desde 1,8º hasta unos 90º. En la Figura 1 se muestran fotografías de motores paso a paso.

Figura 1: Fotografías de Motores Paso a Paso

La precisión y repetividad que presentan esta clase de motores lo habilitan para trabajar en sistemas abiertos, es decir, sin realimentación por medio de sensores para conocer su posición. Estos motores son fabricados para trabajar en un rango de frecuencias determinado por el fabricante, y sobrepasado dicho rango, se provoca la pérdida de sincronización.

El motor paso a paso posee la habilidad de poder quedar enclavado en una posición o bien quedar totalmente libre. Si una o más de sus bobinas está energizada, el motor estará enclavado en la posición correspondiente y por el contrario quedará completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas.

El control de la dirección se logra a través del cambio de la dirección de la alimentación de las bobinas. El control de la velocidad se logra a través del cálculo la especificación del tiempo entre cada paso más el tiempo en completar el paso, por la cantidad de pasos para completar una vuelta.

Dentro de las especificaciones técnicas, los parámetros más importantes son el ángulo de cada paso, el torque, la frecuencia máxima de pulsos, la corriente y la tensión de alimentación. Dependiendo de la aplicación se pueden requerir otros parámetros como son el peso, el tamaño y la forma, entre otros.

2. Tipos de Motores Paso a Paso

En los motores paso a paso, se pueden distinguir 3 tipos desde el punto de vista de su construcción: los de reluctancia variable, los de imán permanente, y los híbridos. En los de reluctancia variable su rotor está fabricado por un cilindro de hierro dentado y el estator está formado por bobinas. Este tipo de motores trabajan a mayor velocidad que los de imán permanente.

Los motores del tipo imán permanente, su rotor es un imán que posee una ranura en toda su longitud y el estator está formado por una serie de bobinas enrolladas alrededor de un núcleo o polo. Generalmente, son los más utilizados y más sencillos de utilizar.

Por último, se encuentran los motores híbridos, que son una combinación de los motores de reluctancia variable y de imán permanente, logrando un alto rendimiento a una buena velocidad.

Otra clasificación de los motores paso a paso es según la conexión y excitación de las bobinas del estator, de los cuales existen 2 tipos: Unipolares y Bipolares.

2.1. Unipolares

En los motores unipolares, la corriente que circula por los diferentes bobinados siempre circula en el mismo sentido. Estos motores poseen 5 o 6 cables de salida (ver Figura 2 ). Parte de los 4 cables corresponden a cada uno de los extremos de las dos bobinas, mientras que los otros 2 corresponden al punto medio de cada bobina. En el caso de que el cable restante sea uno, entonces corresponde a los 2 cables unidos internamente.

Figura 2 : Diagramas de un Motor Unipolar. (a) Motor Unipolar con 5 cables; (b) Motor Unipolar con 6 cables

2.2. Bipolares

La corriente que circula por los bobinados cambia de sentido en función de la tensión que se aplica, por lo que un mismo bobinado puede tener en uno de sus extremos distinta polaridad (bipolar). Estos motores poseen 4 cables de salida que corresponden a los extremos de las bobinas (ver Figura 3 ). Para lograr el funcionamiento, es necesario conectar un Puente H en cada bobina (ver Figura 4).