Controlador de motor Paso a Paso unipolar

Accionamiento unipolar: los diferentes devanados del motor se excitan en secuencia según un determinado patrón, pero la dirección de la corriente de cada devanado es siempre la misma, lo que se denomina accionamiento unipolar.

Un circuito de accionamiento unipolar utiliza cuatro transistores para controlar las dos fases de un motor paso a paso. La estructura del devanado del estator del motor consta de dos conjuntos de bobinas con una derivación central, como se muestra en la Figura 1. Todo el motor tiene seis cables conectados al mundo exterior. El lado de CA no se puede energizar al mismo tiempo (lo mismo es cierto para el lado BD), de lo contrario, el flujo magnético generado por las dos bobinas en el polo magnético se cancelará entre sí, lo que dará como resultado solo la pérdida de cobre de la bobina. Dado que en realidad solo tiene dos fases (el devanado de CA es monofásico y el devanado BD es monofásico), la designación correcta debe ser un motor paso a paso de dos fases y seis hilos.

El circuito impulsor de un motor paso a paso bipolar se muestra en la Figura 2, que utiliza ocho transistores para impulsar dos conjuntos de fases. Los polos magnéticos del estator están enrollados con una sola bobina y la dirección del polo magnético se cambia cambiando la dirección actual de las bobinas AC y BD. En el desarrollo temprano de los motores paso a paso, los motores unipolares ganaron cierto rango de aplicación debido al costo de los componentes semiconductores, ya que requieren menos transistores en el circuito de control. Sin embargo, con el rápido desarrollo de los materiales semiconductores en las décadas de 1950 y 1960, el costo de los transistores se redujo considerablemente y los motores bipolares experimentaron un fuerte aumento en el uso debido a sus ventajas de rendimiento.

La Figura 3 muestra dos métodos de devanado de unipolar y bipolar. Cuando el diámetro del alambre es el mismo, el número de vueltas de la bobina en el método unipolar es N, la resistencia es R y el número de vueltas de la bobina en el método bipolar es 2N. , la resistencia de la bobina es 2R.

La siguiente tabla compara la eficiencia de la transmisión unipolar y bipolar en un circuito de transmisión de voltaje constante a bajas velocidades. El producto de la corriente y las vueltas de la bobina se llama amperios-vueltas, que es proporcional al par. Si los dos tienen la misma velocidad, la potencia de salida es proporcional a los amperios-vuelta. De manera similar, la corriente bipolar es V/2R, y el número de vueltas también es 2N, y el producto es el mismo que el unipolar, que es VN/R. En el caso de un variador de voltaje constante de entrada, la comparación entre unipolar y bipolar se muestra en la siguiente tabla. La corriente es solo la mitad de la unipolar y la eficiencia a bajas velocidades es el doble que la unipolar.

Por lo tanto, cuando existe una demanda de alto par en aplicaciones pequeñas o de baja velocidad, se debe usar un motor bipolar y un controlador. En aplicaciones de alta velocidad, aumenta el número de vueltas del motor bipolar, aumenta la inductancia y aumenta la fuerza contraelectromotriz, lo que reduce la corriente y, por lo tanto, reduce el par. Por lo tanto, se debe prestar atención a comparar el par con el de un motor unipolar.

Nota: V es el voltaje aplicado; R es la resistencia de la bobina del motor; N es el número de vueltas unipolares

La Figura 4 muestra las curvas características del motor paso a paso unipolar y el motor paso a paso bipolar, los cuales adoptan el mismo modo de conducción de corriente constante. Por lo general, las aplicaciones de carga de baja velocidad y alto par utilizan accionamientos bipolares, mientras que las aplicaciones de accionamiento de alta velocidad utilizan accionamientos unipolares.