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Control de un motor paso a paso con un Arduino

Este tutorial le mostrará cómo operar un motor paso a paso que se recuperó de una impresora antigua con un Arduino.

Paso 1: ¿Qué es un motor paso a paso?

Un motor paso a paso consta de dos partes principales, un rotor y un estator. El rotor es la parte del motor que realmente gira y proporciona trabajo. El estator es la parte estacionaria del motor que alberga el rotor. En un motor paso a paso, el rotor es un imán permanente. El estator consta de múltiples bobinas que actúan como electroimanes cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos. La bobina electromagnética hará que el rotor se alinee con ella cuando se cargue. El rotor se impulsa alternando qué bobina tiene una corriente que lo atraviesa.

Los motores paso a paso tienen una serie de beneficios. Son baratos y fáciles de usar. Cuando no hay envío de corriente al motor, los steppers mantienen firmemente su posición. Los motores paso a paso también pueden rotar sin límites y cambiar de dirección en función de la polaridad proporcionada.

Paso 2: Lista de piezas

Partes necesarias

Motor paso a paso (este motor se recuperó de una impresora antigua)
Arduino
Alambre de cobre aislado
Cortadores / pelacables
Regulador actual
- Transistor
- Puente H (¿Qué se usará en este tutorial?)
- Escudo motor

Partes opcionales

Soldador
Soldar
Ventilador de soldadura
Herramienta de tercera mano
Lentes de seguridad

Paso 3: conecta los cables

La mayoría de los motores paso a paso tienen cuatro cables, por lo que deberá cortar cuatro piezas de alambre de cobre (tenga en cuenta que el color no se correlaciona con nada específico. Solo se usaron diferentes colores para que sea más fácil de ver). Estos cables se utilizarán para controlar qué bobina está actualmente activa en el motor. Este motor se recuperó de una impresora antigua, por lo que soldar los cables fue la opción más fácil para este proyecto. De todos modos, puede hacer una conexión segura (soldadura, enchufe, clips) sin embargo funcionará.

Paso 4: Arduino Sketch

Arduino ya tiene una biblioteca integrada para motores paso a paso. Simplemente vaya a Archivo> Ejemplos> Paso a paso> stepper_oneRevolution. A continuación, querrá cambiar la variable stepsPerRevolution para que se ajuste a su motor específico. Después de buscar el número de pieza de los motores en Internet, este motor en particular fue diseñado para 48 pasos para completar una revolución. Lo que realmente está haciendo la biblioteca Stepper es alternar señales ALTAS y BAJAS a cada bobina como se muestra en el GIF.

Paso 5: ¿Qué es un puente H?

Un H-Bridge es un circuito compuesto por 4 interruptores que pueden conducir de manera segura un motor de CC o un motor paso a paso. Estos interruptores pueden ser relés o (más comúnmente) transistores. El transistor es un interruptor de estado sólido que se puede cerrar enviando una pequeña corriente (señal) a uno de sus pines. A diferencia de un solo transistor que solo le permite controlar la velocidad de un motor, los puentes H también le permiten controlar la dirección en que gira el motor. Lo hace abriendo diferentes interruptores (los transistores) para permitir que la corriente fluya en diferentes direcciones y así cambiar la polaridad en el motor. ADVERTENCIA: Los interruptores 1 y 2 o 3 y 4 nunca deben cerrarse juntos. Esto provocará un cortocircuito y posibles daños al dispositivo.

H-Bridges puede ayudar a evitar que su Arduino se fríe por los motores que está utilizando. Los motores son inductores, lo que significa que almacenan energía eléctrica en campos magnéticos. Cuando ya no se envía corriente a los motores, la energía magnética vuelve a convertirse en energía eléctrica y puede dañar los componentes. El puente H ayuda a aislar mejor tu Arduino. Nunca debe enchufar un motor directamente en un Arduino.

Aunque los H-Bridges se pueden construir con bastante facilidad, muchos optan por comprar un H-Bridge (como un chip L293NE / SN754410) por conveniencia. Este es el chip que usaremos en este tutorial. Los números de pin físicos y su propósito se enumeran a continuación.

Pin 1 (1, 2EN) ---> Activación / desactivación del motor 1 (ALTA / BAJA)
Pin 2 (1A) ---> Motor 1 Lógico Pin 1
Pin 3 (1Y) ---> Motor 1 Terminal 1
Pin 4 ---> Tierra
Pin 5 ---> Tierra
Pin 6 (2Y) ---> Motor 1 Terminal 2
Pin 7 (2A) ---> Motor 1 Logic Pin 2
Pin 8 (VCC2) ---> Fuente de alimentación para motores
Pin 9 ---> Motor 2 Activado / Desactivado (ALTO / BAJO)
Pin 10 ---> Motor 2 Lógica Pin 1
Pin 11 ---> Motor 2 Terminal 1
Pin 12 ---> Tierra
Pin 13 ---> Tierra
Pin 14 ---> Motor 2 Terminal 2
Pin 15 ---> Motor 2 Lógica Pin 2
Pin 16 (VCC1) ---> Fuente de alimentación para puente H (5V)

Paso 6: conecta los cables

Para un motor paso a paso, los 4 pines terminales en el puente H deben conectarse a los 4 cables del motor. Los 4 pines lógicos se conectarán al Arduino (8, 9, 10 y 11 en este tutorial). Como se muestra en el diagrama de Fritzing, se puede conectar una fuente de alimentación externa para alimentar los motores. El chip puede manejar una fuente de alimentación externa de 4.5V a 36V (acabo de elegir una batería de 9V porque todavía soy nuevo en Fritzing).

Paso 7: carga el código y prueba

Sube tu código a tu Arduino. Si ejecuta su código y todo funciona como se esperaba, ¡eso es increíble! Si los cables se colocan en los pasadores incorrectos, el motor simplemente vibrará en lugar de rotar por completo. Juega con la velocidad y la dirección del motor como mejor te parezca.

Ahora debería tener un motor paso a paso que funcione con su Arduino. Lo que hagas después depende de ti.

Paso 8: referencias y agradecimientos

La hoja de datos completa para el H-Bridge se puede encontrar aquí.

Cuando publiqué esto inicialmente, no pensé que llamaría la atención. Por esa razón, acabo de hacer una instrucción rápida que estaba planeando editar una vez que todas mis partes hayan llegado. No quise causar tanta preocupación con mis métodos anteriores y descuidados. Gracias por todos sus comentarios y he actualizado mi instructable para reflejar el método más apropiado para conectar motores paso a paso.