Los motores paso a paso unipolares, tanto de imán permanente como híbridos, de 5 o 6 cables, suelen cablearse como se muestra en el esquema de la Figura 1.2, con una toma central en cada uno de los dos devanados. En uso, las tomas centrales de los devanados suelen conectarse a la fuente de alimentación positiva, y los dos extremos de cada devanado se conectan a tierra alternativamente para invertir la dirección del campo generado por dicho devanado.

La sección transversal del motor que se muestra en la Figura 1.2 corresponde a un motor de imán permanente o híbrido de 30 grados por paso; la diferencia entre estos dos tipos de motor no es relevante en este nivel de abstracción. El devanado 1 del motor se distribuye entre los polos superior e inferior del estator, mientras que el devanado 2 se distribuye entre los polos izquierdo y derecho del motor. El rotor es un imán permanente con 6 polos, 3 sur y 3 norte, dispuestos alrededor de su circunferencia.

Para obtener resoluciones angulares más altas, el rotor debe tener proporcionalmente más polos. El motor de 30 grados por paso de la figura es uno de los diseños de motor de imán permanente más comunes, aunque existen motores de 15 y 7,5 grados por paso ampliamente disponibles. Se fabrican motores de imán permanente con resoluciones de hasta 1,8 grados por paso, y los motores híbridos se fabrican habitualmente con 3,6 y 1,8 grados por paso, con resoluciones de hasta 0,72 grados por paso.

Como se muestra en la figura, la corriente que fluye desde la toma central del devanado 1 hasta el terminal a hace que el polo superior del estator sea el polo norte, mientras que el polo inferior es el polo sur. Esto atrae al rotor a la posición mostrada. Si se corta la alimentación del devanado 1 y se energiza el devanado 2, el rotor girará 30 grados, o un paso.

Para girar el motor continuamente, simplemente aplicamos energía a los dos devanados en secuencia. Suponiendo lógica positiva, donde un 1 significa activar la corriente a través de un devanado del motor, las siguientes dos secuencias de control harán girar el motor (figura 1.2) en sentido horario 24 pasos o 4 revoluciones:

Bobinado 1a 10001000100010001000100010001

Bobinado 1b 00100010001000100010001000100

Bobinado 2a 0100010001000100010001000

Bobinado 2b 00010001000100010001000100010

tiempo --->

Bobinado 1a 1100110011001100110011001

Bobinado 1b 00110011001100110011001100110

Bobinado 2a 0110011001100110011001100

Bobinado 2b 1001100110011001100110011

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Tenga en cuenta que las dos mitades de cada devanado nunca se energizan simultáneamente. Ambas secuencias mostradas arriba hacen girar un imán permanente paso a paso. La secuencia superior solo alimenta un devanado a la vez, como se ilustra en la figura anterior; por lo tanto, consume menos energía. La secuencia inferior alimenta dos devanados a la vez y generalmente produce un par aproximadamente 1,4 veces mayor que la secuencia superior, consumiendo el doble de energía.

La sección de este tutorial sobre Control de Nivel Medio proporciona detalles sobre los métodos para generar dichas secuencias de señales de control, mientras que la sección sobre Circuitos de Control analiza los circuitos de conmutación de potencia necesarios para accionar los devanados del motor a partir de dichas secuencias de control.

Las posiciones de paso generadas por las dos secuencias anteriores no son las mismas; por lo tanto, combinarlas permite un semipaso, con el motor deteniéndose alternativamente en las posiciones indicadas por una u otra secuencia. La secuencia combinada es la siguiente:

Bobinado 1a 11000001110000011100000111

Bobinado 1b 00011100000111000001110000

Bobinado 2a 01110000011100000111000001

Bobinado 2b 00000111000001110000011100

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Motores bipolares

Figura 1.3

Los motores bipolares de imán permanente e híbridos se construyen con el mismo mecanismo que los motores unipolares, pero el cableado de los dos devanados es más sencillo, sin tomas centrales. Por lo tanto, el motor en sí es más simple, pero el circuito de accionamiento necesario para invertir la polaridad de cada par de polos es más complejo. El esquema de la Figura 1.3 muestra el cableado de un motor de este tipo, mientras que la sección transversal del motor que se muestra aquí es exactamente la misma que la de la Figura 1.2.

El circuito de accionamiento de un motor de este tipo requiere un circuito de control de puente H para cada devanado; estos se describen con más detalle en la sección "Circuitos de Control". En resumen, un puente H permite controlar de forma independiente la polaridad de la potencia aplicada a cada extremo de cada devanado. Las secuencias de control para un motor paso a paso de este tipo se muestran a continuación, utilizando los símbolos + y - para indicar la polaridad de la potencia aplicada a cada terminal del motor:

Terminal 1a +---+---+---+--- ++--++--++--++--

Terminal 1b --+---+---+---+- --++--++--++--++

Terminal 2a -+---+---+---+-- -++--++--++--++-

Terminal 2b ---+---+---+---+ +--++--++--++--+

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Téngase en cuenta que estas secuencias son idénticas a las de un motor de imán permanente unipolar, a un nivel abstracto, y que por encima del nivel de la electrónica de conmutación de potencia del puente H, los sistemas de control para los dos tipos de motores pueden ser idénticos.

Tenga en cuenta que muchos chips controladores de puente H completo tienen una entrada de control para activar la salida y otra para controlar la dirección. Dados dos chips de puente de este tipo, uno por devanado, las siguientes secuencias de control harán girar el motor de forma idéntica a las secuencias de control indicadas anteriormente:

Habilitar 1 1010101010101010 1111111111111111

Dirección 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100

Habilitar 2 0101010101010101 1111111111111111

Dirección 2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110

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Para distinguir un motor bipolar de imán permanente de otros motores de 4 hilos, mida las resistencias entre los diferentes terminales. Cabe destacar que algunos motores paso a paso de imán permanente tienen cuatro devanados independientes, organizados en dos conjuntos de dos. Dentro de cada conjunto, si los dos devanados se conectan en serie, el resultado puede utilizarse como un motor bipolar de alta tensión. Si se conectan en paralelo, puede utilizarse como un motor bipolar de baja tensión. Si se conectan en serie con una toma central, puede utilizarse como un motor unipolar de baja tensión.