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23/01/2015 #1


Circuito de potencia para motor a pasos
Durante varios dias he intentado construir un circuito de potencia para manejar un motor a pasos que consume 3A de corriente a 2.5V. El controlador con el que manejo mi motor es un easy driver, pero este tiene un problema que solo me da a la salida una corriente de 750mA y necesito 3A.
He buscado varias opciones para poder realizar la etapa de potencia, obviamente ya tngo mi fuente de alimentacion con esas caracteristicas, las opciones son las siguientes:

-La primera que encontré es hacer un puente H con mosfets IRF540 canal N, el problema es que no he ecnontrado su contraparte el canal P. El tipo N ya lo logre saturar. En la tienda donde compre el tipo N me dieron el mosfet IRF9540, pero este no logre saturarlo. Pero creo que este no es el tipo P para el IRF540.

-Otra opcion es la de realizar un puente H con TIP122 y TIP125, pero no logre activarlos :(

¿Saben cual es el mosfet tipo P para el IRF540 o en su defecto no saben si ya venden un circuito integrado que me permita conectar mi motor? ...
23/01/2015 #2

Avatar de papirrin

busca las fichas tecnicas...
el IRF540 es "tipo" N y el IRF9540 es "tipo" P, si no lograste activarlos algo esta mal en tu diseño.

-Otra opcion es la de realizar un puente H con TIP122 y TIP125, pero no logre activarlos :(
IDEM
23/01/2015 #3
Moderador general

Avatar de Fogonazo

blasin3 dijo: Ver Mensaje
Durante varios dias he intentado construir un circuito de potencia para manejar un motor a pasos que consume 3A de corriente a 2.5V. El controlador con el que manejo mi motor es un easy driver, pero este tiene un problema que solo me da a la salida una corriente de 750mA y necesito 3A.
He buscado varias opciones para poder realizar la etapa de potencia, obviamente ya tngo mi fuente de alimentacion con esas caracteristicas, las opciones son las siguientes:

-La primera que encontré es hacer un puente H con mosfets IRF540 canal N, el problema es que no he ecnontrado su contraparte el canal P. El tipo N ya lo logre saturar. En la tienda donde compre el tipo N me dieron el mosfet IRF9540, pero este no logre saturarlo. Pero creo que este no es el tipo P para el IRF540.

-Otra opcion es la de realizar un puente H con TIP122 y TIP125, pero no logre activarlos :(

¿Saben cual es el mosfet tipo P para el IRF540 o en su defecto no saben si ya venden un circuito integrado que me permita conectar mi motor? ...
Existen IC´s de múltiples valores de corriente, pero primero habría que ver que motor tienes, ¿ Unipolar o bipolar ?
23/01/2015 #4


Gracias papirrin, le dare de nuevo una checada a mi circuito

Fogonazo dijo: Ver Mensaje
Existen IC´s de múltiples valores de corriente, pero primero habría que ver que motor tienes, ¿ Unipolar o bipolar ?
Tengo motores unipolares que los conectare en modo bipolar.
23/01/2015 #5
Moderador general

Avatar de Fogonazo

El L298 podría llegar a servir

¿ Cuantos motores deseas controlar ?

Edit:

Este es un puente "H" como par tu motor, pero requiere 2 placas y el circuito de control
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: rar Puente H.rar (362,3 KB (Kilobytes), 71 visitas)
23/01/2015 #6


No recordaba el l298, es una buena opcion, tambien checare el puente que me mandaste adjunto.

Hare las conexiones y veré que tal funciona.

Gracias fogonazo, Saludos!
26/02/2015 #7


Amigos foreros tengo una duda si en las caracteristicas de mis motores paso a paso unipolares dice 6V 800mA 7.5 ohmion/fase, en la practica al parecer no se cumple.

Arme un driver sencillo con el uln2803 como se ve en la imagen, lo alimente con 5[V] de una fuente de PC, conecte un amperimetro y me marca 1.3[A], alimentando con 12[V] me marca 3.1[A].

ahora segun mis calculos yo habia sacado un consumo de 4.8A para los tres motores, ya que la secuencia que estoy usando es de medio paso y en el peor de los casos estarian energizadas dos bobinas por motor.

Entonces tendria lo siguiente 2 bobinas x 3 motores x 800 mA = 4.8 [A].

Si alguien podria explicarme que es lo que pasa porque hay tanta variacion del consumo de corriente, siendo que estoy alimentando casi con su voltaje nominal, y alimentando con el doble de voltaje tampoco se acerca a los calculos que hice.

los ULN2803 los estoy controlando con un pic.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg circuito.jpg (77,7 KB (Kilobytes), 29 visitas)
02/03/2015 #8

Avatar de Hellmut1956

lcrs, mira mi tutorial sobre motores de paso aquí en el foro! Un motor de paso presenta el máximo flujo de corriente cuando no gira! La razón es que la tensión inducida en las bobinas de polaridad invertida a aquella que aplicas se suma a la tensión aplicada. Cuando el motor de paso no gira la tensión inducida es 0 VDC.

Vreal = Vbat + Vind

Siendo Vreal aquella tensión disponible,
Vbat la tensión aplicada de la fuente de alimentación inducida y
Vind la tensión de polaridad invertida en relación a Vbat!

Asumemos que apliquemos 12 VDC de una fuente externa y que debido a la velocidad de giro del motor de paso la tensión inducida sea:
Vind = -6 VDC!

Vreal = 12 VDC + (-6 VDC) = 6 VDC

Usemos la equación de la potencia para ver el efecto:

P[W] = I[A] + Vreal[v]

vemos que el motor de paso pierde 50% de su potencia. Llega un momento donde el motor ya no puede girar por falta de potencia:

Vreal = 12 VDC + (-12VDC) = 0W

Claro que el motor de paso deja de girar mucho antes! Ojalá esto te ayude a entender el comportamiento del flujo de corriente en un motor de paso! Sino, como escribí, ve y mira el tutorial!

Otro error muy frecuente por desconocimiento de las peculiaridades de un motor de paso es la selección del motor de paso a base de la tensión nominal y el limitarse a esa tensión para mover un motor de paso! eso claro que es innecesario con motores pequeños, pero con un motor de paso de 3A de corriente nominal y 2,5 VDC de tensión nominal! Muy buen motor! Yo opero un motor de paso de iguales características no con 2,5 VDc, sino con 40 VDC y el circuito de control se encarga de limitar el flujo de corriente real a 3A! Comparemos la potencia máxima que suministra ese motor dependiendo de la tensión aplicada:

2,5 VDC:
P[W] = 3[A] * 2,5 VDC = 7,5 W

40 VDC:
P[W] = 3[A] * 40 VDC = 120 W

Significa que ese mismo motor en el primer caso tiene 7,5 W de potencia para crear el torque que mantiene el eje en posición, en el segundo caso 120W! Describo en mi tutorial como componentes modernas son hasta capaces de regular la corriente y/o la tensión dependiendo del torque de solicitación ahorrando así energía y evitando que el motor se caliente tanto!
05/03/2015 #9


Gracias por responder, efectivamente tienes razon el voltaje maximo real aplicado a un motor pap se establece cuando el motor se encuentra parado, en ese momento se puede registrar el voltaje real que esta siendo aplicado a cada bobina del motor.

Con la corriente pasa lo mismo.

A lo que yo tenia mis dudas era hacerca de la corriente osea en las caracteristicas de mis motores dice 6 vdc, 800 ma, ahora yo agarro mi tester y mido 7.5-8 Ohmios por fase de motor, ahora por simple ley de OHM puedo sacar esta resistencia de la bobina R=6vdc/800ma = 7.5 ohmio.

Aca va la pregunta, segun esos datos cada bobina del motor puede soportar 800ma? yo saque la conclusion que si.

Ahora supongamos que mi secuencia es de paso simple y en momento tengo esta secuencia 0001, entonces solo una bobina estara activada y la corriente supongamos que sea de valor "x".

Ahora si yo activo mis motores con una secuencia de paso simple pero activando dos bobinas a la vez y en un momento tengo esta secuencia 0011 entonces la corriente segun yo tendria que ser "2x"

es cierto la ultima aclaracion¿
08/03/2015 #10

Avatar de Hellmut1956

Permíteme tratar de ayudarte! la corriente de 800 mA es aquella corriente que el cableado de cada bobina soporta, algo válido de asumir como presentas!

Ahora permíteme resaltar otro aspecto!

La corriente de 800 mA resulta al aplicar una tensión de 6 VDC como también indicas correctamente! Asumamos que en vez de 6 VDC aplicas 30 VDC para lograr una potencia 5 veces mas alta que aquella que resulta aplicando los valores que nombras. La sencilla razón, la tensión es el factor 5 mas alta! Piremos la ecuación de potencia:

P = I * U siendo:

P la potencia en vatios [W]
I la corriente en amperios [A]
U la tensión en voltios [V]

Apliquemos los valores que pusiste y computaste con la ley de Ohm:

P = 0.8 A * 6 V = 4.8 W

Repitamos el ejercicio con la tensión de 30 VDC:

P = 0.8 A * 30 VDC = 24 W

24 W / 4.8 W = 5

La potencia posible es 5 veces mas alta!

Por eso seleccionamos un motor con un voltaje lo mas bajo posible, así la tensión que realmente aplicamos representa un factor mas alto y por lo tanto la potencia disponible es equivalentemente mas alta! repitamos los cómputos, ahora con una tensión nominal de 2 VDC en vez de los 6 VDC anteriores. La corriente continua pudiendo ser hasta de 0.8 A!

Espesamos aplicando la ley de Ohm:

R=2vdc/800ma = 3.125 ohmios

(uso to ecuación!)

Apliquemos los valores que pusiste y computaste con la ley de Ohm:

P = 0.8 A * 2 V = 1.6 W

Repitamos el ejercicio con la tensión de 30 VDC:

P = 0.8 A * 30 VDC = 24 W

24 W / 1.9 W = 15

La potencia posible es 15 veces mas alta!

Si, como es usual en el control de motores de paso la alimentación con corriente a las bobinas ocurre por PWM, los MosFET solo conducirían corriente durante la quinta parte del tiempo. El resultado es que a pesar que debido a la tensión aplicada de 30VDC y aplicando la ley de Ohm el flujo de corriente continua es de:

4A = 5 x 0.8A,

La corriente que fluye por las bobinas solo conduciendo un 20% del tiempo es de:

0.8A = 1/5 (30VDc / 7.5 ohmios) = 1/5 * 4A

Tomo este esfuerzo porque siempre veo y repito el ver que aquellos usuarios que no conocen de motores de paso escogen motores poco adecuados, o por decirlo de otra forma, ineficientes!

Aquí traté de demostrar que escogiendo un motor que nominalmente solo permite 6 VDC representa solo 1/3 de la potencia que sería posible solo escogiendo un motor de 2 VDC! resalto, ambos motores solo permiten la misma corriente de 0.8 A en un entorno idéntico, o sea con una fuente eléctrica de 30 VDC!

No hay magia en esto! Si la tensión es 10x mas alta que la nominal, una PWM que controla los MOSFETs solo permitirá el flujo durante el 10% del tiempo. Algo muy sencillo de programar!

Es mas, si se usa un controlador sencillisimo que comprado no cuesta mas que 1 USD, entonces ese también tiene un convertidor análogo digital, ADC! Si en el circuito de alimentación ponemos una resistencia de fracción de ohmio, los llaman "shunt" y de un vatiaje apropiado para los 0.8 A de los que hablábamos, es igualmente sencillo sacarle mas jugo al motor de paso moviéndose!

Escribía anteriormente que cuando las bobinas del motor hacen que este de sus pasos, entonces estas bobinas generan lo que se llama una tensión inducida de polaridad invertida reduciendo así el valor de la tensión efectiva de alimentación! Por simplicidad del cálculo asumo que el motor está haciendo sus pasos a tal frecuencia que la tensión inducida tiene el valor del 50% de la tensión aplicada por la fuente de alimentación eléctrica:

Uf [V] = 30 VDC valor suministrado por la fuente de alimentación!

Ui [V] = -15 [VDC] recuerda que es invertida!

Ue [V] = Uf [V] + Ui [V] = 30 VDC + (-15VDC) = 15 VDC

A la frecuencias de pasos del motor este ha perdido un 50% de su potencia!

Ue [V] / Uf [V] =15 VDC / 30 VDC = 0.5

Pero ahí viene lo interesante! Como la tensión Ue [V] es solo un 50%, la ley de Ohm nos da que la coriente que fluye por las bobinas en ese momento igualmente solo es un 50% si dejamos la PWM sin cambiar!

Al principio de este mensaje puse los 30 VDC en relación a los 6 VDC nominales del motor indicando que para limitar el flujo de la corriente a los 0.8 A máximos tolerables por el motor, el PWM que controla si los MOSFETS conducen o no solo permite el flujo durante un 20% del tiempo o 1/5! Si ahora habiendo medido con el ADC del controlador que la corriente solo alcanza un 50% del valor máximo permitido, que nos previene de alargar el tiempo que los MOSFETs conducen de 1/5 a 2/5 o un 40% del tiempo!

Para los novatos: Un PWM opera así:



"Duty Cycle" es la expresión en inglés del porcentaje del tiempo que la señal del PWM hace que el MOSFET conduzca! En el gráfico vemos ejemplo del 20% del 60%. Esa señal oscila a varios kHz de frecuencia

Asi logramos que el motor de paso pueda girar a velocidades mayores, respectivamente ofrecer mas torque a mayores velocidades!
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