Gestión de motores paso a paso con un microcontrolador 8051

Un motor paso a paso es un motor síncrono sin escobillas que divide la rotación completa en varios pasos. Cada motor paso a paso puede tener configurado un ángulo de paso y el motor gira en ese ángulo. En este artículo, te presentaré la forma de interconectar un motor paso a paso con el 8051 utilizando dos motores totalmente diferentes: L293D y ULN 2003. Además, aquí se define la gestión del motor paso a paso utilizando el microcontrolador 8051

Gestión de motores paso a paso con el microcontrolador 8051 Precept

El precepto principal de estos circuitos es hacer girar el paso del motor paso a paso de forma inteligente en un ángulo de paso específico. El CI ULN2003 y el controlador de motor L293D se utilizan para accionar el motor paso a paso, ya que el controlador no puede presentar el presente requerido por el motor.

Además, aprende la publicación asociada – Gestión de la velocidad del motor de corriente continua basada principalmente en PWM mediante un microcontrolador

Circuito 1 Gestión de motores paso a paso con el microcontrolador 8051 y L293D

El circuito primario de esta empresa se realiza utilizando un CI de controlador de motor L293D. Como el controlador de motor L293D tiene la posibilidad de 4 pines de salida, sólo se puede empujar un motor paso a paso bipolar con él

Diagrama del circuito

El diagrama del circuito de interconexión de un motor paso a paso bipolar con un microcontrolador 8051 y un controlador de motor L293D se muestra en la siguiente imagen

Piezas necesarias

  • AT89C51 (Microcontrolador 8051)
  • Controlador L293D
  • motor paso a paso bipolar de 5V
  • pantalla LCD 16X2
  • 11.0592 MHz cristal de cuarzo
  • resistencias de 10KΩ X 2
  • pOT DE 10KΩ
  • paquete de 8 resistencias de 1KΩ
  • condensadores cerámicos de 33pF X 2
  • condensador de 10μF/16V
  • Pulsadores X 4
  • resistencia de 330Ω
  • fuente de alimentación de 5V

Diseño de circuitos

En primer lugar, los pines de información del LCD se conectan a los pines PORT0 del 8051. Como el PORT0 no tiene pull-up interno, se utiliza un paquete de resistencias para arrastrar el PORT0. Los pines RS y E del LCD se conectan a P2.0 y P2.1 del 8051

La clavija RST se tira hacia abajo con una resistencia de 10KΩ. La mezcla de un pulsador y un condensador de 10μF se utilizará probablemente para reiniciar el microcontrolador. Además, la clavija EA se tira hacia arriba con una resistencia de 10KΩ

Posteriormente, el oscilador. Consta de dos condensadores de 33pF y un cristal de 11,0592 MHz conectado entre los pines XTAL1 y XTAL2 del 8051.

Llegando al Motor Driver, los 2 pines permitidos y los 2 pines suministrados se conectan a los +5V suministrados. Las 4 entradas se conectan a los pines PORT1 del 8051, es decir, P1.0, P1.1, P1.2 y P1.3. Los 4 pines del motor bipolar de pasos se conectan a los 4 pines de salida del L293D

Para gestionar el recorrido del motor paso a paso, se conectan tres botones a los pines del PORT3, es decir, P3.0, P3.1 y P3.2

CÓDIGO

Trabajando

El funcionamiento de este circuito puede ser muy sencillo. En este sistema se realiza una forma denominada «Half-Stepping» para hacer girar el motor paso a paso. Al pulsar el botón frontal, el motor paso a paso gira en el sentido de las agujas del reloj

Del mismo modo, cuando se pulsa el botón de retroceso, comienza a girar en sentido contrario a las agujas del reloj. Para detener la rotación por completo, puedes pulsar el botón de parada

Circuito 2: Gestión del motor paso a paso con el microcontrolador 8051 y ULN2003

El segundo circuito de la aventura es la implementación de la gestión de un motor paso a paso utilizando el microcontrolador 8051 y el ULN2003. Como la matriz de transistores ULN2003 consta de siete salidas, puedes gestionar cada uno de los motores paso a paso unipolares y bipolares

En esta empresa, te presentaré cómo gestionar un motor paso a paso unipolar de 5 hilos utilizando el microcontrolador 8051 y la matriz de transistores ULN2003

Diagrama del circuito

La siguiente imagen muestra el diagrama del circuito para interconectar un motor paso a paso con el microcontrolador 8051 y el ULN2003

Control del motor paso a paso mediante el diagrama del circuito del microcontrolador 8051
Diagrama del circuito de gestión del motor paso a paso con el microcontrolador AT89C51

Piezas del circuito

  • Microcontrolador AT89C51
  • ULN2003A
  • Motor paso a paso
  • Cristal
  • Resistencia
  • Condensador

Diseño de circuitos

El circuito consta de un microcontrolador AT89C51, un ULN2003A y un motor. El AT89c51 es un microcontrolador doméstico CMOS de 8 bits de bajo consumo y alto rendimiento. Dispone de 32 cepas de E/S programables. Tiene 4K bytes de Flash programable y memoria borrable. Se conecta un oscilador de cristal externo en los pines 18 y 19 del microcontrolador. El motor se conecta al puerto2 del microcontrolador a través de un circuito integrado controlador.

El ULN2003A es un CI de conductor presente. Se utiliza para conducir el presente del motor paso a paso, ya que requiere más de 60mA de presente. Es una matriz de pares Darlington. Consta de siete pares de matrices Darlington con emisor generalizado. El CI consta de 16 pines, de los cuales 7 son de entrada, 7 de salida y el resto son VCC y Piso. Los 4 pines primarios de entrada se conectan al microcontrolador. En el método idéntico, se conectan 4 clavijas de salida al motor paso a paso.

El motor paso a paso tiene 6 clavijas. En estos seis pines, 2 pines están conectados a la disponibilidad de 12V y el resto están conectados a la salida del motor paso a paso. El Stepper gira con un ángulo de paso determinado. Cada paso de la rotación es una fracción del ciclo completo. Esto depende de los elementos mecánicos y de la metodología de conducción.

Como todos los motores, los motores paso a paso pueden tener un estator y un rotor. El rotor tiene un imán eterno y el estator tiene una bobina. El motor paso a paso fundamental tiene 4 bobinas con 90 niveles de paso de rotación. Estas 4 bobinas se activan dentro del orden cíclico. La infradeterminación te revela la trayectoria de rotación del eje. Hay estrategias totalmente diferentes para accionar un motor paso a paso. Algunos de ellos se definen a continuación.

Accionamiento por pasos completo En esta metodología, se energizan dos bobinas a la vez. Por lo tanto, aquí se activan dos bobinas inversas a la vez.

Accionamiento de medio paso En esta metodología, las bobinas se energizan alternativamente. Así, gira con un ángulo de medio paso. En esta metodología, se pueden energizar dos bobinas a la vez o una sola. Así, aumentará la variedad de rotaciones por ciclo. Se demuestra dentro de lo indeterminado.

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Vídeo de simulación de un circuito de motor paso a paso con 8051 y ULN2003

Aprende a trabajar con este circuito conductor de motor paso a paso?

  • Inicialmente, cambia en el circuito.
  • El microcontrolador comienza a accionar el motor paso a paso.
  • Puedes observar el giro del motor paso a paso
  • El motor paso a paso tiene 4 cables. Son de color amarillo, azul, carmesí y blanco. Éstos se activan alternativamente como se indica a continuación.
  • En la conducción a paso completo, utiliza la siguiente secuencia

Conducción de paso completo

  • Para accionar el motor en medio ángulo, utiliza la siguiente secuencia

Ángulo de medio paso

Ventajas del circuito controlador del motor paso a paso

  • Consume mucha menos energía.
  • Requiere una baja tensión de trabajo

Gestión del motor paso a paso Funciones

  • Este circuito puede utilizarse dentro de las funciones robóticas.
  • Se puede utilizar en funciones mecatrónicas.
  • Los motores paso a paso pueden utilizarse en unidades de disco, impresoras de matriz de puntos, etc.
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