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CAD - CAM - CNC => CNC (Control Numérico por Ordenador) - Hardware => Mensaje iniciado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 18:16

Título: Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 18:16
Hola amigos;

Hoy quiero hablar sobre un tema donde existen muchos mitos creados por intereses comerciales y propagados por la ignorancia del publico en general. Es el tema de los motores PAP unipolares (o conectados en configuración unipolar).

El motor PAP unipolar no es ni mejor ni peor que un motor PAP bipolar. Es exactamente el mismo. Todo depende de la forma en que sus enrollados internos van conectadas, algo parecido a motores trifásicos cuando son conectados en Delta o Estrella. Según el modo de conexión el motor presenta ciertas características que lo hacen comportarse de forma diferente.

El motor que es fabricado para su uso en configuración unipolar solamente tiene solo 5 cables. Los motores que pueden usarse como unipolar o bipolar serie tienen 6 cables.  Los motores que pueden ser conectados unipolar, bipolar serie o bipolar paralelo tienen 8 cables.

Hablemos de estos últimos porque son los que han dado pie a una serie de leyendas. Una de las leyendas dice que "un motor conectado bipolar paralelo ofrece un 40 % mas de torque que un motor en conexión unipolar" y "permite mayor velocidad".

Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jmllosa en 06 Mayo 2012, 18:29
muy interesante, sigue sigue.............jodio me has dejado a medias.......... :o .ereselmejor .bien
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 18:33
Continuación...

Las características del motor PAP vienen dadas por su construcción.

Estamos hablando de motores PAP modernos de tipo de imán permanente híbrido (Existen otros tipos de motor PAP como los de reluctancia variable, sincronico-hibrido y de tipo Lavet el cual se usa mucho en relojes mecanicos de bateria). En general un motor PAP de imán permanente híbrido es un caso particular de un motor sincrónico de corriente alterna sin escobillas (BLAC) con mayor cantidad de polos, o lo que es lo mismo, un motor sin escobillas de corriente directa (BLDC) con fuerza contra-electromotriz sinusoidal de un numero muy alto de polos (ver la nota mas adelante).

Los motores PAP pueden tener mas de 2 fases (que son los mas comunes), los hay de tres fases y de cinco fases. El mayor numero de fases los hace menos susceptibles a resonancias y de ahí su uso en la industria.

Las características que mas influyen sobre el torque y velocidad de rotación para un motor determinado son: resistencia e inductancia de los enrollados. El mismo motor conectado unipolar tiene una resistencia dos veces mayor que cuando es conectado en modo bipolar paralelo y la misma inductancia.  Un motor conectado unipolar tiene la mitad de resistencia que el conectado en forma bipolar serie y este ultimo tiene cuatro veces la inductancia que el mismo motor conectado de forma  unipolar.

Nota: Lo que se conoce como motor BLDC en general es un motor sin escobillas de corriente directa con fuerza contra-electromotriz de forma trapezoidal.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 18:53
continuación.

Hablemos ahora sobre las controladoras para poder explicar de donde salieron las leyendas.

La controladora usada para manejar un motor unipolar es menos costosa que la hecha para manejar un motor bipolar (esto es un hecho). Por que? porque necesita menos piezas para controlar la parte de potencia. Una controladora esta dividida funcionalmente en dos partes: parte de control (también llamada "translator" y la parte de potencia (que es la que maneja la corriente por los enrollados del motor).

Para una misma tecnología el translator usado para manejar un motor unipolar es exactamente el mismo que el usado para manejar un motor bipolar. Si la tecnología utiliza micro-pasos, el translator continua siendo idéntico. Si la tecnología utiliza control del "Decay" (Rápido o Lento) para mejorar el torque a bajas revoluciones, esto solo es posible en un motor bipolar porque en configuración unipolar solo existe un modo de " decay" (Rápido), así que en ese caso el unipolar es tecnologicamente un poquito mas sencillo, pero como el "translator" es integrado, no sale mas caro (para el fabricante) el usado para manejar el motor bipolar.

Así que la única diferencia esta en la parte de potencia. La controladora bipolar utiliza el doble de los conmutadores de potencia y de ahí su costo de fabricacion un poco mas elevado.

Las compañías que fabrican controladoras prefieren vender controladoras para motores bipolares porque son mas complicadas y el publico y resto de la industria esta dispuesto a pagar mas por ellas. El mercadeo de las controladoras bipolares creo la leyenda de que hablamos al decir medias verdades pero sacando el avance tecnológico en controladoras unipolares del contexto. O sea, es como comparar un modelo T de Ford (de principios del siglo pasado) con un Ferrari de este año.


continuara...
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 19:21
En que influyen la resistencia e inductancia de los enrollados en cada configuración?

Como ya hemos hablado el motor es exactamente el mismo. El torque dinámico del motor es directamente proporcional a la corriente que fluye por los enrollados. El torque estático llamado "holding torque" (cuando el motor esta parado) depende además de la posición angular del rotor con respecto a las piezas polares del estator. Es decir, en la posición de "detent" cuando la pieza polar esta situada frente por frente a un polo magnético del rotor existe mayor torque (el especificado por el fabricante como "holding torque") y es lo que provoca el movimiento característicos "por pasos" del motor cuando rotamos su eje manualmente (sin energizar el motor).

El torque dinámico es el que produce la rotación del eje del motor y no esta dado por la especificacion del fabricante ( que muy convenientemente, para el, especifica el "holding torque" el cual es un valor mayor que el torque dinamico que es lo que nos interesa fundamentalmente en aplicaciones de posicionado en CNC).

Para proporcionar un mismo torque seria necesario que el motor configurado unipolar tenga la misma corriente que el configurado bipolar paralelo. En ese caso, el motor conectado unipolar se calentaría el doble que el conectado bipolar paralelo porque su resistencia por fase es el doble.

Los motores PAP de tipo de imán permanente híbrido mueren por dos causas naturales (exceptuando desgaste de los rodamientos y el hecho de que algún avispado los trate de desarmar para ver que tienen dentro sin haber previamente cerrado el circuito magnético del mismo): Sobre-calentamiento y sobre-corriente.

El sobre calentamiento influye sobre la intensidad del campo magnético del rotor, al perderse intensidad de campo magnético (al llegar a la temperatura de Curie se pierde totalmente el campo magnético del imán) se pierde el torque.  La sobre-corriente satura el hierro de las piezas polares y tiende a de-magnetizar los imanes. Ambos factores presentes simultaneamente arruinan el motor PAP o reducen su vida útil extraordinariamente. Los motores PAP con imán permanente híbridos actuales utilizan imanes muy potentes hechos de "tierras raras" y son muy susceptibles a la temperatura porque su temperatura de Curie es bastante baja.

Continuara...
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 19:32
Volviendo al tema.
 
Lógica comercial: "Si el motor conectado unipolar se calienta el doble entonces no podemos manejarlo al mismo nivel de corriente que el bipolar paralelo y por ende no podrá alcanzar el mismo torque"

Esa falsa lógica es lo que ha confundido a muchos ingenieros.

Cuando se estudia el motor PAP nos damos cuenta de que:

Las características que ofrece el fabricante en su hoja de datos están medidas bajo condiciones de trabajo de laboratorio que no coinciden actualmente con la forma en que usamos los motores. Siendo el peor caso el uso de "Full Step" porque el valor pico de la corriente del motor (que es lo que se ajusta en la controladora) en modo "Full Step" coincide con el valor R.M.S. de la corriente (el calentamiento del enrollado es directamente proporcional al valor R.M.S. de la corriente y no a su valor pico)

Los valores máximos especificados por el fabricante del motor son para este caso ("Full Step").

(Hasta aquí no vemos luz al final del camino... pero tengan paciencia...)

Continuara....

Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jozsef en 06 Mayo 2012, 19:38
seria interesante desarrollar un pequeño banco de pruebas sencillo pero efectivo.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 19:55
Por que es bueno usar micro-step?

El uso de micro-pasos nos permite controlar las oscilaciones del rotor del motor PAP alrededor de su punto de equilibrio o "detent" estas oscilaciones ocurren en cada paso del motor. Las oscilaciones de que hablamos son lo que alimenta (o proporciona energia a) la resonancia mecánica natural del motor (y conjunto motor-carga) y provoca la perdida de torque a ciertas velocidades. Este es un problema inherente al propio principio de funcionamiento del motor y no se puede evitar pero puede ser atenuado si los pasos del motor se hacen en incrementos pequenos y de esa forma se evita que el motor llegue a la posición de "detent" con una aceleración o velocidad muy grandes.

No es nuestro objetivo ahora hablar sobre medidas anti-resonacia. Baste decir que utilizar el modo micro-step reduce considerablemente las resonancias y por ello es recomendable su uso.

Volviendo al tema. Si el motor no es manejado en modo "Full Step" existe una diferencia en el calentamiento del mismo, el calentamiento es proporcional al valor R.M.S. de la corriente y en modo micro-step la corriente tiene una forma casi-sinusoidal por lo que el valor pico de la corriente es 1.41 veces mayor que el valor R.M.S. de la misma. AHA!!

Eso significa que una controladora unipolar que use modo "micro-step" y que compense automáticamente el ajuste de la corriente pico para el modo "Full Step" puede tener y de hecho obtiene el mismo torque que una controladora bipolar "micro-step" manejando el motor en modo "bipolar-paralelo". Es decir, podemos incrementar el valor de la corriente pico en modo unipolar en un 40% hasta obtener el valor especificado para "bipolar Paralelo" sin exceder la temperatura limite del motor.

Bajo estas condiciones (micro-step) y utilizando la tecnología de controladora unipolar adecuada no hay diferencia ni en torque ni en velocidad máxima obtenible.

continuara...
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 20:17
muy interesante, sigue sigue.............jodio me has dejado a medias.......... :o .ereselmejor .bien

Perdona. No te conteste anteriormente porque no queria perder el hilo de la explicacion.

Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 20:38
Que es deseable en una controladora unipolar micro-pasos con compensación R.M.S.?

1. - Modo Micro-pasos, por supuesto, de lo contrario no proporciona ninguna ventaja tecnológica ni de torque.
2. - Reducción de la corriente cuando la controladora esta inactiva. Esto de debe a que cuando la controladora esta inactiva es cuando mas se calienta debido a que la corriente en sus enrollados es una pura corriente continua (valor pico= valor r.m.s.) si reducimos la corriente a un valor menor (donde el "holding torque" permita que no  se pierda la posicion del rotor) disminuimos el calentamiento del motor. El valor de corriente (de reducción) puede ser el 50% o el 68% del valor pico prefijado dependiendo del fabricante y los requerimientos del usuario.
3. - Cambio de forma de la referencia de corriente según la velocidad. Esto compensa contra la degradación de la forma de onda sinusoidal en la corriente del motor frente a la velocidad debido al efecto de la Fuerza Contra Electromotriz sobre el voltaje efectivo en el enrollado (disminución del voltaje efectivo). Lo que produce un cambio de modo de trabajo de la controladora (cambiando de modo control de corriente a modo de control de voltaje).
4. - Compensación activa contra resonancia (electrónica). En este caso no es necesario que tenga cambio de forma de onda de referencia.
5.- La compensación de valor pico a r.m.s. debe ser de forma automática en la controladora. Controladoras que no tengan esta compensación no cumplen con el requisito para poder aumentar el torque.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 21:00
Hablemos ahora sobre la velocidad máxima de un motor PAP.

Se considera velocidad máxima obtenible a aquella velocidad donde el torque es reducido de tal forma que no existe torque adicional que permita incrementar la velocidad (o sea, que provoque una aceleracion). El torque vs velocidad es reducido por el incremento de la fuerza contra-electromotriz y el efecto de la constante L/R sobre la forma de onda de corriente del motor. Este ultimo efecto se reduce al aumentar el voltaje de la fuente de alimentación del motor (respetando el limite dado por el fabricante de la controladora y por supuesto, el limite de voltaje soportado por el aislamiento del motor).

Como la inductancia en conexión unipolar es la misma que la del enrollado del motor en conexión bipolar paralelo; No existe diferencia en velocidad máxima aun cuando no se use compensación de corriente pico a r.m.s.. Esto se debe a que en ese rango de velocidades la corriente del motor no es una corriente sinusoidal sino que tiene mas bien una forma de onda de  diente de sierra cuyo valor pico esta determinado por la frecuencia de pasos (equivalente full-step) del motor, el voltaje de la fuente de alimentación y la inductancia del enrollado. La influencia de la resistencia del enrollado es practicamente despreciable si el voltaje de la fuente de alimentación es lo suficientemente grande comparado con el especificado para el motor (> 20 veces). Se asume que el control de corriente en la controladora es por modulacion del ancho del pulso, o sea, que es una controladora con control de corriente tipo "chopper". Existen controladoras micro-pasos lineales (es decir, que no son conmutadas) pero no logran alcanzar grandes velocidades por la limitacion dada por el calentamiento de los transistores de potencia, estas controladoras funcionan bien (sin efectos de resonancia) para motores que consuman menos de 1.5 Amperes por fase y fuentes de alimentacion de 12 voltios o menos.
 
Conclusión

No hay que repetir como un papagayo las falacias comerciales. Debemos investigar profundamente el origen de estas leyendas para poder beneficiarnos con soluciones mas baratas a nuestros problemas y adquirir conocimiento. Una controladora unipolar micro-pasos (de ultima tecnologia) puede ser construida por Usted mismo de forma bastante fácil si usted tiene un conocimiento básico de electrónica o un amigo que lo tenga y unas cuantas herramientas para el trabajo electrónico.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 21:14
seria interesante desarrollar un pequeño banco de pruebas sencillo pero efectivo.

Un banco de pruebas es lo suficientemente fácil de hacer:

1 .- Tornillo de banco plástico para montar el motor de forma que no haya disipacion de calor en el soporte.
2.- PC Mach3 con salida de puerto paralelo (o un generador de pulsos que llegue a 100 Khz)
3.- Cable de impresora de puerto paralelo
4.- Controladoras a comparar
5.-  Fuente de alimentación que permita ajuste desde 24 voltios a 60 voltios como mínimo y proporcione 5 Amperes como mínimo
6.- Motor PAP de 8 cables.
7.- Un pequeño "fly-wheel" para conectar al eje del motor y un tacometro.
8.- Un termometro con sensor que pueda ser pegado al cuerpo del motor.
9.- Un lapiz laser y una aguja hipodermica de calibre grueso (0.8  a 1 mm), la aguja sirve como colimador del haz de luz.

Aquí hay vídeos del sistema que yo utilice hace años para probar las controladoras (no se fijen en el reguero):

Mardus-Kreutz Unipolar Micro-Stepper Test (http://www.youtube.com/watch?v=y6BS4B3yT54&feature=relmfu#)
Mardus Kreutz Test # 2 (http://www.youtube.com/watch?v=prsGonvYwNY&feature=relmfu#)

Comprobación de la precisión angular de los micro-pasos:
"Mardus Kreutz" Unipolar Micro-Stepper Test # 3 (http://www.youtube.com/watch?v=ghUNdTDp69s#)

Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: carpin en 06 Mayo 2012, 21:32
Muchas gracias Kreutz por el aporte, es un placer leerte.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 21:46
Muchas gracias Kreutz por el aporte, es un placer leerte.

Gracias a ustedes por tomarse la molestia de leerlo. Yo se que mi español técnico no es muy bueno y les agradezco que me corrijan las faltas y traduzcan los términos en ingles que no se como traducir..

Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 06 Mayo 2012, 22:03
Por que no se puede incrementar el torque en bipolar paralelo de la misma forma que hicimos en unipolar?

Si este fuera el caso la leyenda se convertiría en una realidad pero...

La especificación de corriente máxima para configuracion bipolar-paralelo depende de las características del laminado de acero al silicio del estator del motor y la forma fisica de las piezas polares,  fundamentalmente de la intensidad pico del campo magnético a partir del cual se satura el laminado. También influye el valor del campo magnético creado en la pieza polar (que es contrario al producido por el imán del rotor y tiende a de-magnetizarlo). Por esta razon no podemos exceder nunca este valor de corriente sin peligro de dañar el motor.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: TALADRINO en 07 Mayo 2012, 00:23
muchas gracias Kreutz, da gusto aprender de tu sabiduría, lo digo no solo por este post sino por todos los aportes que has echo en varios foros. .bien te seguimos atentamente y a la espera de mucho mas.


saludos y mil gracias
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 07 Mayo 2012, 00:40
muchas gracias Kreutz, da gusto aprender de tu sabiduría, lo digo no solo por este post sino por todos los aportes que has echo en varios foros. .bien te seguimos atentamente y a la espera de mucho mas.


saludos y mil gracias

No hay de que. Es un placer poder servir de ayuda aunque estemos distantes.

Yo aprendo diariamente de la experiencia de cada uno de ustedes que aporta algo en los foros a los que asisto. Incluso de los que asisten haciendo preguntas porque a veces tienen las mismas dudas/problemas que yo y alguien puede dar una solución mucho mas efectiva o económica que las que se me pueden ocurrir a mi o pudiera encontrar en internet.

Esa es la gran ventaja de los foros y este especificamente tiene un nivel muy bueno, además de que aquí practico el español que de otra forma no lo escribo nunca aunque lo hablo porque Miami es como una extensión de America Latina y en muchos establecimientos ni siquiera hablan ingles.

Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jmllosa en 07 Mayo 2012, 07:20
voy a tener que leer varios cientos de veces todo esto a ver si consigo entendeerlo  ;D , es mas informacion de la que mi cerebro es capaz de procesar  :o , pero desde luego se agradece y tranquiliza tener en el foro alguien que aparte de saber comparte sus conocimientos  .ereselmejor .palmas .bien



en este foro veo que todos compartis lo poco o mucho que sabeis, he estado en otros foros que habia mucho "Guru" y que no echaban una mano ni asi los matasen, al menos ese creo que es el espiritu de un foro como este gracias a todos por compartir   .palmas .palmas .palmas .palmas .bien .brinda

saludos, Jose.

PD: Kreutz, te odio, ahora ya no se si poner mis motores en bipolar o unipolar  :o ;D :-[
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: tio_gil en 07 Mayo 2012, 09:36
Kreutz, nota sobre 10: 20 !!!  .bien .bien .bien .bien .bien .palmas .palmas .palmas .palmas
Y ya lo único es que comentes lo del bipolar serie o paralelo (cuando tienes las bobinas independientes) ... para que lies un poco más a jmllosa (ji,ji,ji)
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jobolo en 07 Mayo 2012, 09:46
Aunque de motores sé lo mismo que una cabra poner "guevos",  .confuso2  me he quedado patidifuso  .baba .baba .baba y con tu disertación escrita te has superado, Kreutz  .palmas
Saludos.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: dedalo1111 en 07 Mayo 2012, 10:20
Hola, os dejo un enlace interesante de un fabricante de motores (no de controladoras).

http://www.nmbtc.com/step-motors/engineering/drivers-and-winding-configuration.html (http://www.nmbtc.com/step-motors/engineering/drivers-and-winding-configuration.html)

Salu2
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jmllosa en 07 Mayo 2012, 10:23
Kreutz, nota sobre 10: 20 !!!  .bien .bien .bien .bien .bien .palmas .palmas .palmas .palmas
Y ya lo único es que comentes lo del bipolar serie o paralelo (cuando tienes las bobinas independientes) ... para que lies un poco más a jmllosa (ji,ji,ji)

 >:( >:( a que voy a Madrid y te freso el casco contigo dentro............ ;D ;D ;D
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: tio_gil en 07 Mayo 2012, 10:31
pero te tienes que traer el refrigerante de Requena (para ser más exactos de Bodegas Benito). Es que si no, la cabeza no se refrigera "convenientemente". ;D ;D
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Octavio en 07 Mayo 2012, 11:38
Muy buena tu exposición y muchas gracias por todo el trabajo que has realizado

Saludos: Octavio
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jmllosa en 07 Mayo 2012, 12:11
pero te tienes que traer el refrigerante de Requena (para ser más exactos de Bodegas Benito). Es que si no, la cabeza no se refrigera "convenientemente". ;D ;D

tienes razon, que a palo seco no se fresa bien, no salen bien las "curvas"......... :o  .brinda
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: cerato007 en 07 Mayo 2012, 13:29
sencillamente: excelente post. muchísimas gracias por el aporte
saludos .bien
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: forane en 07 Mayo 2012, 13:31
Habría entonces que fabricar/desarrollar unos drivers de potencia para estos motores unipolares. Hice pruebas con integrados hoy obsoletos (no recuerdo ahora la notación) y unos transistores TIP-120, pero de micropasos nada de nada. ¿Algún esquema bueno?

Pepe.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: dedalo1111 en 07 Mayo 2012, 13:48
Yo diseñé para mi FDC4 (http://tallerdedalo.es/web/FDC4) la controladora reciclando unos drivers unipolares con PWM sacados de una fotocopiadora (STK672-110 (http://www.audiolabga.com/pdf/STK672-110.pdf)), y bueno... bien, pero no para tirar cohetes.

De todas formas, hay una cosa que no me cuadra... en unipolar solo hay medio bobinado activo cada vez (la toma central y uno de los extremos de la bobina), por lo cual no veo como puede igualar el par del bipolar que usa la bobina completa punta-punta. Y en cualquier caso, cuando la electrónica estaba más en pañales, los drivers unipolares tenian una razón de ser por la complejidad... pero hoy en día no veo que sea un factor determinante.

Este post es de un fabricante de motores y si sostiene que hay diferencias >40% entre unos y otros (final de la página).

http://www.nmbtc.com/step-motors/engineering/drivers-and-winding-configuration.html (http://www.nmbtc.com/step-motors/engineering/drivers-and-winding-configuration.html)


Salu2
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: tio_gil en 07 Mayo 2012, 14:58
Los driver que se usaban antes "a patadas" eran los SAA1027 para los unipolares (las máquinas tragaperras los usaban mucho junto con el ULN2003 o el ULN2008)
Estoy preparando una demo para una seminario que se celebra la próxima semana en Madrid donde hago una simulación precisamente de este controlador.

EL típico de bipolar es el L297 (de sgs). Normalmente la gente le añade después la etapa de potencia con un L298. Esto es con dos piezas. Luego está la solución todo en uno (que montan muchas asiáticas. En los varios hilos de los que tenemos aparece)

Si usan un L297 y añades luego la parte de potencia pero de forma "discreta" (un buen driver de mosfet + mosfet "chachi") tienes una solución óptima

Otra cosa es si ya metemos un micro, una FPGA o lo que sea. Pero la parte de potencia, lo comentado anteriormente.

En mi caso, las controladores son con micro y luego llevo drivers de mosfet (IR2110) + mosfet (mínimo un IRF540N o un IRFZ44) y ya exquisiteces como los IRFB3207, IRL3705, IRFB4310... según tensión máxima a manipular
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 07 Mayo 2012, 20:55
.....................................................................
De todas formas, hay una cosa que no me cuadra... en unipolar solo hay medio bobinado activo cada vez (la toma central y uno de los extremos de la bobina), por lo cual no veo como puede igualar el par del bipolar que usa la bobina completa punta-punta. Y en cualquier caso, cuando la electrónica estaba más en pañales, los drivers unipolares tenian una razón de ser por la complejidad... pero hoy en día no veo que sea un factor determinante.

....................................
Salu2

Debido a esto de que hablas es por lo que la resistencia del enrollado en bipolar paralelo es la mitad de la unipolar. No es que utilice de extremo a extremo de la bobina, lo que sucede es que cada enrollado es hecho con hilo doble. En bipolar paralelo los dos hilos se conectan en paralelo, en unipolar se usa uno solo de los hilos a la vez (el otro se utiliza cuando se va a cambiar la polaridad ) entonces, como tiene la mitad del área transversal de cobre para conducir la corriente, su resistencia es el doble (la longitud de los dos hilos es la misma). El numero de vueltas en la bobina es el mismo en conexion unipolar y bipolar-paralelo.

Debido a que la resistencia es el doble se calentaría el doble con el mismo valor de corriente como ya hemos explicado. Pero  para el mismo valor de corriente (en ambos casos) se produce el mismo valor de intensidad de campo magnético que es lo que produce el torque. Por eso es que podemos usar este hecho y el valor r.m.s. de la corriente a nuestro favor para poder obtener un 40 % mas de torque en configuración unipolar e igualar al torque producido en configuración bipolar.

Los fabricantes de motores PAP no están al tanto de los avances tecnológicos en otras áreas, ellos también repiten estos dogmas como papagayos. Al final los motores son los mismos y las ventas no cambian aun si proporcionan esta información.

A principios de los años 80 solo se empleaban controladoras de tipo unipolar y bipolar con modos "full-step" y "half-step",  los motores de pasos se empleaban en mayor cantidad en impresoras y aparatos industriales,  poco a poco su uso aumento a la par que las controladoras de  discos duros y disco flexibles (floppy drives) se hicieron populares con la aparición de los PC. De esa época son los "chips" como el L297 y L297A así como el L298. También un poco a mediados de los 80 aparecieron chips como el L6203. De esa época es el mito de los motores unipolares como menos capaces. La tecnología para manejar los motores unipolares era muy simple y no hacia falta desarrollar un "translator" especifico para ellos, el diseño de etapas de potencia integradas para el uso en impresoras fundamentalmente hizo que se desacreditara al motor unipolar en aras de vender mas "chips"... eso continuo con la aparición de los circuitos integrados de Allego y otras firmas en los 90 los cuales ya incluían el translator y la  etapa de potencia en un solo chip.


Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 07 Mayo 2012, 21:20
Habría entonces que fabricar/desarrollar unos drivers de potencia para estos motores unipolares. Hice pruebas con integrados hoy obsoletos (no recuerdo ahora la notación) y unos transistores TIP-120, pero de micropasos nada de nada. ¿Algún esquema bueno?

Pepe.

Ya están diseñados y además pueden ser transformados a tu gusto si deseas experimentar y conoces algo de programacion. Hay dos diseños que permiten hacer uso de esta tecnología, uno es lineal (Linistepper) cuyo firmware no esta especificamente adaptado pero puede ser modificado. El otro es un diseño que hice hace años el cual permite usar motores unipolares de hasta 8 amperes por fase a 80 voltios (aunque hay alguien que lo ha modificado y usado a 100 Voltios con motores de 20 Amperes por fase). Si me permiten ( si alguien lo solicita) puedo poner los esquematicos, archivos gerber, "firmware"  y codigo fuente a su disposición (gratis) por si desean construirlos ustedes mismos. Aclaración: Yo no estoy vendiendo ni controladoras, ni tarjetas (pcbs), ni piezas y mucho menos motores.

He aquí algunas fotos de los prototipos de las etapas de potencia M-K (de hace algunos años):

https://picasaweb.google.com/lh/photo/nkhdlXY0hP8B6caUTwf08tMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/nkhdlXY0hP8B6caUTwf08tMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

https://picasaweb.google.com/lh/photo/4l2sN-pEAQyQa05FYUXtptMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/4l2sN-pEAQyQa05FYUXtptMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

https://picasaweb.google.com/lh/photo/k4Aqw9Pt80oKw9G1vyzvCNMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/k4Aqw9Pt80oKw9G1vyzvCNMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

https://picasaweb.google.com/lh/photo/O4vScLvKcr9tLVcfcmUDIdMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/O4vScLvKcr9tLVcfcmUDIdMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

https://picasaweb.google.com/lh/photo/M6A1o5vEpkVMlW0ePh6by9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/M6A1o5vEpkVMlW0ePh6by9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

https://picasaweb.google.com/lh/photo/NELE25BypqJqg9lun6DSP9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/NELE25BypqJqg9lun6DSP9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

https://picasaweb.google.com/lh/photo/hJkRueHlHEgS69j2fhVNc9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/hJkRueHlHEgS69j2fhVNc9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

https://picasaweb.google.com/lh/photo/WHe8cvqAxIrM9esq9LZrb9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/WHe8cvqAxIrM9esq9LZrb9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

En la siguiente foto se aprecia la disposicion de los Mosfets de potencia en el disipador de calor improvisado. Ya no se usan esos Mosfets en especifico por razones que explico en el hilo original cuando se hizo el diseño.

https://picasaweb.google.com/lh/photo/X_0EJ-GIHJ8DVBxRD_mrCNMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/X_0EJ-GIHJ8DVBxRD_mrCNMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

Fotos del ensamblaje del prototipo del "translator" en tarjeta perforada:

https://picasaweb.google.com/lh/photo/mwebVsKunr87fY5Kqz_sitMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/mwebVsKunr87fY5Kqz_sitMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

https://picasaweb.google.com/lh/photo/71e2VUs1Tdt9Ze5sYygV2dMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/71e2VUs1Tdt9Ze5sYygV2dMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

Esta foto es de un prototipo de un amigo:

https://picasaweb.google.com/lh/photo/fW6_USPLw6W46oTeJwxmU9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink (https://picasaweb.google.com/lh/photo/fW6_USPLw6W46oTeJwxmU9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink)

Este video muestra las controladoras en accion manejando un router a 300 pulgadas por minuto:


Kreutz-4 PC Interface with Mardus-Kreutz Unipolar Micro-Stepper Boards (http://www.youtube.com/watch?v=U0BDdWLkL8M#)

Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 07 Mayo 2012, 21:47
.............................Y ya lo único es que comentes lo del bipolar serie o paralelo (cuando tienes las bobinas independientes) ... ..........................

Aunque se sale del tema un poco no es bueno dejar cabos sueltos, aquí va.

SOBRE LA CONFIGURACION BIPOLAR-SERIE:

Como he hablado anteriormente el enrollado (en los motores PAP de 8 cables) se hace utilizando doble hilo de cobre barnizado. Al finalizar el enrollado cada extremo de los hilos (dobles) es conectado independientemente y sacado al exterior. De esa forma se pueden conectar en forma unipolar, bipolar-paralelo o bipolar serie. La mayoría de los usuarios los conectan en forma bipolar-paralelo o unipolar.

Desventajas: En caso de conexión bipolar serie la resistencia por fase es el doble de la resistencia en modo unipolar y 4 veces la resistencia del modo bipolar paralelo. La inductancia de los enrollados es 4 veces la inductancia en modo bipolar paralelo o unipolar.

Ventajas: El modo bipolar serie permite utilizar controladoras bipolares de baja corriente para manejar los motores pero el torque máximo sera menor incluso que el especificado para motor unipolar a altas velocidades si se usara la misma fuente de alimentación.

Solución: Si se usan fuentes de alimentación del doble del voltaje que el usado para bipolar-paralelo puede alcanzar la misma velocidad con el mismo torque.

Conclusión: Para obtener las mismas prestaciones en configuración bipolar-serie que en configuración bipolar-paralelo es necesario una controladora que sea capaz de entregar la mitad de la corriente que en modo bipolar-paralelo pero debe trabajar al doble del voltaje



Saludos,

kreutz

Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 08 Mayo 2012, 23:01
Vibración y Resonancia

Aunque no pretendo hacer de este tema un tratado vamos a hablar un poco de como controlar este problema desde el punto de vista de diseño básico.

Cuando un motor PAP hace un movimiento de una posición al próximo paso el rotor no para al llegar a la posición final sino que continua su movimiento pasando la posición final ("overshoot") para luego retornar hacia ella, esto se realiza en una serie de ciclos amortiguados hasta que finalmente llega a la posición de equilibrio. Esta oscilación ocurre con cada paso del motor y es inherente a su diseño.

Cuando el motor no tiene carga esta oscilación es mayor puesto que solo depende de la amortiguación inherente a su construcción y el rozamiento en sus rodamientos y provoca vibraciones en el motor en su totalidad. El problema se acrecienta cuando todavía no se ha llegado a la posición de equilibrio y llega un comando para moverlo a una nueva posición. Dependiendo de la fase entre el nuevo comando y la posición, sentido de rotación y velocidad del rotor en ese momento, el motor puede quedarse totalmente parado  ("stalling") o  perder (o ganar pasos), es decir, puede saltar pasos.

Desde el punto de vista de diseño mecánico el hecho de añadir carga al motor puede mejorar o empeorar esta situación. Si el motor es cargado de forma apropiada la situación mejora porque la carga ayuda a amortiguar la oscilación pero para ello se requiere que la misma este entre un 30% y un 70% del torque que el motor puede entregar y que la relación entre el momento de inercia del rotor y la carga este entre 1:1 y 1:10. Para movimientos rápidos y de poca longitud debe estar entre 1:1 y 1:5 (pero mientras mas cercana a 1:1 este mejor).

Continuara...
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 08 Mayo 2012, 23:13
Resonancia y perdida de pasos.

Un motor PAP puede perder o ganar pasos en múltiplos de 4 "full-Steps", o lo que es lo mismo, en múltiplos de la posición angular entre polos del motor (360 grados/ 200 = 1.8 grados o 360/400 = 0.9 grados para los motored PAP de imán permanente híbridos mas comunes). Si el numero de pasos perdidos no es múltiplo de 4 el problema puede tener otra causa.

Las formas mas fáciles de reducir problemas de vibración o resonancia son:

1.- Un buen diseño: Un motor de mayor tamaño o torque que el requerido puede provocar un problema mayor. A veces se requiere usar reductores entre el motor y la carga para adaptar la inercia del la carga reflejada al motor. Una caja reductora ("gearbox") reduce la inercia reflejada en proporción al cuadrado de la relación de reducción. Eliminar el "backlash en la transmisión de movimiento.
2.- Variar el voltaje del motor o aumentar o disminuir un poco la corriente del mismo puede solucionar el problema.
3.- Usar aceleración adecuada para evitar estar mucho tiempo trabajando en el rango de velocidades en el que se sabe que se producen resonancias (o sea, pasar por las velocidades a las que se producen resonancias lo mas rápido posible).
4.- Usar micro-pasos para hacer cada "escalón" mas reducido y disminuir la energía de las oscilaciones.
5.- Usar "Stepper-Dampers" mecánicos.
6.- Usar controladoras con reducción electrónica de resonancias .
7.- Usar acoplamientos elásticos sin "backlash".
8.-Usar motores PAP especialmente diseñados para micro-pasos. Estos motores tienen menor distorsión de la curva sinusosidal de torque vs posición angular y por tanto producen menos vibración.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: homer3 en 10 Mayo 2012, 11:34
Menudo crack😃😃😃😃gracias porcompartir toda esta informacion
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jozsef en 10 Mayo 2012, 17:12
cuando me pase la borrachera de info veré que hago
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 11 Mayo 2012, 15:58
Potencia máxima del motor

La potencia máxima que entrega un motor PAP depende del voltaje de la fuente de alimentación y de la inductancia de sus bobinados.

P == Vm / Sqrt (Inductance)

donde:
==  es proporcional
Vm = voltaje entregado al motor
P = potencia
Sqrt(Inductance) = Raíz cuadrada del valor de la inductancia de los enrollados

Como la inductancia de los enrollados es la misma para conexión unipolar que para conexión bipolar-paralelo, podemos decir que la potencia desarrollada en el motor es también la misma.

En el caso de conexión bipolar-serie, usando la misma fuente de alimentación, la potencia seria solo la mitad porque tiene 4 veces la inductancia del motor conectado en bipolar-paralelo pero  SI SE DOBLA EL VOLTAJE DE LA FUENTE DE ALIMENTACION  LA POTENCIA MECANICA ENTREGADA SERIA LA MISMA.

Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Valen en 13 Mayo 2012, 23:34
Muy interesante kreutz. Últimamente no tengo mucho tiempo para navegar por el foro,  y no había visto este hilo.  .bien .bien .bien
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 14 Mayo 2012, 01:57
Muy interesante kreutz. Últimamente no tengo mucho tiempo para navegar por el foro,  y no había visto este hilo.  .bien .bien .bien

Gracias, veo que poner los puntos finales a tu controlador de motores de DC te mantiene ocupado. Muy buen trabajo, te felicito de nuevo.

Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 16 Mayo 2012, 18:39
MAXIMO VOLTAJE DE LA FUENTE DE ALIMENTACION RECOMENDADO

Hemos visto que para una controladora de motores PAP que regula la corriente por conmutación (PWM o tipo "Chopper") es necesario que el voltaje de la fuente de alimentación sea mucho mayor que el especificado en la hoja de datos del motor. Eso se debe a que es necesario "empujar" la corriente "en contra" del efecto producido por inductancia del enrollado para decirlo de forma simple.  Eso permite elevar la velocidad máxima y el torque producido a velocidades medias y altas. Ahora bien, hasta cuanto valor de voltaje es beneficioso?

Primero debemos aclarar que al elevar el voltaje el motor tiende a calentarse mas debido al efecto que la frecuencia de conmutación sobre las corrientes de fugas en el laminado del mismo. El factor de calentamiento es cuadrático, es decir, que es proporcional al cuadrado del voltaje de la fuente de alimentación. O sea, que aumentan las perdidas en el laminado del motor lo que se suma al efecto de calentamiento producido por la resistencia inherente al enrollado.

Se ha probado que para un motor cuadrado tipo Nema 23 el máximo valor permisible, sin exceder los 85 grados centígrados de temperatura máxima, es 32 veces la raíz cuadrada de su inductancia.

Vmax = 32 * SQRT (inductancia)

donde SQRT =  raíz cuadrada.
y la inductancia expresasa en mH (mili-Henry)

85 grados centígrados es una temperatura bastante grande ( que no se soporta al tocarlo con la mano) pero un motor PAP realmente esta especificado para trabajar a esta temperatura. El valor máximo empírico de que hablamos fue hallado para un motor "sin disipador de calor".

Debido a que la vida útil del motor se dobla por cada 10 grados centígrados de reducción de temperatura, el máximo valor que yo recomiendo es de 25 veces la raíz cuadrada de la inductancia, siempre y cuando este valor sea  al menos un 20% menor que el especificado como máximo voltaje de trabajo de la controladora.

Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Tou en 04 Julio 2012, 01:02
Para mi este tema es muy denso pero te agradezco la información para el que pueda aprovecharla  .bien .brinda

He leído tambien las bondades de estos motores unipolares en tus hilos de cnczone acerca de la controladora Mardus-Kreutz que teneis colgada ¿opensource?

Hay vídeos en youtube con routers a altas velocidades que la usan y parecen suficientes para una máquina de hobby como la OptimumBf20L vario /Grizzly G0704

Mi primera pregunta, es directa y sin vergüenza:

¿Esto me lo puedo "fotocopiar" en casa y ensamblar para mi uso personal?  .confuso2  .baba


Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jozsef en 04 Julio 2012, 02:59
kreuts te felicito por el trabajo y la dedicación, hoy por hoy para mi es como contar plata delante de los pobres, eso no quita para nada que en el futuro sea de gran utilidad, te mando un saludo desde bsas.arg.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 04 Julio 2012, 20:55
...... ¿Esto me lo puedo "fotocopiar" en casa y ensamblar para mi uso personal?  .confuso2  .baba

Hola;

Desde luego. Incluso, si deseas, puedes hacerlas y ponerlas a la venta sin problemas. La información completa esta disponible incluyendo código fuente (gratis) solo tienes que enviarme un mensaje con tu dirección de e-mail para enviar los archivos. El propósito de ese diseño fue hacer la tecnología accesible a todos.

Saludos,

kreutz
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Tou en 05 Julio 2012, 00:38
 .yupi .ereselmejor Esto me parecía entender, pero mejor aclarado por el coautor  .palmas
Otra cosa importante:

¿cuales serían los motores ideales para esta placa? Amperios y nombre "clave" para buscar en ebay o similares  :P

En realidad yo en electrónica soy totalmente ignorante; me comentaba un compañero del foro hace poco que es más fácil de lo que parece: transferir a la placa e ir pinchando y soldando según esquemas. A ver que me sale como primer proyecto electrónica ;D

Leyendo lo del código fuente entiendo que tambien hay que programar una "cucaracha" ¿esto complica mucho el proyecto?

¿Qué equipamento sería totalmente imprescindible para llevarlo a cabo?
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: ivanovich031 en 05 Enero 2014, 07:03
Hola!
Me gustaria conseguir los planos de fabricación, los he buscado pero no los encuentro. Alguien los tendrá para que me los envie
porfas
De antemano gracias
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Octavio en 05 Enero 2014, 09:48
Que planos de fabricación son los que buscas?
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Borsalino en 05 Enero 2014, 10:07
¡Buenos Días! Este es uno de los hilos, que dan el carácter y nivel a este Foro.Me tomo la libertad de felicitaros a todos.Y me enorgullece la pertenencia al mismo.¡Muchos Reyes!
Título: Motores Paso a Paso. Micro-pasos. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 24 Abril 2015, 21:26
Hace años que no contribuyo a este tema pero considero que no seria bueno comenzar un nuevo tema hablando de los mitos sobre Micro-pasos en motores PaP, sobre todo porque lo que voy a exponer esta muy ligado al espíritu de este hilo.

Continuara...
Título: Re:Motores PAP. Micro-pasos. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 24 Abril 2015, 21:52
Cuando se habla de Micro-pasos en un motor paso a paso (de tipo iman permanente híbrido, que son los que mas se emplean en la actualidad) la mayor parte de las personas (incluso muchos ingenieros) se imagina la panacea de obtener una resolución por paso casi infinita con solo reducir el tamaño de los pasos en la controladora que controla su motor paso a paso. De ahí que piensen que teniendo un motor de 200 pasos por revolución, o sea, 1.8 grados por paso, si se trabajara a 4 micro pasos  se obtendrían  1.8/4 grados por micro-paso (4 x 200 = 800 micro-pasos por revolución) y así pudiera obtener hasta 1.8/256 grados por paso (256 x 200 = 52,200 micro-pasos por revolución)......... Que maravilla!!  .yupi

Los fabricantes de controladoras, por su parte, contribuyen al mito de que hablamos porque es la forma de atraer incautos a comprar sus productos con el canto de sirena del "aumento de resolución" con el aumento del modo micro-paso, que creen (a veces ciegamente) que pueden obtener.


Solo que la realidad es otra.....no pueden estar mas equivocados!!

El verdadero problema, que no explican al usuario, es que al aumentar el numero de micro-pasos por paso completo disminuye el torque por micropaso. Es decir que teóricamente aumentan la resolución pero pierden precisión!!. El segundo problema es que el circuito magnético entre posiciones de "detent" que corresponden a posiciones de paso completo, es no lineal, por lo que el torque en ese intervalo no es proporcional a la posición angular del rotor.

En la practica ningún motor PaP tiene una curva de torque frente a posición angular de forma sinusoidal debido a la presencia de armónicos superiores que hacen que esa curva se distorsione. Uno de los problemas fundamentales lo introduce el torque de "detent", que es el torque necesario para separar el rotor de su poción de equilibrio cuando las piezas polares se encuentran alineadas con los polos magnéticos del rotor. Ese torque crea un "ripple" sobre la curva de torque vs posición del rotor y ese "ripple" es el causante de vibraciones periódicas, que en algunos casos, contribuyen a las resonancias inherentes al motor y la perdida de pasos.

continuara...
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: borondes2010 en 24 Abril 2015, 21:57
 MAESTRO  .ereselmejor con tu permiso me siento por aqui..creo que algunos con este tema se van a tirar por el atico sin paracaidas...ja ja ;) buen aporte..seguire muy atento a tus clases..aunque mas que nada por cultura personal y tambien para taparle la boca a algunos que no paran de decir tontadas :-X..desde que me e pasado al lado oscuro de los servomotores  no quiero saber casi nada de motores paso a paso.. .brinda
Título: Re:Motores PAP. Micro-pasos. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 24 Abril 2015, 22:09
Ja, Ja.....sobre el "lado obscuro de los servomotores" ........ de eso quizás escriba algo en el futuro, ahí también tenemos algunos mitos que destruir.

Saludos,
Título: Re:Motores PAP. Micro-pasos. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 24 Abril 2015, 22:09
Grafica del torque incremental por modo Micro-paso (en %) donde 100% es el valor del torque en modo Paso Completo
Nota:
Micro-paso por paso completo   Paso Completo
1........................................................1
2 ............................................... Medio-paso
4................................................. 1/4 paso
etc

Para aquellos que quieren profundizar un poco y no temen las matemáticas, la siguiente gráfica fue obtenida a partir de la formula:

Tmp = 100 *Sen (90/N)

donde:
Tmp = torque por micro-paso
N= # de micro-pasos por paso completo
100 = % relativo del torque por paso completo
90= 90 grados eléctricos = Pi/2 radianes
Pi== 3.1416   Constante
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: kankarrio en 24 Abril 2015, 23:20
Entonces es mejor no usar los micro pasos ?
Título: Re:Motores PAP. Micro-pasos. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 24 Abril 2015, 23:26
No, los micro-pasos tienen otra función y no es para aumentar la resolución, sino para reducir vibraciones, resonancias y lograr movimientos mas suaves. En ese sentido son necesarios o no dependiendo de la aplicación.

Hay mas cosas que agregar...

continuara....
Título: Re:Motores PAP. Micro-Pasos. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 25 Abril 2015, 17:33
Ahora veremos algo que los dejara sin habla...

El hecho de que enviemos a un motor PaP la orden de avanzar un micro-paso no significa que este se mueva!!!    .confuso2 .confuso2 .confuso2

Ya vimos que el torque diferencial por micro-paso disminuye con la cantidad de micro-pasos por paso completo que hemos programado en nuestro controlador.
El motor, aun sin carga, tiene que vencer cierto torque sobre su eje para poder rotar, eso incluye el torque para vencer la carga por rozamiento estático en los rodamientos  y el torque de "detent" dependiendo de la posición relativa entre los imanes del rotor y las piezas polares. La suma de estos torques, sumado al torque de la carga del motor, puede ser mayor que el torque diferencial por micro-paso.  En este caso, el motor no se moverá hasta que se no se acumulen suficientes micro-pasos para que el torque incremental sume lo suficiente para vencer la suma de los torques de que hemos hablado, o sea, que es necesario mandar una serie de comandos hasta que el torque acumulado pueda sobrepasar la fricción, detent y el torque de la carga. Entonces comenzara a moverse el eje del motor. El error de posición puede llegar a ser hasta 1 paso completo debido a los efectos anteriores. Si el error llegase a sobrepasar la magnitud de 1 paso completo entonces se considera "Perdida de Pasos" puesto que ya no es recuperable.

El otro caso es cuando existe "backlash" mecánico. En ese caso será necesario una cantidad sorprendente de micro-pasos (10 o mas dependiendo del modo y holguras) extra, para compensar contra las holguras en la carga, cuando cambiamos el sentido de rotación del motor.

El Sr. Mariss Freimanis, fabricante de los controladores Gecko, afirma que no tiene sentido utilizar micro-pasos mas finos que 1/10 micro-step. Y la razón es lo que hemos explicado anteriormente. Esa es la razón por la que la mayoría de sus controladores trabajan solo en ese modo de micro-pasos (1/10)
Título: Re:Motores PAP. Micro-pasos. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 25 Abril 2015, 17:46
Debido a lo explicado en el mensaje anterior, siempre existirá un error de seguimiento (durante la rotación del motor) entre la posición comandada y la posición instantánea, ese error es inherente al principio de funcionamiento del motor y es ta especificado por el fabricante (como un valor en % de un paso completo !!) típicamente un 3 al 5%, o sea, para un motor de 1.8 grados por paso completo el error estar entre  +/- 0.054 grados a +/- 0.09 grados según el motor y no es acumulativo. Es decir, que el motor después de 200 pasos completos llegara exactamente a la misma posición de partida.
Título: Re:Motores PAP. Micro-Pasos. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 25 Abril 2015, 17:53
Quiero aclarar que el "Error de Seguimiento" no se presenta solo con los motores PaP, sino que esta presente en los servo-motores también, en estos últimos depende de otros factores incluyendo la calidad de la controlador. Ese error no se puede eliminar pero, con un buen diseño, se puede minimizar a un valor dentro de la tolerancia de maquinado.

En el caso de los motores PaP ese error es periódico y se hace cero (de nuevo) con cada cruce por una posición de "detent", eso no es cierto en caso de los servo-motores y es tema para otro hilo...
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: goliat1977 en 25 Abril 2015, 23:09
No se va uno a la cama sin aprender algo nuevo , y , dejo para mañana. .bien
Título: Re:Motores PAP. Micro-pasos. Destruyendo mitos.
Publicado por: kreutz en 26 Abril 2015, 05:23
Como diseñar, usando motores PaP, para obtener una precisión determinada.

Ya hemos visto que el motor PaP solo llega a una posición fija cada paso completo, eso se debe a su propio diseño, es decir que podemos predecir con exactitud la posición del motor si comandamos el movimiento en un numero entero de pasos completos (estamos hablando de numeros enteros, es decir, 1,2,3,4,10, 100, 200,etc, no números fraccionales), Entonces la precisión esta determinada por la cantidad de polos del motor y el paso del husillo. Para lograr una precisión determinada el paso del husillo debe requerir un numero de entero de pasos completos para lograr el valor requerido.

Por ejemplo, para el sistema Standard (también llamado Imperial) husillos con paso 8, 16, 24 y 32 TPI son convenientes para obtener una resolución de 1/64" . Husillos con paso 10, o 20 TPI son convenientes para obtener una resolución de 0.001" (1 mil). En el sistema métrico husillos con paso 0.8,1.0, 2.0 y 2.5 mm son convenientes para lograr una resolución de 0.1 mm y para obtener resoluciones de 0.01mm son convenientes husillos con paso 1.0 y 2.0 mm. Para obtener mayor resolución se pueden usar reductores entre el motor y el husillo.

Ningún paso de un husillo métrico proporcionara una buena precisión Standard, y viceversa (cuando se usan motores paso a paso).

Nota: Estamos hablando de precisión y no de exactitud, hay otros factores involucrados en este ultimo termino.


Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: elcraked en 19 Mayo 2015, 20:10
Muy buen aporte Kreutz! Das mucha información y bien explicada. Muchas gracias. .bien .bien
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Borsalino en 19 Mayo 2015, 22:08
¡Buenas Tardes!Desde luego que aportes así, son los que engrandecen al Foro, no obstante y sobre todo agradecer al Maestro Kreutz su generosidad con sus conocimientos. .palmas .palmas .palmas .palmas
Su participación en cualquiera de los hilos no tiene desperdicio. .bien .bien .bien .bien .bien
¡Gracias Kreutz! .ereselmejor .ereselmejor .ereselmejor .ereselmejor
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Mig-29 en 19 Mayo 2015, 23:08
Gracias Kreutz por poner claridad en esto de los motores y sus pasos...lo que daría yo entender todo lo que escribes .bien

Saludos
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Ivedes en 06 Septiembre 2019, 08:40
Estimado Kreutz, me leo con delectacion cada una de tus palabras. No solo una vez.

Encuentro cosas q me plantean dudas. Una de ellas es cuando dices:

 "En el sistema métrico husillos con paso 0.8,1.0, 2.0 y 2.5 mm son convenientes para lograr una  resolución de 0.1 mm y para obtener resoluciones de 0.01mm son convenientes husillos con paso 1.0 y 2.0 mm."

Quiero suponer que te refieres a 10 y 20...¿es asi?

Ahora que estoy dando vueltas a un proyecto y se me hace muy relevante.
Gracias por dedicarnos tu tiempo.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jmllosa en 06 Septiembre 2019, 09:11
la ultima vez que kreuz se conecto al foro fue en 2016, hace ya tiempo, lo mejor si tienes dudas es que abras un post y expongas tus dudas y se te tratata de ayudar.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: Ivedes en 06 Septiembre 2019, 14:41
Gracias jmllosa, habia visto junio de 2016, pero tenia la esperanza de aun estuviera trasteando por el foro.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: JED en 06 Septiembre 2019, 19:10
En todo caso, si responde Kreutz, perfecto, pero creo que tu duda es fácil de aclarar.

Supongamos que tu husillo gira a la misma velocidad que el motor pap bien porque accionas el husillo directamente con el motor (sin poleas) o bien porque usas dos poleas del mismo diametro.

Como los motores paso a paso normales tienen 200 pasos por vuelta, resultará que con un husillo de paso 10 mm. la resolución será 10/200= 0.05 mm.

Si quieres mayor resolución, puedes usar un husillo de menor paso o desmultiplicar la transmisión entre el motor y el husillo, por ejemplo poniendo en el husillo una polea del doble de diametro que en el motor.

Así, con un husillo de paso 5 o con una relación de transmisión de 2:1 y paso 10 tendremos el mismo resultado: Avanzaremos 5 mm. por vuelta de motor y por tanto: Resolución = 5/200 = 0.025 mm.

Por tanto, cuanto menos avancemos por cada vuelta de motor tendremos mejor resolución y fuerza disponible pero menor velocidad.

En función de lo que más te interese escogerás el paso del husillo y la relación de transmisión.   
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jlogin2002 en 08 Octubre 2019, 19:57
Hola

Por no romper el Hilo y que todo se quede en el mismo post

En el caso de un PaP conectado en serie

¿por que el torque para velocidades bajas es mayor que para el mismo motor conectado en paralelo ?

Muchas gracias

Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: pritt en 08 Octubre 2019, 21:19
A ver si esto te sirve de ayuda:

http://www.alciro.org/alciro/Plotter-Router-Fresadora-CNC_1/notores-paso-a-paso-8-hilos_433.htm

Un saludo.
Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: jlogin2002 en 09 Octubre 2019, 21:23
Hola

Gracias por tu respuesta, pero el enlace no funciona

Título: Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
Publicado por: pritt en 09 Octubre 2019, 22:13
A mi sí ... lo he probado incluso en el móvil y funciona.

Un saludo.