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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO-FIEE-2015V

1 MSc. Ing. Jacob Astocondor Villar

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA

CURSO: MICROCONTROLADORES

LABORATORIO N° 1

CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR PAP ENLAZO ABIERTO

ALUMNOS: ........................................................................ NOTA: ....................

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PROFESOR: MSc ING. ASTOCONDOR VILLAR JACOB

CALLAO, ........... DEL ..............



LABORATORIO NRO.01

TITULO:CONTROL DE UN MOTOR DE PASO A PASO UNIPOLAR CON

MOCROCONTROLADOR ATMEGA8

OBJETIVOS: controlar un motor el sentido de giro y velocidad pap lazo abierto programar los puertos del atmega8 estructurar rutinas de trabajo

INTRODUCCION

Los motores a pasos tienen varias propiedades que los hacen muy útiles en ciertas aplicaciones, como larobótica o en maquinaria de precisión; las impresoras por ejemplo utilizan estos motores para arrastrar elpapel y para mover los inyectores de tinta. En robótica se utilizan para varias funciones, como movermecanismos con ruedas o brazos.Los motores pueden ser de dos tipos unipolares o bipolares, poseen cuatro terminales si son bipolares ycinco o seis en caso de ser unipolares, tienen dos bobinas que son energisadas de acuerdo a una secuenciaespecifica, esta secuencia toma valores de voltaje cero o y un voltaje especifico de operación del motor;existe una secuencia para realizar una rotación en sentido horario, y otra para el sentido inverso

Para controlar un motor PAP Unipolar las bobinas deben ser polarizadas secuencialmente de acuerdo conla orientación que se le quiera dar al rotor. Para comprender esto debes recordar la ley de atracción yrepulsión entre polos magnéticos, así como la ley de Lens, que explica la orientación del campomagnético generado por la corriente que fluye por una bobina.

En el motor PAP unipolar no deben polarizarse las 4 bobinas al mismo tiempo porque generarían uncampo magnético simétrico y el rotor no sabría a dónde girar. A partir de esto se deduce que existen hastatres modos de hacer girar un motor PAP unipolar, pero los dos principales son:

Modo Full Step o de paso completo. Es cuando las bobinas se polarizan de dos en dos. En lasiguiente animación los terminales medios están unidos interna o externamente al círculo querepresenta la alimentación positiva. Entonces para polarizar las bobinas se ponen a nivel bajo(azul) sus terminales largos. He resaltado en amarillo cada bobina polarizada. Eso ayuda adistinguir la secuencia de polarización y a descubrir que no existen más que 4 combinaciones depolarización aplicables, las cuales deben repetirse cíclicamente.

Los números hexadecimales al lado de la tabla se obtienen asumiendo que los puntos azules sonceros y los rojos unos. De hecho esa suposición no importa mucho, como tampoco importa quelos terminales medios estén conectados a la alimentación positiva o a GND, ni que la secuenciade pasos inicie en 0x09. Puedes invertir las polarizaciones y al final te sorprenderá que el motorsiga girando en la misma dirección. Lo único que hará que cambie de dirección es que reciba lasecuencia de pasos en orden invertido.

Utilizaremos el mocrocontrolador Atmega8 montado en un protoboard, sin otros elementosadiconales, salvo el Array de Darlington y un grupo de 4 LEDs indicadores, con sus resistenciaslimitadoras de corriente. Estos leds pueden omitirse, aunque resultan muy importantes paravisualizar las secuencias de paso.



La programación se hará con el atmega , quemando el micro luego mediante el programadorUSBAsp u otro programador

PROC4EDIMIENTO

1. Implemente el circuito

O2.- Realizar el montaje de los componentes del circuito tal como se muestra en la figura01

3.- Identificando los cables del motor

Los motores Paso a Paso de tipo Unipolar pueden presentar 5 o 6 cables. Los motores que tienen 4 cablesson de tipo Bipolar y no sirven para este ejemplo.



En nuestro caso, el motor presenta 6 cables. En este caso, los cables centrales de cada bobina se debenconectan juntos, comportándose como si fuera uno de 5. De hecho, el que presenta sólo 5 cables tiene estaconexión ya hecha en forma interna.

Con el uso del Ohmetro resulta fácil identificar qué cables pertenecen a una u otra bobina, siguiendo lasiguiente lógica:

Entre dos cables cualesquiera de diferentes bobinas, hay resistencia infinita ya que no están encontacto entre si en modo alguno, si las conexiones centrales no están unidas.

Entre los extremos de una misma bobina hay un cierto valor en Ohms que podemos llamar R Entre cada uno de esos extremos y la conexión central, la resistencia en ohms será exctamente la

mitad de la que hay entre los extremos. Si llamamos r a este valor, tendremos entonces que:r=R/2. Esto sigue siendo válido aún si ambos cables centrales están unidos

Luego conectar el motor al ciruito

Cálculo de la corrienteEl valor de resistencia que hemos medido en el paso anterior entre cada extremo y el centro de cadabobina (r) nos será útil, junto con la tensión nominal (V) indicada por el fabricante, para calcular lacorriente (I) que consumirá nuestro motor:La corriente I será entonces I=V/r

Estando medida la tension en Volts y la resistencia en Ohms, el resultado será directamente la corrienteque tomará el motor en cada bobina, medida en amperes. Por ejemplo, si entre cada extremo y el centrohubiera una resistencia de 16 Ohms y la tensión del motor fuera de 12 Volts:

I = 12 V / 16 Ohms = 0,75 amperes = 750 miliamperes

Debe tenerse la precaución de evitar que la corriente resultante supere la máxima corriente que soportacada rama del integrado ULN2803 (500 o 600 mA). En caso que así sea, tenemos la opción de poner doso más ramas del integrado en paralelo, o reducir la tensión de alimentación del motor. También dependemucho del régimen de trabajo al que someteremos al conjunto. En régimen contínuo no deberíamossuperar los 500 mA.

4.- PROGRAMACIÓN DEL MOTOR PASO A PASO



Resulta mucho más didáctico y util manejar por nosotros mismos, directamente desde nuestro programa,las salidas digitales que comandan el motor, obteniendo así el máximo de flexibilidad, sin que estoagregue demasiada complejidad.

La idea al manejar un motor paso a paso Unipolar es ir "encendiendo" y "apagando" las bobinas de apares, siguiendo una determinada secuencia, como se muestra en la siguiente tabla,

PASO Fase Bobina D Fase Bobina C Fase Bobina B Fase Bobina A codigo

1 1 0 1 0 0AH

2 1 0 0 1 09H

3 0 1 0 1 05H

4 0 1 1 0 06H

Si bien existen otras secuencias posibles, que se pueden consultar en la página citada, la elegida es lasugerida por los fabricantes por ser la que ofrece mayor torque, ya que en todo momento hay dos bobinasactivadas, a diferencia de otras secuencias que activan una sola bobina en determinados momentos.

Para Encender o Apagar una bobina, basta con dar valor HIGH o LOW en nuestro programa al pin que seencuentra conectado a la entrada respectiva del ULN2809, siguiendo la tabla. Cuanto más rápidasea velocidad con la que cambiamos las salidas de uno de los estados de la tabla al siguiente, más rápidoserá el giro del motor.

Si invertimos el orden en que recorremos la tabla (hacia arriba o abajo) invertiremos el sentido del paso ypor lo tanto del giro del motor.

En nuestro siguiente ejemplo, en lugar de hacer esto, continuamos con la secuencia de pasos siempre en elmismo orden de la tabla, pero cada vez que queremos invertir el invertir el sentido de giro simplementeintercambiamos la asignación de pines del ATMEGA8 en una de las bobinas, lo que es más simple dehacer por software y produce el mismo efecto.

5.- Desarrollo del programa

Hace girar un motor PaP unipolar (de 5 o 6 cables) de a un paso por vez,en una secuencia simple, con undelay de temp milisegundos entre cada paso,mediante un array de Darlingtons conectado a los pinesDigitales PB3 ,PB2,PB1 , PB0 para hacer girar constantemente en sentido horario el motor PAP//******************************************************************

.include "m8def.inc" ;ATmega8;DEFINICION DE REGISTROS;reset-vector address $0000

.org $0000rjmp main ;ve al main

;PROGRAMA PRINCIPALmain:

ldi r16,0xffout ddrd,r16ldi r16,0x00out portd ,r16;***************

loop:ldi r16,0xa0out portd,r16rcall delay



ldi r16,0x90out portd,r16rcall delayldi r16,0x50out portd,r16rcall delayldi r16,0x60out portd,r16rcall delayrjmp loop

;**********************delay:

ldi r17,20zz: ldi r18,100yy: ldi r19,40xx: dec R19

brne xxdec r18brne yydec r17brne zzret

;......................

6.- Realizar los cambios en el programa para cambiar el sentido de giro cada vez que completeuna vuelta el eje del motor y que el motor debe girar cuando se cierra el interruptor ubicadoen el pin PD0

7.- Realizar los cambios en el programa para cambiar el sentido de giro cada vez que complete10 vueltas el eje del motor

8.- Hacer el diagrama de flujo del programa y comente cada instrucción

9 diga cinco aplicaciones de los motores pap en la industria10.- conclusiones y recomendaciones

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