Cómo funciona un motor eléctrico paso a paso

Moverica

Extienda la mano y toque la punta del dedo con la punta de la nariz. No hay problema! Inténtalo de nuevo con los ojos cerrados y sigue siendo sencillo: nunca fallas. Incluso en personas torpes como yo, el cerebro tiene el control del cuerpo. En atletas, artistas, bailarines de ballet y cirujanos, “control” significa precisión absoluta. Ahora imagina tratar de construir un robot con el mismo grado de excelencia mecánica, usando engranajes, ruedas y palancas para lograr lo que el cuerpo hace con los músculos y los huesos. Es un orden mucho más alto, lo que hace que el cuerpo humano parezca aún más impresionante. Una de las grandes dificultades de hacer robots bien educados es que los motores eléctricos simples son imposibles de mover con precisión. Es por eso que muchos robots cambian los motores ordinarios por los llamados motores paso a paso (ver en Moverica.com), que pueden girar a través de “pasos” -ángulos bien definidos- bajo un control electrónico preciso. ¿Qué son, cómo funcionan? Echemos un vistazo más de cerca!

¿Qué es exactamente un motor paso a paso?

Los motores paso a paso se diferencian de los motores de corriente continua ordinarios en al menos cuatro aspectos importantes.

Motores paso a paso

La primera diferencia que se nota es que no tienen cepillos ni conmutador (las partes de un motor de corriente continua que invierten la corriente eléctrica y mantienen el rotor -la parte giratoria de un motor- girando constantemente en la misma dirección). En otras palabras, los motores paso a paso son ejemplos de lo que llamamos motores brushless. (También encontrará motores sin escobillas en muchos vehículos eléctricos, escondidos en los cubos de las ruedas; usados de esa manera, son llamados motores de cubo.)

La segunda gran diferencia está en lo que gira. Recuerde que en un motor de corriente continua básico, hay un imán o imanes permanentes externos que permanecen estáticos, conocidos como el estator, y una bobina o bobinas internas de alambre que giran dentro de él, que es el rotor. En un motor de cubo sin escobillas, las bobinas de alambre son estáticas en el centro y los imanes permanentes giran alrededor de ellas en el exterior. Un motor paso a paso es diferente otra vez.

¿Qué tienen de malo los motores eléctricos comunes?

Un motor eléctrico ordinario se basa en un poco de ciencia de imanes que todos aprendemos en la escuela: a diferencia de los polos se atraen, como los polos se repelen. Así es como funciona un motor básico. Se toma un imán en forma de anillo, se coloca una bobina de alambre dentro de él y se alimenta la electricidad a través del alambre. El alambre se convierte en un imán temporal alimentado por electricidad -un electroimán, en otras palabras- y el campo magnético que crea repele el campo del imán permanente que lo rodea. Al encender y apagar la corriente con un pequeño dispositivo inteligente llamado conmutador y algunos contactos eléctricos llamados cepillos, puede hacer que el alambre gire en la misma dirección indefinidamente. Alimentarlo con electricidad (energía eléctrica) y se recupera el movimiento (energía mecánica). Esa es la esencia de un motor ordinario que utiliza electricidad de corriente continua. Si no está tan seguro de cómo funciona un motor como éste, le recomendamos que consulte nuestro artículo introductorio sobre motores eléctricos.

También podemos fabricar motores que funcionen con corriente alterna en lugar de corriente continua. Aunque están diseñados de una manera radicalmente diferente, siguen basándose en “como los polos repelen, a diferencia de los polos atraen”: la electricidad que alimenta el motor crea atracción y repulsión magnética, y una fuerza que hace girar al motor. Encontrará más información sobre los motores de CA, también llamados motores de inducción, en nuestro artículo sobre motores de inducción de CA.

Ya sean de corriente continua o alterna, los motores ordinarios son los músculos eléctricos ocultos que impulsan la vida moderna: los encontrará en todo tipo de artilugios y artilugios en el mundo que le rodea, desde mezcladoras de alimentos y refrigeradores hasta aspiradoras y trenes eléctricos. Pero en todas estas máquinas, los rotores de sus motores giran continuamente. Cuando se aspira una alfombra o se viaja al trabajo en metro, los motores que están trabajando para usted giran un número arbitrario de veces: no hay un control preciso sobre cuántas veces giran y en qué ángulo giran, y realmente no importa.

Ahora supongamos que usted quiere hacer un brazo robótico eléctrico que gira a través de un ángulo exacto (un número exacto de grados) para que pueda tomar una taza de café de su escritorio con éxito. Puede colocar un motor eléctrico en una palanca de madera o de plástico para que gire al conectar la alimentación, y puede encenderla brevemente para que el brazo barra a través de un ángulo determinado y luego se detenga. El problema es que no hay forma de saber cuánto ángulo se moverá el motor (o el brazo): depende de todo, desde la potencia del motor y la corriente eléctrica que lo impulsa hasta el peso del brazo e incluso hacia dónde sopla el viento. Un motor que se mueve de forma tan arbitraria no sirve de nada en la robótica: ¡su café seguramente acabará en el suelo! Ahí es donde entra en juego un motor paso a paso: es un tipo especial de motor de corriente continua diseñado para que pueda girar a través de un ángulo preciso, en lugar de girar al azar.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *