En la primer parte de este artículo hemos hablado del sistema en general y hemos analizado los distintos aspectos relativos a su funcionamiento. En esta segunda parte me ocuparé de describir las características de la unidad de potencia, de la unidad de control principal, del modo de conectarlas entre si y del protocolo de comunicación del ordenador.

11. La unidad de potencia del motor step

En la figura se puede observar una típica unidad de potencia para motor paso a paso bipolar. Este tipo de motor tiene solamente 4 cables de salida conectados a los extremos de las dos bobinas internas y un quinto cable de masa. Los colores indicados son solamente a título de ejemplo porque cambian según el motor.

Un error en la conexión de los cables del motor no produce ningún daño, lo único que sucede es que el motor no gira o gira mal. Muchas veces, no conociendo un motor determinado es necesario probar en distintos modos hasta encontrar la conexión justa.

12. Parámetros de la unidad de potencia

Generalmente las unidades de potencia permiten de programar los parámetros de trabajo a través de dip switch o, en los modelos mas sofisticados, con la ayuda de un programa instalado en un ordenador (conectado a la unidad por medio de un cable USB o serial). Los parámetros mas importantes son: la corriente del motor (depende del tipo de motor y de la potencia necesaria) y el tipo de paso (paso entero, medio paso o fracción de paso) que permite de aumentar la resolución del eje. Otros parámetros pueden ser la corriente y el tiempo de standby.

13. Las líneas de control de la unidad de potencia

Para controlar una unidad de potencia clásica generalmente sirven 4 líneas de control de las cuales dos son fundamentales: paso y dirección. Como se puede observar en la figura, en las unidades de potencia las líneas del control son generalmente fotoacopladas para mantenerlas aisladas eléctricamente al resto del sistema.

Esto permite también la posibilidad de conectar una mayor variedad de dispositivos de control independientemente de los niveles lógicos de trabajo.

paso: por cada impulso de esta entrada el motor se mueve de un paso o menos. Esto último es debido a que muchas unidades de potencia permiten el control del motor en otras modalidades (medio paso, un cuarto de paso o inclusive una fracción de paso) Por lo tanto cada impulso no necesariamente corresponde a un paso entero.

dirección: según el nivel lógico de esta entrada el motor girará en un sentido o en el otro.

standby: muchas unidades de potencia comerciales permiten a través de esta entrada de reducir la corriente del motor cuando este último no se mueve. Esto sirve para evitar que el motor y la unidad se calienten y también para ahorrar energía. Por lo general la corriente nunca se reduce a cero para mantener "frenado" el motor evitando así movimientos involuntarios del eje que introducirían errores en el registro de posición. En general el nivel de reducción de corriente se puede programar en la misma unidad de potencia.
Algunas unidades de potencia, después de un intervalo de tiempo programable, reducen automáticamente la corriente cuando el motor no se mueve. En estos casos, la línea de standby no es necesaria simplificando el sistema de control y el conexionado.

fault: esta es una salida de la unidad de potencia y sirve para indicar al sistema de control que la unidad tiene un desperfecto.

14. La unidad de control

Es el corazón del sistema y la parte mas difícil de hacer, conseguir o adaptar a una aplicación específica. Generalmente controlada por un microprocesador, debe generar los señales de control para la unidad de potencia (incluidas las rampas de aceleración / desaceleración), leer el estado de los sensores (cero y tope), calcular la posición de la plataforma y ejecutar las órdenes provenientes del ordenador.

La fotografía muestra una unidad de control que he desarrollado recientemente y que permite de ejecutar todas las operaciones descriptas.

15. Comunicación entre ordenador y unidad de control

Físicamente hablando, el ordenador puede comunicar con la unidad de control a través de un puerto serial del tipo RS232 o USB. Para ello es necesario establecer un protocolo de comunicación que sea el mismo en la unidad de control como en la aplicación (el programa).

Los comandos fundamentales que el protocolo tendría que disponer son:

movimiento: mueve la plataforma hacia la posición pasada como parámetro

stop: interrumpe inmediatamente cualquier movimiento del motor

reset: reset completo de la unidad de control

velocidad: programa la velocidad del motor para todos los movimientos sucesivos

inicialización: activa el procedimiento de inicialización determinando así la posición absoluta de la plataforma

lectura de status: el ordenador interroga la unidad de control para saber en que estado se encuentra. La unidad puede responder: posicionamiento, inicialización, stop, error etc.

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