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Control Automático Educación

Motores Paso a Paso (PaP)

Hola controleros y controleras, en esta entrada aprenderemos a programar un motor paso a paso unipolar o bipolar en MicroPython y para eso usaremos la poderosa Raspberry Pi Pico o también el NodeMCU8266.

Antes de comenzar, te hago la invitación que aprendas a programar microcontroladores con nuestro Curso Gratuito de MicroPython.

MicroPython

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Motores Paso a Paso

Un stepper motor o motor paso a paso es un dispositivo electrónico que realiza movimientos muy precisos realizando movimientos en pequeños ángulos y por pasos en diferentes direcciones.

Aquí en el sitio web y en el canal de YouTube ya explicamos en detalles el funcionamiento interno de un motor paso a paso, y sus diferentes tipos. Si estás interesado en profundizar en esto, puedes ver nuestro tutorial de Motores Paso a Paso con Arduino, o si te interesa el microchip, puedes ver nuestra entrada de motores paso a paso con Pic.

Tipos de Motores Paso a Paso

Dos tipos de motores paso a paso son vendidos en el mercado: El motor Bipolar (Bi-stepper) y el motor unipolar. Sus configuraciones de bobinas vienen dados por:

Motores paso a paso

A continuación puedes ver el siguiente video para que aprendas a reconocer cada una de las bobinas del motor paso a paso que tienes.

Diferencia en la conexión del Motor PaP Unipolar y Bipolar

CONEXION BIPOLAR UNIPOLAR

Movimiento del Motor Paso a Paso con MicroPython

Para darle movimientos a nuestro motor paso a paso en nuestro microcontrolador basado en el chip RP2040 de la Raspberry Pi Pico o en el NodeMCU ESP8266 usando Micropython, debemos configurar una de las siguientes secuencias:

Motor Paso a Paso Arduino

Secuencia a 1 Fase

Encendemos únicamente una bobina por vez siguiendo la siguiente tabla de verdad.

PasoIn1In2In3In4
1ONOFFOFFOFF
2OFFONOFFOFF
3OFFOFFONOFF
4OFFOFFOFFON
Secuencia a 1 paso

Secuencia a 2 pasos

En esta secuencia encendemos de a 2 bobinas para aumentar el Par del motor

PasoIn1In2In3In4
1ON ON OFFOFF
2OFFONON OFF
3OFFOFFONON
4 ON OFFOFFON
Secuencia a 2 pasos

Secuencia a Medio Paso

Es una combinación de las dos secuencias anteriores donde se enciende 1 bobina intercalada con la activación de 2 bobinas, por lo tanto puede ser aplicado en aplicaciones que requieran de una mayor precisión.

PasoIn1In2In3In4
1ONOFFOFFOFF
2ONONOFFOFF
3OFFONOFFOFF
4 OFFONONOFF
5 OFF OFF ONOFF
6OFFOFFONON
7OFFOFFOFFON
8ONOFFOFFON
Secuencia a medio paso

Invertir giro motor paso a paso

Si deseas invertir el giro, basta con aplicar las secuencias anteriores de atrás para adelante.

Velocidad Motor Paso a Paso

Para aumentar o disminuir la velocidad del motor paso a paso, debes programar en micropython la velocidad con la cual se envia cada paso al motor.

Entre menos tiempo tomes enviando los pasos, más rápido se moverá el motor.

Ejemplo Raspberry Pi Pico / ESP8266 MicroPython

Crear un programa en arduino usando el driver UNL2003 y el Motor paso a paso 28BYJ-48 que sea capaz de detectar el cambio en 4 pulsadores. Un pulsador servirá para hacer el giro sentido horario, otro pulsador hará el giro anti horario, otro pulsador cambiará la secuencia de pasos para 1, 2 o medio paso y el ultimo pulsador modificará la velocidad del motor.

Recordemos el Pinout de la Raspberry Pi Pico y del NodeMCU8266:

Raspberry Pi Pico Pines
Motor Paso a Paso MicroPython Raspberry Pi Pico
Esquema de Motor Paso a Paso Raspberry Pi Pico + micropython
Motor Paso a Paso MicroPython ESP8266
Esquema de Motor Paso a Paso NodeMCU8622 + micropython
from machine import Pin
import utime


def envia_pasos(paso, tipo, bobinas):
    bit = 1;
    for i in range(4):
        if (tipo[paso]  & bit) == 0:
            bobinas[i].off()
        else:
            bobinas[i].on()
        bit = bit << 1
        

def main():
    #Define los pines de los 4 botones Raspberry Pi PICO
    boton_horario = Pin(19, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    boton_antihorario = Pin(18, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    boton_velocidad = Pin(17, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    boton_pasos = Pin(16, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    
    #Define los pines del Motor PaP
    motor_pins = (13, 12, 11, 10)
    
    """
    #Define los pines de los 4 botones NodeMCU8266
    boton_horario = Pin(5, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    boton_antihorario = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    boton_velocidad = Pin(0, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    boton_pasos = Pin(2, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
    
    #Define los pines del Motor PaP
    motor_pins = (14, 12, 13, 15)
    """
  
    #Configura las GPIO como Salidas
    bobinas = list()
    for i in motor_pins:
        bobinas.append( Pin(i, Pin.OUT) )
        
    #Configura las secuencia de los pasos
    
    #Secuencia a 1 paso
    un_paso  = ( int('1000',2),
                 int('0100',2),
                 int('0010',2),
                 int('0001',2) )
    #Secuencia a 2 pasos
    dos_pasos = ( int('1100',2),
                  int('0110',2),
                  int('0011',2),
                  int('1001',2) )
    #Secuencia a 1/2 paso
    medio_paso = ( int('1000',2),
                   int('1100',2),
                   int('0100',2),
                   int('0110',2),
                   int('0010',2),
                   int('0011',2),
                   int('0001',2),
                   int('1001',2) )
    
    #variables del programa
    sentido = True #True -> Horario, False -> Anti-Horario
    velocidad = (5, 10, 30, 100, 500) #Velocidades
    configuracion = 1 #Selecciona los pasos
    contador_pasos = 0 #cuenta del paso actual
    contador_velocidad = 0
    cantidad_pasos = 3
    
    while True:
        
        #Giro en Sentido Horario
        if not boton_horario.value():
            utime.sleep_ms(100) #Anti-Rebote
            print('Sentido horario')            
            sentido = True
            contador_pasos = -1
         
        #Giro en Sentido AntiHorario
        if not boton_antihorario.value():            
            utime.sleep_ms(100) #Anti-Rebote
            print('Sentido antihorario')
            sentido = False
            contador_pasos = cantidad_pasos
            
        #Cambio de la secuencia de pasos
        if not boton_pasos(): #Recordar que los objetos pin son invocables.
            utime.sleep_ms(100) #Anti-Rebote
            print('Cambio de secuencia de pasos')
                        #esperar hasta soltar el boton
            while boton_pasos.value() == 0:
                pass
            utime.sleep_ms(100) #Anti-Rebote
            configuracion += 1
            if configuracion > 3:
                configuracion = 1
                
            if configuracion != 3 and contador_pasos > 3:
                contador_pasos = contador_pasos - 4

        
        #Cambio de la velocidad del motor
        if boton_velocidad.value() == 0:
            print('Cambio de velocidad')
            utime.sleep_ms(100) #Anti-Rebote
            #esperar hasta soltar el boton
            while boton_velocidad.value() == 0:
                pass
            utime.sleep_ms(100) #Anti-Rebote
            contador_velocidad += 1
            if contador_velocidad > 4:
                contador_velocidad = 0
                
        #************************************#
        #*****  Logica de los Contadores ****#
        #************************************#
        if sentido:
            contador_pasos += 1
            if contador_pasos > cantidad_pasos:
                contador_pasos = 0
        else:
            contador_pasos -= 1
            if contador_pasos < 0:
                contador_pasos = cantidad_pasos
                
        #************************************#
        #*****  Logica de los Contadores ****#
        #************************************#
        if configuracion == 1:
            envia_pasos(contador_pasos, un_paso, bobinas)
            cantidad_pasos = 3
        elif configuracion == 2:
            envia_pasos(contador_pasos, dos_pasos, bobinas)
            cantidad_pasos = 3
        else:
            envia_pasos(contador_pasos, medio_paso, bobinas)
            cantidad_pasos = 7
            
        # Velocidad
        utime.sleep_ms(velocidad[contador_velocidad])
        

#Entry Point
if __name__ == '__main__':
    main()

Eso es todo por la entrada del dia de hoy, espero les haya gustado y hayan aprendido algo nuevo. Si te ha servido el contenido de esta entrada, de los videos y los códigos de implementación y deseas apoyar mi trabajo invitandome a un café super barato, puedes hacerlo en el siguiente link:

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Que esten muy bien, nos vemos en la siguiente entrada.