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TARJETA DE CONTROL DE MOTORES A PASOS PARA MÁQUINA DE CONTROL NUMÉRICO
lo que resulta difícil de obtener, por su elevado costo, además
de ello no solamente es el inconveniente de poder obtenerlo,
sino que las piezas para su reparación igual se encuentran en
el lugar de origen representando un problema cuando sea
necesario una reparación así como el mantenimiento,
provocando los mismos inconvenientes sin mencionar el
tiempo que tardaría en llegar.
La tecnología CNC permite que los movimientos de la
maquinaria se realicen en forma programada en lugar de
realizarse a mano por el operario como era tradicional. El
control de los ejes de la máquina y por ende la trayectoria de
la herramienta, es comandada por el CNC, el cual procesa
una secuencia de instrucciones, comúnmente conocidas
como el programa, que especifica los movimientos a realizar.
Luego de procesar el programa, el ordenador CNC transmite
unas señales eléctricas a los controladores de los motores,
que instruyen como energizar a los motores, los cuales al
responder mueven los ejes de la máquina a los cuales están
conectados. [1]
En la actualidad la demanda de esta tecnología ha ido
aumentando debido a su aplicación, no solo en industrias,
sino que en cualquier proceso en el cual implique fabricar un
objeto de manera precisa. Por ello se busca obtener es un
circuito que controle el movimiento de mayor potencia a los
existentes en el mercado que son muy específicos para
potencias relativamente grandes, utilizando material y
componentes que se puedan adquirir de manera local a bajo
costo, obteniendo así grandes ventajas con respecto al
mantenimiento y la fácil adquisición de piezas para su
reparación, además de acortar los tiempos de entrega. Las
máquinas herramientas con control numérico son las que han
tenido gran difusión en la Argentina y su utilización se ha
extendido tanto a grandes usuarios como a medianas y
pequeñas empresas metalmecánicas [2].
Para la comunicación entre la computadora y el circuito de
control, es necesario un software capaz de mandar las
órdenes necesarias la operación de los motores a pasos. El
software utilizado para darle el control al sistema es LINUX
CNC de código libre, este programa es el encargado de
generar los pulsos tanto de paso como de dirección para cada
uno de los motores.
Los pulsos generados por el sistema LINUX CNC no tienen
orden, ni secuencia por lo que es necesario la implementación
de un dispositivo capaz de generar la secuencia correcta para
cada una de las bobinas en el orden especificado por el
fabricante del motor a pasos, es por ello que se analizaron
diferentes posibilidades para elegir la opción más optima
resultando un microcontrolador PIC; debido a que no se
puede conectar directamente los motores por la poca
capacidad de corriente que soporta el PIC al ser un elemento
de control, es necesario interconecta a un dispositivo de
potencia para los motores a pasos por el alto consumo de
corriente de cada uno de ellos.
Uno lo actuadores más utilizados en este tipo de maquinaria
son, los motores a pasos. Es un actuador electromagnético
rotatorio que convierten mecánicamente entradas de pulsos
digitales a movimiento rotatorio incremental de la flecha. La
rotación no solo tiene una relación directa al número de
pulsos de entrada, sino que la velocidad está relacionada a la
frecuencia de los pulsos”, por lo que los motores a pasos son
una solución al problema a diferencia de los motores
comunes de c.c., por lo cual los motores a pasos se utilizan
donde se requiere un alto nivel de exactitud con respecto al
número de giros al que debe operar [3].
Para lograr la operación correcta en sentido horario del motor
a pasos unipolar se necesita activar las bobinas en el orden
especifico, ya que de no ser así el motor reaccionará de forma
inapropiada; para lograr que el eje del rotor gire en sentido
opuesto únicamente se invierte el orden de la secuencia de
activación de cada una de las bobinas [4].
El Control Numérico se puede definir de una forma genérica
como un dispositivo de automatización de una máquina que,
mediante una serie de instrucciones codificadas, controla su
funcionamiento. Cada programa establece un determinado
proceso a realizar por la máquina. Una misma máquina puede
efectuar automáticamente procesos distintos sustituyendo
solamente su programa de trabajo [5]
MATERIALES Y MÉTODOS.
El objetivo de esta investigación es de generar un circuito de
secuencia de motores PAP para el control de una fresadora
de control numérico de bajo costo, utilizando componentes
de fácil acceso y disponibles en la región y compatible con el
protocolo de comunicación de CNC.
El controlador electrónico presentado en este trabajo de
investigación manda los pulsos eléctricos para controlar los
motores a pasos que darán movimiento a los ejes. Para ello,
se necesitó seleccionar un software gratuito, e interpretar las
señales eléctricas y así diseñar el “driver” para el control de
los dichos motores. Los elementos principales para el
control de los motores a pasos es una computadora con un
software de control numérico, para la cual se empleó una con
sistema operativo UBUNTU por ser un software de código
libre; y LINUX CNC para el control de movimientos, este
programa es el encargado de generar los pulsos tanto de paso
como de dirección para cada uno de los motores. En la
imagen 1 se puede ver el ambiente de este software.
El puerto de salida al exterior de la computadora es en base a
un conector DB25, que con la configuración previa se
designa los pines que se utilizaran para entregar los pulsos de
paso y dirección, como se muestra en la tabla 1.
El protocolo que las maquinas CNC utilizan para dar el
movimiento a los motores por medio del “driver” es que
cuando en el Pin de Dirección tiene un voltaje de 5 volts, el
motor deberá de girar en sentido antihorario, cuando el
REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 33 NÚM. 72 103