Diagrama del circuito de control

El circuito fue en un principio diseñado con TIP41 pero el exceso de corriente generaba una buena cantidad de calor. Por lo que se opto por el uso de IGBT que resisten una potencia mayor. También para aligerar la potencia del motor se utilizo la técnica de control de PWM por lo que se diseño un circuito de que se describe en el siguiente diagrama (figura 1).


Figura 1.
El control se realiza por puerto serial desde una computadora remota y la señal sale por el puerto B de un PIC16F877A. Para controlar la salida del PWM a cada una de las bobinas del motor de pasos se utilizo una compuerta AND (74LS08). La condición para generara el paso del motor fue que el puerto B del PIC estuviera en ALTO. El PWM está en la otra compuerta de la AND, lo que mandaría un pulso de salida siempre y cuando ambos estuvieran en ALTO en ese momento. Esta señal estaría a un nivel TTL. Para desacoplar la señal y poder asegurar una buena amplitud de voltaje que llegue al Op-Amp se utilizo el opto-acoplador, cuya función también fue separa las etapas de potencia a la de control. La señal que salió del opto tenía una amplitud de 0 a 8 Volts. Esta señal llega a un Op-Amp configurado en modo inversor y sin una resistencia de retroalimentación, que sería un disparador de Schmitt. El umbral de referencia fue tomado de la línea de 16V, por medio de un divisor de voltaje de 10k y 1k ohm. Este umbral fue de 1.7 V, pasando este voltaje se hacia un dispara hasta 15 Volts al GATE del IGBT. Se pudo también observar que la operación óptima del IGBT es cuando recibe 15V.

Por cuestiones de tiempo se inicio utilizando un driver especial para IGBT, que también puede ser utilizado para MOSFETs de potencia. No se utilizaron en la composición final pues se descompletaron, pero revelaron propiedades interesantes del IGBT. Interiormente el IGBT tiene una configuración de capacitores. Estos capacitores junto con un valor específico de resistencia en la entrada del GATE nos dan el tiempo de ENCENDIDO y AMPAGADO del IGBT. El tiempo de apagado es más lento que el encendido, por lo que se utiliza un diodo en paralelo para reducir la resistencia al momento de cambiar el flujo de la corriente acumulada en la capacitancia interna del transistor.
Otro detalle es que cuando no se tiene definido en el GATE si es un O Volts o un 15 Volts en el transistor se destruye (literal explota).

Cada uno de las etapas explicadas anteriormente se repitieron 4 veces por motor, ya que se esta configurando en UNIPOLAR y cuenta con 4 Bobinas. A, A', B y B'. La secuencia es A, B, A' y B' trabajando en pasos completos.

Se tuvieron problemas con el suministro de energía, pues por una extraña razón cuando se arrancaba el control se generaba un consumo muy alto de corriente. Se soluciono parte del problemas haciendo variar la corriente de cada paso por medio del IGBT, pues las inductancias de los motores crea una resistencia al cambio de la corriente, por lo que trabajamos a una frecuencia de 4KHz. Y subió el voltaje en la bobinas. Pero aun así la corriente era demasiada que en algunas fuentes se caía el voltaje por cuestiones de protección.