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Esta es una re-edición mejorada de la controladora paso a paso Versión 1, que puedes ver aquí. Si tienes dudas sobre algunas de las cosas que se dicen en este artículo, tal vez puedas aclararlas mirando el articulo de la primera versión.

Vamos a darle un pequeño lavado de cara para optimizar la controladora paso a paso de la Versión 1. En primer lugar, he decicido cambiar el microcontrolador y el software. La razón es sencilla, el PIC 16F84A está ya muy obsoleto, es caro en comparación con otros más modernos y además necesita de un oscilador externo - en nuestro caso era un cuarzo y dos condensadores- para funcionar. Así pues, le ha llegado su hora. El elegido para el cambio es el PIC 16F88, que basicamente es igual externamente para mantener la compatibilidad. ya que mantiene el mismo patillaje. Aunque no nos engañemos, es bastante más potente. Además, incluye un oscilador interno seleccionable de hasta 8Mhz, que nos será muy util para eliminar espacio y componentes. También elimina la necesidad de tener una linea de alimentación para el MCLR, pudiendo eliminarse.

Un cambio menor ha sido en la alimentación estabilizada del microcontrolador, añadiendo dos condensadores al LM7805 para evitar un poco los picos de tensión. La razón es que, el PIC 16F88 es mucho más sensible a los cambios bruscos de tensión de alimentación y con la configuración antigua, al recibir las subidas y bajadas de tensión -que suceden en todo el circuito al conectar y desconectar bobinados de los motores-, el microcontrolador se colgaba.

Otra modificación ha sido la inclusión de dos drivers para los MOSFETs. Estoy de acuerdo en que a lo mejor rompe la sencillez del circuito y la facilidad de encontrar los componentes, pero tampoco es así. MICROCHIP vende un modelo muy barato, el TCLXXXX y MAXIM-IC otro, el MAX626. Ambos son muy económicos y fáciles de conseguir. Pero no está todo perdido para los amantes de la sencillez, es perfectamente aceptable cambiar ambos componentes por la configuracion de transistores BC547 de la Versión 1. Aunque habría que tener en cuenta que la configuración de transistores invierte la señal de salida del PIC.

Por lo demás, el circuito se mantiene practicamente igual. Al montarlo me dieron mejor resultado los IRF540 para motores de mas de 1A por fase, pero igualmente funcionaban los IRF610 de la primera edición.

Aquí tenemos un amplificador de audio de 1W por canal (stereo), capaz de ser alimentado solamente por baterías. Tiene muy pocos elementos externos y permite cierta facilidad para cambiar variables como la ganancia, bass-boost, etc. Además permite un rango de alimentación muy amplio entre 5 y 12 V.

Este circuito se basa en el amplificador LM386 de National Semiconductor, cuyo precio es muy reducido (?3€) , además de existir versiones compatibles de otros fabricantes. No tiene en realidad componentes muy críticos para su funcionamiento, montes como lo montes, debe funcionar, pero también es verdad, que prestando la debida atención a la calidad y valores de los componentes externos, obtendremos mejores resultados en la amplificación.

La recomendación por lo tanto es hacer caso de los valores recomendados, si quieres resultados decentes. No es lo mismo conectar la etapa amplificadora a unos altavoces de 8? que a unos de 4?, que son los típicos de automóvil.

En la versión del circuito que publico, que está simulado y probado, hay una ganancia extra a baja frecuencia, obteniéndose por tanto un refuerzo en los graves (el efecto de bass-boost). Para cambiar la ganancia a otras frecuencias, crearte tu propia versión, modificarla para diferentes impedancias de salida, lo mejor es visitar la pagina del fabricante y ojear la hoja de especificaciones (datasheet).

Este circuito está diseñado como complemento a un controlador PWM para motores.

Como la salida PWM suele ser de baja potencia, no podemos conectarla directamente al motor en cuestión, asi que que este circuito nos ayuda. Además de servir como "driver" para un modulo PWM, tiene una entrada adicional, que con una entrada en alto TTL (5V), frena el motor, evitando asi, por ejemplo, si este está conectado a una helice, que con el motor parado y el avión volando, la hélice gire.

En realidad, si la opción de frenado no es necesaria, se pueden retirar del circuito, dos de los tres transistores MOSFET.

Si quieres ver las mejoras a este circuito de la Versión 2, pulsa aquí.

Controlar un motor paso a paso unipolar no es cosa difícil, consiste en una secuencia bien controlada de tensiones a las entradas del motor. Este tipo de motores tienen muchas utilidades, aunque la placa que aquí se presenta tiene como objetivo controlar un motor paso a paso para una fresadora CNC de un tamaño no excesivamente grande. Para ser un poco más específicos, motores de hasta ?1A por fase.

Controladores para este tipo de motores hay muchos. Casi todos usan un microcontrolador para la secuencia de pulsos. Normalmente el mayor reto es limitar la corriente que pasa por los bobinados del motor, con objeto de no quemarlo. El método es muy variado. Algunos circuitos limitan la corriente con una resistencia de potencia, lo cual deja poco margen para ajustes, otros hacen uso de la técnica PWM (modulación de ancho de pulso o chopeo que también lo he visto escrito), que consiste en regular la intensidad media modificando la simetría de los pulsos (duty) de conexión / desconexión. Este método es el ideal para motores grandes y con necesidad de exprimir al máximo el torque.

Aunque no tengo nada contra estos tipos de controlador, cada uno tiene sus ventajas y desventajas, y podemos diseñarlo de otra forma. Podemos ver el esquema y PCB de una controladora que utiliza sólo transistores además del microcontrolador y un pequeño potenciómetro para manejar la corriente máxima que pasa por los motores.

El funcionamiento es sencillo, los costes de fabricación y ajuste bajos,  y los componentes, fácilmente intercambiables y localizables.

El método que se usa para regular la corriente que pasa por los motores se basa en variar la tensión de puerta de los transistores de potencia. (MOSFETs en este caso) Aquí sólo hay entradas  discretas, o la tensión está a cero o está a un valor V_x. Del funcionamiento básico de un transistor se deduce que a más tensión en la puerta (o base si es un transistor BJT), más corriente dejará pasar por el motor.Esto es precisamente lo que hace el conjunto de transistores de pequeña señal y el potenciómetro, varían la tensión máxima con la que se excitarán las puertas de los transistores de potencia.