Motor Paso a Paso vs Motor DC: Diferencias Clave Explicadas

Los motores eléctricos son componentes esenciales para convertir energía eléctrica en mecánica. Sin embargo, aunque todos realizan la misma función, elegir el adecuado es clave para entregar el par máximo. Así, en este artículo distinguiremos entre motor paso a paso vs motor DC. También identificaremos las propiedades críticas de los motores servo.

Motor Paso a Paso (Stepper)

Fig 1: Un Motor Paso a Paso

Definición

Principalmente, es un motor DC sin escobillas que rota en pasos discretos.

Además, con control de pasos por computadora, es posible lograr control de velocidad extremadamente preciso y posicionamiento. Por eso, los motores paso a paso son populares en usos de control de movimiento de precisión.

Componentes

Cuenta con múltiples electroimanes dentados alrededor de un engranaje central. Esta disposición ayuda a definir la posición. Además, un motor paso a paso de imán permanente usa alimentación de corriente continua. No obstante, carece de escobillas y conmutador mecánico típicos de motores DC. Por tanto, es un motor DC sin escobillas.

Principio de Funcionamiento

El motor tiene un sistema de control que envía pulsos eléctricos a un driver. Posteriormente, el driver descifra los impulsos y transmite un voltaje proporcional al motor.

Luego, el motor rota en incrementos angulares fijos. De ahí el nombre "motor paso a paso". Ten en cuenta que una corriente alterna controla la polaridad de las bobinas.

Ventajas y Limitaciones

Ventajas del motor paso a paso:

Fig 2: Impresora 3D Metálica

1. Facilitan posicionamiento preciso en aplicaciones como plotters X,Y e impresoras 3D.
2. Permiten control preciso de la velocidad de rotación.
3. Tienen alto par a bajas velocidades.
4. Son fáciles de controlar.

Sus limitaciones fundamentales incluyen:

1. Baja eficiencia. Consumen más corriente cuando no hay carga.
2. A altas velocidades, su par es significativamente menor comparado con bajas velocidades.
3. La mayoría carecen de retroalimentación integral de posición. Son relativamente ruidosos.
4. A altas cargas, pueden saltar pasos.

Aplicaciones

• Impresoras 3D
• Aplicaciones de imagen médica
• Cámaras de seguridad
• Robótica
• Fresadoras CNC

Motor Servo

Fig 3: Ilustración 3D de un Motor Servo

Definición

Pertenece a los tipos de motores DC. No obstante, este motor síncrono no funciona continuamente por periodos prolongados.

Componentes

Principalmente, este motor depende de un sistema de retroalimentación para detectar la diferencia entre la velocidad real y la deseada. Así, la retroalimentación facilita el ajuste de la salida corrigiendo la deriva de la posición deseada. Es útil para mejorar el posicionamiento preciso.

Hay dos tipos de servos:

Servos de Rotación Continua

Pueden rotar continuamente en sentido horario o antihorario. También se mueven a diferentes rangos de velocidad según la señal de comando. Son útiles para una gama más amplia de aplicaciones que los motores de posición.

Servos de Rotación Posicional

Son útiles en proyectos de pequeña escala para lograr posicionamiento moderadamente preciso. Rotan en un ángulo de 180 grados y no admiten rotación continua ni control de velocidad.

Principio de Funcionamiento

Fig 4: Un Motor Servo

El diseño interior del motor tiene una disposición única de engranajes que mitiga la alta velocidad de los motores internos. Simultáneamente, hay un aumento significativo en la salida de par.

Por tanto, el diseño de engranajes del servo y su velocidad de rotación son imperativos para generar alto par. También destacable es que el servo cuenta con un microcontrolador útil para corregir la señal de error. Estas señales de control ayudan a mover el rotor a la posición final.

Motor Paso a Paso vs Motor DC – Ventajas y Limitaciones de Motores Servo

Ventajas de los motores servo

1. Tienen alta salida de par al rotar a altas velocities. Principalmente, debido a su sistema de control de retroalimentación de lazo cerrado, mejor que el sistema de lazo abierto del motor paso a paso.
2. Disponibles en amplia gama de valores de par y tamaños.
3. Relativamente baratos, algunos son de plástico, lo que también los hace ligeros.

Desventajas de los motores servo

1. Los motores de posición tienen limitación de rotación. Solo rotan 180 grados.
2. Tienden a temblar durante el control posicional. Principalmente por el mecanismo de retroalimentación que busca rectificar cualquier desviación de la posición deseada.

Aplicaciones

• Tecnología de ascensores y robótica
• Telescopios y cámaras
• Aplicaciones de control industrial

Motor Paso a Paso vs Motor DC – Motores DC

Fig 5: Numerosos Motores DC

Definición

Son dispositivos con bobina electromagnética y conductores cuyas interacciones convierten energía eléctrica en mecánica. Los dos tipos comunes incluyen motores sin escobillas y con escobillas. También hay diferentes tamaños de motores DC.

Componentes

Destacable, el nombre "con escobillas" proviene de las dos escobillas metálicas estacionarias que proporcionan corriente de devanado al motor. Otros componentes principales incluyen el estator estático y el inducido rotativo.

Principio de Funcionamiento

Fig 6: Motores DC

El estator proporciona el campo magnético rotativo, que induce la rotación del inducido. Además, un par de imanes envuelve las bobinas electromagnéticas rodeando las bobinas. Así, cuando la corriente de devanado en el alambre pasa a través de un campo magnético, induce una fuerza. A su vez, esto inicia la rotación de las bobinas.

Ventajas y Limitaciones de Motores DC con Escobillas

Ventajas

1. Fáciles de controlar: basta aplicar un voltaje.
2. Entregan alto par a velocidades relativamente bajas. Además, su generación de potencia mecánica es alta con eficiencia ~75-80%.
3. Relativamente baratos y asequibles.

Desventajas

1. Propensos a ruido electromagnético y físico durante la rotación.
2. Requieren mantenimiento regular ya que el desgaste de las escobillas es significativamente alto.

Aplicaciones

• Taladros inalámbricos
• Aplicaciones industriales
• Vibradores de móviles
• Ventiladores de mano

Diferencia Entre Motor Paso a Paso vs Servo vs Motor DC

Conclusión

En resumen, estos tres motores se adaptan a diferentes funciones como hemos elaborado. Ahora tienes todas las diferencias clave entre los tres tipos de motores. Sin embargo, si necesitas más aclaraciones, háblanos.