Un motor paso a paso es un motor que avanza mediante una secuencia de posiciones electromagnéticas discretas.
Frente al giro continuo de un motor DC, el paso a paso permite ordenar incrementos de posición mediante una secuencia de excitación.
- Si le envías 1 pulso, gira un paso (ej. 1.8 grados) y se clava ahí.
- Si le envías 200 pulsos, da una vuelta exacta y se para en el mismo punto donde empezó.
No tiene inercia, tiene un par de retención altísimo y es el rey de las impresoras 3D y máquinas CNC.
Comparativa con motor DC
| Característica | Motor DC | Motor Paso a Paso |
|---|---|---|
| Movimiento | Continuo y rápido | Discreto (saltitos) |
| Control | Difícil (se pasa de frenada) | Preciso (bucle abierto) |
| Velocidad | Alta (RPMs) | Baja/Media (pierde fuerza si corre mucho) |
| Torque | Sube al frenarlo | Máximo estando quieto (Holding Torque) |
| Uso | Ruedas, ventiladores | Impresoras 3D, CNC, brazos robot |
Anatomía: dientes e imanes
Por dentro, un stepper no se parece a un motor normal.
- El Rotor: Es un imán permanente con “dientes” muy finos (como un engranaje).
- El Estator: Tiene varias bobinas agrupadas alrededor.
El truco es que los dientes del rotor y los del estator no están alineados perfectamente. Están ligeramente desfasados.
El ciclo de movimiento
Encendemos la Bobina A. El rotor se siente atraído magnéticamente y se alinea con ella. ¡Clac! (Primer paso).
Apagamos A y encendemos la Bobina B. Como está desfasada, obliga al rotor a girar un poquito para alinearse con B. ¡Clac! (Segundo paso).
Repitiendo esta secuencia (A, B, A inversa, B inversa…), logramos que el motor gire.
La resolución: los 1.8 grados
El estándar industrial es el motor de 200 pasos por vuelta.
Esto significa que sin usar trucos, la resolución mínima de movimiento es de 1.8 grados. Si quieres moverte menos que eso, necesitas engranajes o “Microstepping” (veremos esto luego).
Tipos: bipolar vs unipolar (la guerra de los cables)
Al elegir el driver debes distinguir dos familias:
Motores unipolares (5 o 6 cables)
Son los motores más baratos y sencillos (ej. el famoso 28BYJ-48).
- Tienen un cable común central.
- Son fáciles de controlar (solo hay que encender bobinas en orden).
- Desventaja: Tienen menos fuerza (Torque) porque solo usas la mitad de la bobina cada vez.
Motores bipolares (4 cables)
Son los potentes (NEMA 17, impresoras 3D).
- No tienen cable común. Tienes dos bobinas separadas (Par A y Par B).
- Para moverlos, hay que invertir la polaridad de la corriente constantemente.
- Necesidad: Requieren obligatoriamente dos Puentes H para funcionar.
- Ventaja: Mucho más par motor en el mismo tamaño.
El estándar NEMA (el tamaño importa)
Verás a menudo “Motor NEMA 17” o “NEMA 23”. Mucha gente cree que NEMA define la potencia. No. NEMA solo define el tamaño de la placa frontal (donde van los tornillos).
- NEMA 17: La cara mide 1.7 x 1.7 pulgadas (42mm). Estándar en impresoras 3D.
- NEMA 23: La cara mide 2.3 pulgadas (57mm). Para CNCs pequeñas.
- NEMA 34: Para maquinaria industrial.
Puedes tener dos motores NEMA 17, y que uno tenga el triple de fuerza que el otro (depende de la longitud del cuerpo y la corriente que aguante). Mira siempre las especificaciones de su datasheet.
Los drivers: A4988, DRV8825 y TMC
No puedes conectar un Stepper a un Arduino directamente. Necesitas un Driver Inteligente. Estos chips (como el A4988) hacen el trabajo sucio:
- Tienen los puentes H dentro.
- Tú solo les envías dos señales digitales: STEP (un pulso = un paso) y DIR (HIGH=derecha, LOW=izquierda).
- Control de Corriente: Tienen un pequeño tornillo (potenciómetro) para limitar los amperios. Es importantísimo ajustarlo o quemarás el motor.
El microstepping: los pasos fantasma
¿Y si 1.8 grados es demasiado tosco? Los drivers modernos pueden hacer Microstepping (1/16, 1/32, 1/256…).
En lugar de encender la bobina A al 100% y la B al 0% (paso completo), el driver envía ondas senoidales:
- El driver regula corrientes aproximadas a una referencia sinusoidal en ambas bobinas.
- El rotor busca un equilibrio magnético intermedio. Su posición real depende de la carga, el rozamiento y las tolerancias del motor.
Esto convierte un motor de 200 pasos en uno de 3200 pasos virtuales (a 1/16), haciendo el movimiento extremadamente suave y silencioso.
