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Motor
de Passo
Introdução
Onde encontrar
um Motor de Passo
Tipos de Motor de
Passo
Controle Lógico
de um Motor de Passo
Controle Eletrônico
de um Motor de Passo
INTRODUÇÃO
A crescente
popularidade dos motores de passo se deve à total adaptação
desses dispositivos à lógica digital. Vários periféricos
de computadores os usam em inúmeras aplicações, como
mesas gráficas, unidades de disco, plotters e etc. Não
só na Informática, mas também na Robótica esses
motores estão sendo cada vez mais usados, em sistemas de
movimentação de braços mecânicos e etc. Com o auxílio
desses motores, pode-se criar interfaces entre o cérebro
(CPU) e o movimento mecânico, constituindo, em suma, a
chave para a Robótica.
Os motores
comuns, giram em velocidade constante, pois possuem
apenas dois estágios de operação, ou seja, parados ou
girando; enquanto os motores de passo deslocam-se por
impulsos ou passos discretos e exibem três estágios:
parados, ativados com rotor travado (bobinas energizadas)
ou girando em etapas. Este movimento pode ser brusco ou
suave, dependendo da freqüência e amplitude dos passos
em relação a inércia em que ele se encontre.
Pertencendo
à uma categoria separada, diferente dos motores comuns,
os motores de passo têm aplicações específicas, ou
seja, em rotações de eixos em um ou vários passos,
dependendo de sinais fornecidos pelos circuitos digitais
de comando. Podem ser usados em circuitos abertos, ou
seja, sem qualquer realimentação de controle
normalmente proporcionada por potenciômetros,
codificadores, geradores tacométricos e assim por diante,
evitando com isso, os problemas encontrados nesses
sistemas, como instabilidade e ultrapassagem (overshoot),
podendo substituir os servomotores CC convencionais.
No que se
refere ao funcionamento, os motores de passo podem ser
comparados aos síncronos, ou seja, um campo rotativo (nesse
caso gerados pela eletrônica de controle) faz girar um
rotor magnético. Tais motores foram subdivididos de
acordo com a forma em que é gerado o campo rotativo (enrolamento
unipolar ou bipolar no estator) e com o material
empregado na confecção do rotor. Os mais usados são os
unipolares, geralmente com quatro bobinas. Neles, cada
fase consiste de um enrolamento com derivação central,
ou mesmo de dois enrolamentos separados, de forma que o
campo magnético possa ser invertido sem a necessidade de
se inverter o sentido da corrente.
Os motores
bipolares, como possuem muitas bobinas na mesma carcaça
e por isso essas têm fios mais finos ou menor número de
espiras, desenvolvem momentos inferiores aso dos
bipolares, porém possuem uma resolução maior, isso é,
maior número de passos por volta completa. A máxima
freqüência de rotação é limitada pelo rotor
magnetizado, que induz uma tensão no estator. Desse modo,
motores com velocidades relativamente elevadas usam,
normalmente, rotores de ferro doce, unipolares e com
menos pólos que o estator. Os enrolamentos são ligados
em seqüência, às vezes em grupos.
A escolha de
um motor de passo recai, em primeiro lugar, sobre os
requisitos mecânicos; as características elétricas,
por sua vez, determinam o projeto da eletrônica de
controle. Parâmetros de grande importância, a taxa de
arranque é a máxima aceleração permitida de operação,
intimamente relacionada com o momento de inércia do
rotor. Na prática, deve-se Ter em mente que o momento de
inércia aumenta com a inércia das partes girantes
acopladas ao motor, reduzindo, portanto, a taxa de
arranque.
Os motores de
passo unipolares são controlados facilmente através de
um transistor apenas por enrolamento, enquanto nos
bipolares são necessários quatro transistores em ponte.
É possível, nesse segundo, utilizar-se apenas dois
transistores por enrolamento, desde que a fonte seja simétrica,
o que complicaria um pouco o circuito. Mas, em ambos os
casos, uma lógica de controle é exigida para que o
motor possa girar corretamente.
Caso você
pretenda controlar o motor de passo por computador, os
estágios excitadores poderão ser acoplados diretamente
a um dos conectores de saída, deixando para o software a
tarefa de estabelecer os movimentos do motor, ou seja,
sentido de rotação (horário / anti-horário), em
passos inteiros ou meio passos e a variação dos tempos
entre os passos, que definirá a precisa regulação da
velocidade. Pela contagem do número de passos, será
possível seguir continuamente a posição do objeto
acionado pelo motor.
Uma outra opção
para se comandar esses motores é através de circuitos lógicos
discretos que comandarão os transistores de saída e
esses as bobinas do motor. Existem, no mercado europeu e
americano, alguns CIs específicos para o comando
de motores de passo, tais como o SAA 1027, o par L297 / L298,
o TL 376 e a série ULN 2002 ....2005, e mais alguns.
O uso de
motores de passo exige o respeito a algumas regras básicas.
É preciso levar em conta o caráter indutivo do estator,
cuja corrente, ao ser chaveada, gera uma tensão indutiva
que chega a ser elevada o bastante para destruir a eletrônica
de controle. Isso pode ser evitado com a utilização de
diodos de proteção, nos enrolamentos unipolares, e
varistores ou diodos zener ligados em anti-série, no
caso dos bipolares. As correias dentadas de transmissão
são mais indicadas que as engrenagens, devido ao fenômeno
da ultrapassagem provocado pelo baixo amortecimento
desses motores, que poderiam quebrar ou desgastar
rapidamente os dentes. Mas o melhor mesmo é, sempre que
possível, utilizar a transmissão direta. Por fim, caso
você queira posicionar algo com muita precisão, por
meio de motores de passo, deve tentar fazer com que o número
de passos, entre o ponto de referência e a posição
desejada, seja proporcional (segundo um número inteiro)
à quantidade de estatores do motor.
Alexandre Costa
ONDE
ENCONTAR?
Motores de Passo geralmente podem ser
encontrados em equipamentos eletro mecânicos. Boas
fontes de motores de passo são as seguintes:
Antigas impressoras matricias,
impressoras à jato de tinta e até impressoras lasers são
ótimas fontes de motores de passo. Geralmente possuem 2
motores de bom tamanho e potência. Se você encontrar
alguma impressora sem uso para vender, não hesite.
Compre!
Os drivers de disquete de 5¼"
muitos antigos (de baixa capacidade) possuem bons motores
de passo. Os drivers mais novos também possuem motores
de passo mas só que já incorporado na placa do circuito,
fica meio difícil separá-los e geralmente os motores
ocupam bsatante espaço. O ideal são os drivers muito
antigos.
Apesar de ser ainda difícil de se
encontrar a venda no Brasil, os motores de passo estão
ganhando cada vez mais lugar nas lojas, principalmente em
lojas de aeromodelismo. Numa boa loja de eletrônica também
esta ficando comum encontrar-los.
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