Motores de Passo

Oscar Takeshi

Omar Mogames

Vitor Gomes

Introdução

Pulsos elétricos Movimentos mecânicos

1 pulso = 1 passo

“O eixo do motor de passo gira em passos discretos que são incrementados quando pulsos de comando elétrico são aplicados em uma sequência adequada.”

Possuem 3 estados de funcionamento:

Desligado

Parado (Ativado com o rotor travado)

Girando em etapas

Definições do Motor de Passo:

Rotor Estator

Parâmetros do Motor de Passo:

GRAUS POR PASSO:

Parâmetro mais importante na escolha de um motor

Por exemplo:

Deslocamento de 0,72º 500 passos / volta

1,8º 200 passos / volta

90º 4 passos / volta

Parâmetros do Motor de Passo:

MOMENTO DE FRENAGEM: é o momento máximo com o rotor bloqueado sem perdas de passos.

RESISTÊNCIAS ÔHMICAS: determina a magnitude da corrente do estator com o rotor parado.

RESPOSTA DE PASSO: é o tempo de atraso para o motor dar um passo comandado

TAXA DE ANDAMENTO: é o regime de operação atingido após uma aceleração suave

AUTO-INDUTÂNCIA: determina a magnitude da corrente média em regimes pesados de operação, de acordo com o tipo de enrolamento do estator. Relaciona o fluxo magnético com as correntes que o produzem.

Parâmetros do Motor de Passo:

RESSONÂNCIA: quando o motor atinge esta frequência normalmente ocorre um aumento de ruído e vibração. Então o motor começa a oscilar, aquecer e pode perder alguns passos.

O valor desta frequência varia para cada motor de passo e depende da carga e do circuito driver.

Este problema pode ser contornado mudando-se o modo de operação do motor: utilizando-se meio-passo ou passo-completo com as bobinas energizadas duas a duas.

TORQUE RESIDUAL: é o torque aplicado ao eixo do motor suficiente para deslocar o seu rotor da posição de equilíbrio, ou seja, quando o motor está no estado PARADO (com o rotor travado)

VANTAGENS:

- Tamanho e custos reduzidos

- Total adaptação por controles digitais

- Posicionamento preciso e capacidade de repetição de movimentos

- Tem um controle bem preciso em malha aberta

- Difícil quebra

- Simplicidade na construção

-Tem torque máximo quando está parado (com as bobinas energizadas)

- Uma ampla faixa de velocidades de rotação pode ser conseguida

- O ângulo de rotação é diretamente proporcional ao pulso de entrada

- Erro não cumulativo entre um passo e outro

- É possível rotação síncrona a baixa velocidade

DESVANTAGENS:

- Efeitos de ressonância

- Não detecção de perda de posição

- Consumo de corrente sem depender das condições de carga

- Ruído acentuado a baixa velocidade

- Perdas de velocidade são relativamente altas e podem causar aquecimento excessivo

- Podem ter oscilações

- Dificuldade de se operar o motor de passo a velocidades extremamente altas

TIPOS DE MOTORES DE PASSO:

- Motor de Passo de Relutância Variável

- Motor de Passo de imã permanente

- Motor de Passo Híbrido

Motor de Passo de Relutância Variável

- mais fáceis de controlar

- não ficam permanentemente magnetizados – torque estático nulo

- aplicações onde necessitamos de motores de tamanho reduzido

Motor de Passo de Relutância Variável

Motor de Passo de Ímã Permanente

- permanentemente magnetizado – torque estático não nulo

- Apresenta uma baixa resolução com ângulos de passos típicos

7,5º - 15º (48 – 24 passos por volta)

Motor de Passo Híbrido

-Apresenta uma melhor resolução de passo

- custo maior em relação ao Motor de Passo de Ímã Permanente

- resolução: 0,9º - 3,6º (100 – 400 passos por volta)

- Alta capacidade de frenagem

MOTOR UNIPOLAR

MOTOR UNIPOLAR

MOTOR UNIPOLAR

MOTOR BIPOLAR

UNIPOLAR x BIPOLAR

WAVE DRIVE

FULL STEP DRIVE

HALF STEP DRIVE

HALF STEP DRIVE

MICROSTEPPING

MICROSTEPPING

Torque do motor de passo / curva de velocidade

Comparação

Comparação

Série

• Resistência = 2R

• Ps=2RI12

Paralelo

• Resistência = R/2

• Pp=(R/2)I12

P=Pp => I1=1,4IP=Ps => I1=0,7I

• Resistência = R• P=RI2

Torque Estático

Torque / Velocidade

Quando utilizar um motor de passo?

• Alto torque

• Baixa velocidade

• Curtos e rápidos movimentos repetitivos

• Baixa fricção

• Ciclo contínuo

Aplicações