Relatório I - Robo Cartesiano

7/24/2019 Relatrio I - Robo Cartesiano

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Rob Cartesiano - Relatrio 1

Glaucilene Silva, Lucas Federici Esmeraldo, Paulo Henrique Cabral do Nascimento

Pontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais, IPUC, [email protected], [email protected],

[email protected]

Belo Horizonte/MG, Brasil

Este relatrio se refere ao estudo de um motor de passo

juntamente com seu drive de potncia, A4988. Neste traba-

lho est contido uma breve introduo ao funcionamento

do motor de passo bem como o funcionamento de seu drive

de potncia, alm de um estudo da relao de passos

por ngulo, bem como o intervalo mximo de tempo entre

os passos para que ocorra bom funcionamento do motor na

maior velocidade possvel. Os experimentos foram feitos no

Laboratrio de Robtica da Pontifcia Universidade Cat-

lica de Minas Gerais, com a orientao do professor Fer-

nando Esqurio Torres.

I.INTRODUO

A utilizao de robs para manipulao de objetos

(alguns delicados, outros robustos) vem sendo cada vez mais

frequente, devido sua capacidade de exercer tal tarefa com

excelente preciso, alm de custo acessvel, facilidade de

instalao, boa relao entre fora, peso e tamanho dos

componentes, alm de possurem alto grau de confiabilidade.

Seja o mecanismo de funcionamento de uma

impressora 3D, seja a matriz de distribuio de componentes

farmacuticos em um laboratrio especializado ou a ponte

rolante automatizada de uma siderrgica, o equipamento por

trs dessas aes possui atuadores os quais movimentam ummanipulador nos trs eixos principais, levando, portanto, o

nome de rob cartesiano.

Por atuadores entende-se a fonte motriz dos

movimentos executados pela mquina, sendo estres, capazes

de converter energia eltrica, pneumtica ou hidrulica em

energia cintica (ou potncia mecnica). So exemplos de

atuadores eletromagnticos os dentes do rotor. Assim,

polarizando de forma adequada as), a natureza e a extenso da

contribuio pretendida. Assim, polarizando de forma

adequada as bobinas, podemos movimentar o rotor entre as

bobinas (half-step ou quarter of step) ou alinhadas com as

mesmas (passo completo ou full-step) (UFF)[7].

B. Drive de Potncia A4988

Este produto uma placa de suporte para o DMOS

A4988 da Allegro com controle de micropasso e proteo

contra sobre-corrente. Ele permite o controle de um motor de

passo bipolar de at 2A por bobina. O controlador necessita de

uma alimentao lgica (3 a 5,5V) conectada nos pinos VDD

e GND, e uma alimentao para o motor (8 a 35V) conectada

aos pinos VMOT e GND. Estas alimentaes devem ter

capacitores de desacoplamento prximos placa e que devem

ser capazes de fornecer as correntes esperadas (picos de at 4A

para a alimentao do motor) (Multilogica)[8].

Um controlador de micropassos como o A4988

permite resolues maiores atravs alocaes em passosintermedirios, o que alcanado energizando as bobinas com

nveis intermedirios de corrente. Os seletores de entrada de

resoluo (tamanho do passo) MS1, MS2 e MS3 permitem

selecionar entre os cinco niveis possveis de acordo com a

tabela abaixo (Multilogica)[8].

Tabela I - Resoluo


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II. DESENVOLVIMENTO

Para este trabalho utilizado um motor de passo

como atuador, um drive de potncia A4988 para atender

necessidade de tenso e corrente do motor e um Arduino UNO

para executar o controle

A. Cdigo base

#define PASSOS 200 //Numero de passos a serem dados

#define STP 7 //STP: sada digital 8

#define DIR 6 //DIR: sada digital

#define HORARIO HIGH //Horrio: girar no sentido horrio

#define ANTI LOW //ANTI: girar no sentido anti-horrio

#define LEDPLACA 13

#define ENABLE 9

#define TEMPO 2600

int Passo = 0;

void setup() {

pinMode(STP, OUTPUT);

pinMode(DIR, OUTPUT);

delay(5000);

}

void loop() {

digitalWrite(DIR, HORARIO);

while(Passo < PASSOS) {

digitalWrite(STP, HIGH);

delayMicroseconds(TEMPO);

digitalWrite(STP, LOW);


Passo++;

}

delay(2000);

digitalWrite(DIR, ANTI);

while(Passo > 0) {

digitalWrite(STP, HIGH);


digitalWrite(STP, LOW);


Passo--;

}

delay(2000);

B. Full step

Setou-se as entradas MS1, MS2 e MS3 do drive de

potncia de para LOW, ligando-os ao GND, de forma a se

utilizar a Microstep Resolution para Full Step. Atravs de

testes alterou-se o nmero de passos (definido por PASSOno cdigo) at se obter uma volta completa do rotor,

permitindo um clculo preciso do grau de cada passo ao se

dividir 360 pelo nmero de passos encontrados. Tambm

alterou-se o tempo (definido por TEMPO no cdigo) de

forma a encontrar a maior velocidade, reduzindo-se o mximo

possvel porm sem obter erro durante a passagem entre os

passes.

C. Half step

Setou-se as entradas MS1 do drive de potncia para

HIGH, ligando-o ao 5V, e o MS2 e MS3 do drive de potncia

de para LOW, ligando-os ao GND, de forma a se utilizar a

Microstep Resolution para Half Step. Utilizou-se da mesma

tcnica do Full step para se encontrar o ngulo por passo, e a

maior velocidade possvel.

D. Quarter step

Setou-se as entradas MS2 do drive de potncia para

HIGH, ligando-o ao 5V, e o MS1 e MS3 do drive de potncia

de para LOW, ligando-os ao GND, de forma a se utilizar a

Microstep Resolution para Half Step. Utilizou-se da mesma

tcnica doFull steppara se encontrar o ngulo por passo, e a

maior velocidade possvel.

E. Resultados

Os resultados encontrados para o PASSO e

TEMPO encontrados para cada modo de operao de forma

a se encontrar o ngulo por passo, e a maior velocidade poss-

vel, se encontram na tabela a seguir.


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Tabela II - Resultado

F. Anlise dos resultados

Atravs dos resultados percebe-se que ao passarmos

doFull steppara oHalf stepo PASSO duplica enquanto o

TEMPO divide-se pela metade, a mesma relao obser-

vada na passagem deHalf steppara Quarter step.

Ao se dividir 360 pelo nmero de passos encontrados, em

cada modo de operao, pode-se obter que no modo Full step

cada passo equivale a 1.8. J noHalf stepcada passo equivale

a 0.9, e no Quarter stepcada passo equivale a 0.45.

Multiplicando o TEMPO por duas vezes o

PASSO, encontra-se o tempo em microsegundos para se dar

uma volta completa no motor de passo. Atravs disso percebe-

se que tanto noFull setp,quanto noHalf stepe Quarter step,

a velocidade de rotao a mesma, 1.040.000 milissegundos

para uma volta completa, o que equivale a 57.69 rpm.

III. CONCLUSO

Pode-se concluir que o motor de passo realmente

adequado para rotaes com preciso angular, visto que

possvel obter uma preciso de 1.8, em Full step, 0.9, para

Half step, ou 0.45, em Quarter step. Tambm possvel

concluir que a velocidade de rotao pode ser ajustvel, deste

que obedea a velocidade mxima de 57.69 rpm, pois acima

disto possvel encontrar erros na preciso angular.

REFERNCIAS

[1] J. Craig. Introduction to Robotics: Mechanics & Con-

trol. Addison-Wesley Publishing Co.

[2] Claudio Fernando Rios. Projeto e construo de um rob

cartesiano pneumtico. Universidade Federal do Rio Grande

do Sul, Porto Alegre, 2009.

[3] V. F. Romano, M. S. Dutra. RobticaIndustrial: Apli-

cao na Indstria de Manufatura e de Processos. Universi-

dade Estadual de Campinas, Campinas.

[4] Valentina Alessandra Carvalho do Vale. Controle de po-

sio de um rob cartesiano por meio de tcnicas adaptativas.Universidade da Paraba, Joo Pessoa, 2011.

[5] T. A. Pereira, A. A. Roesner, et al.

6] S. H. Hashimdeen, M. Miodownik, M. J. Edirisinghe.

The Design and Construction of an Electrohydrodynamic

Cartesian Robot for the Preparation of Tissue Engineering

Constructs. University College London, London, 2014.

[7] UFF, https://www.telecom.uff.br/pet/petws/downlo-

ads/tutoriais/stepmotor/stepmotor2k81119.pdf, acessado dia

14 de setembro de 2015.[8] MULTILOGICA, https://multilogica-shop.com/contro-

lador-de-motor-de-passo-a4988, acessado dia 14 de setembro

de 2015.

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