O núcleo da pesquisa em redes informáticas

MOTORES DE PASSO

Ricardo Alexandro de Andrade Queiroz

Orientação: Prof. Augusto Loureiro da Costa

Universidade Salvador - Unifacs

Núcleo de Pesquisa em Redes de Computadores

1. MOTORES DE PASSO

O motor de passo é um dispositivo empregado na conversão de pulsos elétricos em movimentos rotativos e possue três estágios : parado , ativado com o rotor travado ou girando em etapas. São utilizados cada vez mais em áreas como informática e robótica pois possuem uma alta precisão em seu movimento, além de serem rápidos, confiáveis e fáceis de controlar.

Os mais usados são os motores Unipolares que possuem 2 ou 4 bobinas. Nestes, 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. Já os Bipolares (ilustrado na figura abaixo) exigem circuitos mais complexos por possuírem muitas bobinas na mesma carcaça. Sua grande vantagem é prover maior torque, além de ter uma menor proporção no tamanho. Fisicamente este motor tem enrolamentos separados, sendo necessário uma polarização reversa durante a operação para o passo acontecer.

Fig.3.1.Motor de passo bipolar com duas fases e dois estatores.

Existem 3 tipos básicos de motores de passo: relutância variável , ímã permanente e híbrido.

A ) Relutância Variável

Possui um rotor com várias polaridades feito com ferro doce e um estator laminado. Geralmente operam com ângulos de passo de 5 a 15 graus, a taxas de passo relativamente altas e, por não possuir imã, quando energizado apresenta torque estático nulo. Na figura 3.1.1, quando a fase A é energizada, quatro dentes de rotor se alinham com os quatro dentes do estator da fase A através de atração magnética. O próximo passo é dado quando a fase A é desligada e na fase B é energizada fazendo o rotor girar 15 graus à direita. Continuando a seqüência, a fase C é energizada e depois a fase A novamente.

Figura 1.1

B ) Ímã Permanente

Possui rotores de material alnico ou ferrite sem dentes e magnetizado perpendicularmente ao eixo. Seu torque estático não é nulo. Energizando as quatro fases em seqüência, o rotor gira, pois é atraído aos polos magnéticos. O motor mostrado na Figura 3.1.2 dará um passo de 90 graus quando os enrolamentos ABCD forem energizados em seqüência. Geralmente tem ângulos de passo de 45 ou 90 graus a taxas de passo relativamente baixas, mas eles exibem torque alto.

Figura 1.2

C ) Híbrido

Possui algumas das características desejáveis de cada um. Têm alto torque, não apresenta torque estático nulo e podem operar em velocidades de passo altas. Têm ângulos de passo que variam de 0.9 a 5 graus. São providos de pólos que são formados por dois enrolamentos (como mostrado na figura ao lado), de forma que uma f única fonte pode ser usada. Se as fases são energizadas uma de cada vez, na ordem indicada, o rotor gira em incrementos de 1.8 graus. Este motor também pode ser controlado de forma a usar duas fases de cada vez, para obter maior torque, ou alternadamente, ora uma ora duas fazes de cada vez, a fim de produzir meio-passos ou incrementos de 0.9 grau.

Figura 1.3

O motor pode mover rotações específicas de um certo grau, apenas calculando o número de rotações por pulsos. Existem também 3 tipos básicos de movimento : passo normal, com excitação única e dual, e meio passo tanto para o unipolar como o bipolar.

PASSO NORMAL

Há dois tipos de passo normal :

a) Única excitação de fase − motor operado com só uma fase energizada de cada vez. Só deve ser usada onde o torque e a velocidade não são importantes. Problemas de ressonância podem impedir operação em baixa velocidade. Este modo requer uma quantia de potência menor do que os demais modos de excitação.

b) Excitação dual − o motor é operado com as fases energizadas duas de cada vez. Proporciona bom torque e velocidade com poucos problemas de ressonância. Provê aproximadamente 30 a 40% de mais torque do que a excitação única mas requer o dobro da fonte.

MEIO PASSO

É a excitação única e dual alternada que resulta em passos com a metade de um tamanho de um passo normal. Esse modo dobra a resolução. O torque no motor varia a alternar

o passo, isto é, compensado pela necessidade de se usar um passo com metade do ângulo normal. Este modo reduz a ressonância do motor, mas pode fazer este protelar em freqüências ressonantes particulares. Pode operar motores em uma grande faixa de velocidade e com quase qualquer carga encontrada comumente.

O maior inconveniente do motor de passo é a perda de passo devido a uma sobrecarga ou pertubação

1.1 MOTOR UNIPOLAR

Os motores de passo unipolares mais comuns possuem 2 bobinas com 6 fios. Cada bobina consiste de um enrolamento com derivação central chamado de “center-tape” , ilustrado na figura abaixo:

Fig 1.1.1 Motor Unipolar com 2 bobinas.

O center-tape, tem como função alimentar o motor, enquanto que os terminais quando aterrados, efetuam o controle do movimento. Ao submeter uma das bobinas a uma tensão, o campo magnético induzido no estador, figura abaixo, provoca um movimento de rotação no rotor de motor até atingir um determinado ponto de equilíbrio. Este movimento é possível pois as bobinas do motor são isoladas umas das outras. Então, ao aplicar-se uma tensão na bobina 1 e 2, o campo magnético é invertido sem a necessidade de se inverter o sentido da corrente para efetuar a rotação no eixo do motor. Esta característica permite que o circuito de ativação seja simples e direta, diferente dos motores bipolares.

Fig 1.1.2 Motor Unipolar – Ilustração do rotor

Bobina 1 Bobina 2

Fig 1.1.3 Sentido da corrente nas bobinas 1 e 2

Como existem duas bobinas e duas direções em que a corrente pode fluir no motor, figura 1.1.3, se diz que este possui 4 Fases (1A, 1B, 2A e 2B). É necessário então saber qual a seqüência correta que deve-se aterrar os terminais para fazer