23/04/2010. T u t o r i a l Universidade Salvador - Unifacs Núcleo de Pesquisa em Redes de Computadores Salvador Bahia Brasil

Transcrição

1 Motor de Passo Autor : Ricardo Alexandro de A. Queiroz ( raaq@cpunet.com.br ) Orientador : Augusto Loureiro da Costa ( loureiro@im.ufba.br ) T u t o r i a l 2003 Universidade Salvador - Unifacs Núcleo de Pesquisa em Redes de Computadores Salvador Bahia Brasil Universidade Federal da Bahia Departamento de Ciência da Computação Salvador - Bahia - Brasil 1

2 Tutorial Motor de Passo Motor DC Princípio de funcionamento Características Tipos : imãs permanentes, relutância variável, híbridos Unipolares Funcionamento e características Circuito de Ativação Bipolares Conclusão Funcionamento e características Circuito de Ativação 2

3 Tutorial - Motor DC Princípio de Funcionamento 3

4 Tutorial - Motor DC Algumas características Motor de velocidade constante de apenas dois estágios : parados ou em movimento. Tornam a maioria dos projetos mais econômicos por não necessitarem de uma estrutura tão complexa. São pequenos e velozes. Exemplo rpm 4

5 Tutorial - Motor DC Desvantagem Não possuem precisão. Para o controle desta, necessitam de um circuito complicado externo provido de sensores de posição (exemplo ópticos) Controle de malha fechada 5

6 Tutorial - Motor DC Desvantagem Não possuem precisão. Para o controle desta, necessitam de um circuito complicado externo provido de sensores de posição (exemplo ópticos) Controle de malha fechada Qual seria a solução para este problema? 6

7 Motores convertem pulsos elétricos em movimentos rotativos São motores altamente precisos, 0.9 graus a depender do modo de funcionamento Possuem três estados de funcionamento : parado, ativado com motor travado ou girando Funcionam em malha aberta 7

8 Funcionamento complexo comparado ao motor DC 8

9 E s t r u t u r a I n t e r n a Três tipos : Relutância Variável, Imã Permanente, Híbrido 9

10 E s t r u t u r a I n t e r n a Três tipos : Relutância Variável, Imã Permanente, Híbrido 10

11 E s t r u t u r a I n t e r n a Três tipos : Relutância Variável, Imã Permanente, Híbrido Possui um rotor com várias polaridades feito com ferro doce e um estator laminado. Geralmente operam com ângulos de 5 a 15 graus. (relativamente alta motivo : por não possuir imã.) Exemplo Quando a fase A é desligada e B é energizada, o rotor gira 15 graus a direita. Acontece o mesmo quando o B é desligado e a fase C é energizada e assim sucessivamente 11

12 E s t r u t u r a I n t e r n a Três tipos : Relutância Variável, Imã Permanente, Híbrido 12

13 E s t r u t u r a I n t e r n a Três tipos : Relutância Variável, Imã Permanente, Híbrido 13

14 E s t r u t u r a I n t e r n a Três tipos : Relutância Variável, Imã Permanente, Híbrido O rotor é constituido por um material ferrite sem dentes e magnetizado perpendicularmente ao eixo. É necessário energizar as 4 fases em sequência para o rotor girar de acordo com a atração dos polos magnéticos. Possuem passos de 45 a 90 graus. Exibem torque altos. 14

15 E s t r u t u r a I n t e r n a Três tipos : Relutância Variável, Imã Permanente, Híbrido 15

16 E s t r u t u r a I n t e r n a Três tipos : Relutância Variável, Imã Permanente, Híbrido Imã Mistura do Irmã Permanente e Relutância Variável Possuem altos torques e podem operar em velocidades mais altas Ângulos de passo que variam de 0.5 a 5 graus. Possuem vários métodos de controle : uma bobina energizada por vez, duas bobinas por vez (maior torque) ou misto. 16

17 ESTRUTURA HÍBRIDA MOTOR UNIPOLAR MOTOR BIPOLAR 17

18 U N I P O L A R estrutura híbrida Motores que possuem 2 bobinas com 6 fios em sua grande maioria. Cada bobina consiste de um enrolamento com derivação central chamado de center tape Grande característica : Consegue ïnverter o campo magnético sem precisar inverter o sentido da corrente. 18

19 U N I P O L A R estrutura híbrida 2 bobinas com 4 Fases ( 1 A, 1 B, 2 A, 2 B ) 19

20 U N I P O L A R estrutura híbrida É importante saber qual a ordem correta dos fios que a corrente fluirá para produzir um campo magnético. É este campo que atrairá o rotor para que o eixo do motor gire continuamente. 20

21 U N I P O L A R estrutura híbrida É importante saber qual a ordem correta dos fios que a corrente fluirá para produzir um campo magnético. É este campo que atrairá o rotor para que o eixo do motor gire continuamente. Como identificar? 21

22 U N I P O L A R estrutura híbrida É importante saber qual a ordem correta dos fios que a corrente fluirá para produzir um campo magnético. É este campo que atrairá o rotor para que o eixo do motor gire continuamente. Como identificar? 22

23 U N I P O L A R Circuito de Ativação 23

24 U N I P O L A R estrutura híbrida Outros motores unipolares 24

25 B I P O L A R estrutura híbrida Motores de 4 fios Possuem um circuito de controle mais complexo que os unipolares Excelente relação tamanho/torque Seus enrolamentos são separados, ou seja, não possuem center-tape Circuito deve ser capaz de inverter a polaridade de tensão por qualquer das bobinas, deixando assim a corrente fluir nas diversas direções Circuito conhecido como : H Bridge 25

26 MODO DE ATIVAÇÃO Wave Drive Bobinas 1 A 2A 1 B 2 B UNIPOLAR Bobinas 1 A 2A 1 B 2 B BIPOLAR Características : Somente uma bobina é energizada a cada passo Consumo de energia menor Assegura precisão em sua posição Desvantagem : causa um desequilíbrio sinuoso no motor 26

27 MODO DE ATIVAÇÃO Full Step Bobinas 1 A 2A 1B 2B UNIPOLAR Bobinas 1 A 2 A BIPOLAR 1 B 2 B Características : Duas bobinas são energizadas a cada passo; Maior torque Consumo de energia maior Melhor relação torque -velocidade 27

28 MODO DE ATIVAÇÃO Half Step Bobinas 1 A 2A 1 B 2 B Bobinas 1 A 2A 1 B 2 B UNIPOLAR `BIPOLAR 28

29 MODO DE ATIVAÇÃO Half Step A combinação do Wave drive com o Full Step Consome mais energia É muito mais preciso O torque é próximo ao Full Step Desvantagem : a velocidade é menor 29

30 MOTOR UNIPOLAR COMO BIPOLAR 30

31 CIRCUITO DE ATIVAÇÃO MOTOR BIPOLAR 31

32 CONCLUSÕES Motores unipolares possuem um circuito mais simples e barato em relação aos motores de bipolares Os motores bipolares possuem uma relação tamanho/torque melhor que os unipolares Ambos os motores funcionando com apenas uma bobina ativada por vez, entram em ressonância Maiores informações : 32

33 Referências Bibliográficas Márquinas Elétricas e Transformadores, Irving I. kosow, 14o edição, editora Globo Máquinas Elétricas Rotativas volume 2, Aurio Gilberto Falcone, editora Edgard Blucher Ltda. Motores DC e Caixas de Redução, publicado na Revista Saber Eletrônica, ano 36, no 335, dezembro/2000, data 29/03/2002. Controle de mesa XY utilizando motor de passo, publicado na Revista Mecatrônica Atual, ano 1, no 02, fevereiro/2002, data 29/03/2002. Revista Saber Eletrônica, disponível na internet via WWW, URL : 29/03/2002 Specifications for 57BYG-SPEC Datasheet ULN How to use disk drive stepper-motor fi/misc/electronics/circuits/diskstepper.html Control of Stepping Motors, a tutorial 33