Sabemos da importância da precisão nos sistemas de rotação. Assim, conhecer por dentro do motor de passo vai detalhar como tal precisão é alcançada. Além disso, buscaremos entender e compreender as suas formas de ligação visando os nossos futuro projetos.
Conhecendo o protagonista do dia.
Motores de passo são motores de alta precisão e também alto torque em baixa velocidade. A sua criação ocorreu devido a necessidade da indústria de construir algo para o controle preciso de movimentação.
Como o próprio nome sugere, os motores de passo dividem uma volta em diversos passos. Mas quantos passos são? Isso depende. O nosso motor de estudo hoje (28BYJ-48) tem resolução de 1:64. Ou seja, podemos controlar o seu eixo em 64 posições diferentes dentro de uma volta completa.
Mas, como é feito essa bruxaria? Basicamente, todo motor sem as suas bobinas e o motor de passo tem quatro. Portanto, ao energizar sequencialmente as bobinas, o motor irá girar. Contudo, o conceito é um pouco mais profundo e iremos ver mais detalhadamente como isso ocorre.
Entendendo essa bruxaria.
Primeiramente, partiremos dos três tipos de motores existentes. São eles:
- Relutância Variável;
- Imã Permanente;
- Híbrido.
Agora, você deve questionar: qual a diferença? Então, os dois primeiros recebem tais nomes devido as suas características específicas. O último, recebe esse nome pois engloba os dois primeiros tipos de motores em um só. Sendo esse modelo, o mais comum dentro da indústria.
Aprofundando ainda mais.
Portanto, agora que conhecemos o tipo de motor que utilizamos, vamos compreender o que ocorre internamente para fazer ele girar. Para isso, apresento duas palavras importantes: bobina e fase. Em resumo, cada bobina do motor é chamada de fase, e o controle delas pode ser realizado de três maneiras.
- Full-Step;
- Half-Step;
- Microstep.
Full-Step
Este modo de controle é o conhecido como “Passo completo” onde podemos aplicar dois modos de operação: simples ou duplo. Ou seja, podemos girar o nosso motor ligando uma bobina (ou fase) por vez de forma sequencial. Este também é chamado de motor de 4 passos.
Além disso, tem uma outra forma de trabalhar no modo Full-Step. Este modo tem os seus prós e contras, pois não iremos energizar uma bobina por vez e sim duas!
Dessa forma, o torque do motor aumenta devido ao campo das duas bobinas, mas o consumo de corrente também aumenta (agora é duas bobinas ao mesmo tempo ne!)
Half-Step
Então, após conhecer o modo Full-Step partiremos para o modo de controle “meio passo”. Qual a sua importância? Primeiramente, lembra que no inicio do artigo falamos da alta precisão dos motores de passos? Pois bem, é aqui que as coisas começam a se tornar precisas.
Portanto, enquanto que antes o motor realizava apenas os 4 passos seguindo as bobinas, agora ele conseguirá realizar 8 passos!
Isso pode ser ruim na hora de cortar a sua pizza de sexta a noite, contudo para motores de precisão, quanto mais passos (ou divisões da pizza!) melhor será a sua precisão.
Mas como isso é feito? Lembra que no modo Full-Step tínhamos duas formas de ligação? Portanto, que tal unir as duas? É isso que vamos fazer!
Assim, no modo Half-Step o segredo é começar induzindo duas bobinas, depois induzir uma, depois duas e assim sucessivamente até completar a volta.
Microstep
Por fim, para finalizar o estudo do controle de fases do nosso motor, é importante saber dos driver de passos. Normalmente, todo motor de passo será acompanhado do seu driver, uma vez que auxilia a sua ligação nos microcontroladores.
Além disso, eles tem uma função importante para o objetivo do motor de passo (conseguir ainda mais precisão!). Hoje, existem drivers de micro passo de até 64 passos, isso entre bobinas. Assim, usando um driver desses, você consegue obter 64 passos a cada 1/4 de volta do motor. (Surreal!)
Conte mais sobre esses Drivers de Passos.
Primeiramente, como tudo na eletrônica, quando falamos de drivers tudo depende! Com os drivers de passos, não seria diferente. Portanto, vou apresentar melhor o driver que utilizaremos junto ao nosso protagonista.
O driver em questão é o ULN2003. Ele não tem muito glamour e firulas mas realiza muito bem o seu serviço. Composto por 7 transistores Darlingtons ele é capaz de controlar motores de passo do tipo unipolar que possuem saídas digitais que variam de 0 a 5V.
Sobre a sua programação, ela será feita na raça mesmo. Ou seja, será preciso informar ao driver como você quer controlar os passos do motor. Por fim, deixo abaixo dois links importantes sobre o driver.
Entendendo os milhares de fios.
Entendemos bastante a teoria né? Então, está na hora de ver tudo isso na prática, começando pelos os fios. Fios? Sim, pois a primeira coisa que você precisa entender quando pegar um motor de passo na mão é a sua ligação.
Assim, como explicado no inicio do artigo, os motores de passos tem diversas aplicações. Por isso, ele possui alguns tipos de ligações. Na imagem abaixo mostra quais são essas ligações.
Próximos capítulos da novela.
Por fim, vamos finalizando mais um artigo de estudo. Espero que tenha ficado muito claro toda a teoria a respeito do funcionamento do motor. Tal teoria será fundamental para compreender a programação do nosso projeto.
Assim, no próximo episódio dessa novela estaremos vendo o motor de passo na prática, com a famosa mão na massa que gostamos de fazer. Portanto, busque compartilhar esse conhecimento para mais e mais pessoas!
Nos encontramos no próximo artigo, abraço!