Motor de passo

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Motor de Passo
Cleiton J. Griebeler, Israel B. Marca, Nicolas P. Secundino
Invenção
•Motor de passo (“Stepper Motor” ou “Step Motor”) foi inventado por Marius Lavet em 1936. Marius Lavet estudou na Supélec, a Escola Superior de Energia Elétrica, uma escola francesa privada de engenharia.
•Sua invenção está consagrada na patente francesa FR823395.
Como funciona
•Este é o método mais simples, pois as bobinas são induzidas uma a uma, sendo que, as bobinas possuem campo magnético de polo Sul.
•Essa indução faz com que o polo Norte do ímã que está acoplado com o rotor, se alinhe com a bobina induzida.
•Se as bobinas forem ativadas em sequência, haverá o giro do rotor, podendo ser em sentido horário ou anti-horário.
Passo Completo ou “Full-Step” simples
Como funciona
•A diferença deste método e do anterior é que enquanto o anterior usava apenas uma bobina para atrair o rotor, este usa duas para cada passo.
•Dessa forma o rotor irá se posicionar exatamente no meio das duas bobinas que foram ativadas, porém ele continuará com a quantidade de passos do método anterior.
• Esta lógica de funcionamento possui um torque de 30 a 40% maior e gasta o dobro de energia. Sendo que, elas continuam com a mesma velocidade.
Passo Completo ou “Full-Step” com duas bobinas
Como funciona
•Este método dobra a quantidade de passos em relação aos anteriores.
•Isso acontece porque ele induz primeiro uma bobina somente e em seguida ele induz duas, fazendo com que o rotor tenha dois posicionamentos, gerando um efeito de meio passo.
•Desta forma há a possibilidade de ter uma maior precisão para fazer controle.
•Seu torque é maior que o primeiro método e menor que o segundo, possui um gasto de energia maior que todos e apresenta a menor velocidade entre eles.
Meio passo ou “Half-Step”
Classificação
•Unipolar é quando o motor possui dois enrolamentos por fase, sendo um para cada sentido.
•Bipolar é quando o motor tem apenas um enrolamento por fase.
Tipo de motor de passo
•Relutância variável - possui um rotor com várias polaridades e estator com enrolamentos. Não possui ímã permanente em seu rotor, assim o rotor gira livremente sem torque residual quando o motor não está energizado.
•O estator é formado por quatro pólos usinados de forma que apresentam ranhuras, chamadas dentes.
•O rotor é também dentado, lembrando uma engrenagem, onde cada dente corresponde a um pólo saliente, assim, o número de dentes do rotor determina o número de passos do motor.
•O controle depende da ordem de energização das bobinas e dos detalhes mecânicos.
Tipos de motor de passo
•Ímã permanente – Possui um imã fixo no eixo do rotor, que mantêm a última posição mesmo quando não energizado.
•É essencialmente um dispositivo de baixo custo, baixo torque e baixa velocidade, ideal para aplicações em campos como periféricos de informática.
Tipo de motor de passo
•Híbridos - O motor híbrido combina as melhores características dos motores de ímã permanente e motor de relutância variável.
•Este motor é composto de um rotor multi-dentado e um imã permanente no seu eixo.
•Apresenta boa relação ao torque, ângulos pequenos e grande precisão.
•Para que o rotor avance um passo é preciso que a polaridade magnética de um dente do estator se nivele com a polaridade magnética oposta de um dente do rotor.
Vantagens e desvantagens
Vantagens
•Precisão no posicionamento;
•Precisão no torque aplicado;
•Lógica digital, uma vez que por esta aciona-se em sequência as bobinas, acarretando no movimento;
•Controle de aceleração e desaceleração, bastando aumentar ou diminuir a frequência da ativação das bobinas, já que o rotor se alinha muito rápido com as mesmas.
Desvantagens
•Desempenho ruim em alta velocidade;
•Complexidade na operação;
•Ressonância, uma vez que ocorre pelo controle inadequado das bobinas, que oscilam, aquecem e perdem os passos.
Aplicação
•Quanto à sua aplicação, é recomendado que os motores de passo sejam usados em equipamentos que exigem um posicionamento preciso, tais como, drives de disquete, scanners planos, impressoras, injeção eletrônica nos automóveis, plotters, discos rígidos e muitos outros aparelhos.
•Assim como, o motor de passo não é recomendado em dispositivos que trabalhem em alta velocidade, uma vez que, a inércia do rotor das bobinas pode fazer com que o motor “perca passos”.
Curiosidades
•A vida útil de um motor de passo, operando em condições normais de trabalho é de aproximadamente 12 anos;
•Os motores de passo também podem ser fabricados com algumas características especiais, como, por exemplo, com redutor de velocidade, deste modo o torque do motor é aumentado e mesmo assim ainda permanecendo de forma compacta.