OK
Bom pessoal vamos começar do inicio para que todos entendam e deem suas opniões..
A alguns dias atras eu estava analizando a possibilidade de fazer um driver para manter o torque do motor mesmo em altas frequencias. Conversei com varias pessoas, e no fianal falei com o Reinaldo sobre o problema da reatancia indutiva que os motores sofrem por ter que operar em frequencias elevadas fizemos umas pesquisar cheguamos a conclusão de que o motivo dos motores perderem torque é devido este problema.
Decidi então fazer um Driver que se comportasse como um Driver chopper e ao mesmo tempo pudesse ajustar a reatancia indutiva.
A utilização de um microcontrolador era a minha saida quanto ao problema. Peciso que o micro possa receber as informações de corrente e tensão do motor para manobrar o capacitor que deverá corrigir o efeito indutivo.
Portanto entrei em contato com o Carlos, e ele me indicou o AC3 devido suas caracteristicas, de possuir as entradas analogicas incorporadas que irão receber as informações das grandesas elétricas do motor, e consequentemente comanda-lo.
A minha idéia é a de comandar o capacitor de correção de forma que ele se comporte como um de menor capacitancia em frequencias elevadas, ou seja vou aciona-lo em pulsos para que sua capacitancia pareça sempre menor quando a frequencia almentar. O micro deverá verificar o angulo de fase entre a senoide da tensão e a da corrente e consequentemente manobrar o capacitor para que ele possa corrigi-la Ajustando a frequencia de pulsos.
Espero que possam comentar esta minha idéia antes de postar qualquer tipo de circuito.
José Carlos,
Eu trabalho com projetos que envolvem motores de passo há diversos anos, e já cai nessa armadilha de tentar fazer o motor rodar em velocidades acima do que é possível, ou, tentando fazer o motor não perder tanto torque em altas velocidades.
Ninguém é dono da verdade, muito menos eu, mas a minha experiência me ensinou que motor de passo não serve para alta velocidade, não foi feito para isso. Não é impossível ter um certo sucesso em obter 600, 800 e até 1000 passos por segundo em motores de 1.8° por passo, mas sempre com redução drástica de torque.
Corrigir o "fator de potência" sobre a energia aplicada ao motor é uma forma paliativa de tentar resolver algo que pode ser resolvido no projeto, antes mesmo da compra do motor.
O problema da impedância indutiva é muito mais acentuado em motores de maiores tensões. Por exemplo, motores de 24Vdc tem uma atenuação muito mais elevado no torque que motores de 2Vdc. Por via de regra, maior velocidade se obtém em motores de maior corrente, para a mesma potência.
Então até como modo de observação, pode-se concluir que quanto maior a corrente nas fases, maior será o torque em alta frequencia de comutação.
Claro que isso só terá efeito quando usando uma fonte de alimentação que ofereça tensão em torno de 5, 6 ou mais vezes a tensão nominal do motor.
Um dos primeiros erros que cometí quando iniciei a trabalhar com motores de passo, foi usar fonte de 6Vdc para motor de 6Vdc... na prática deve-se partir logo para fonte de 25 ou 30Vdc para motores de 6V e usar circuitos de pwm, chopper ou mesmo resistores limitadores de corrente. Eu prefiro montar o meu próprio circuito de chopper usando um oscilador, comparador e limitador de corrente.
O fato de usar uma fonte de tensão maior, é para permitir um volume muito maior de corrente contra a impedância indutiva que teoricamente é fixa, assim "empurra-se com a barriga" a perda de torque para frequencias mais altas.
Depois de muito penar fui descobrindo o motivo de existirem motores de passo que custam 10 ou 20 vezes mais que outros motores, apesar de terem a mesma cara, mesmo formato e mesma impedância dc nos enrolamentos.
Como definição final, eu diria que se você precisa de velocidade no motor de passo, use motor servo com encoder e pronto, conseguirá velocidades bem altas e com precisão. Claro que usar motores servo ou motores DC dá mais trabalho, principalmente do ponto de vista de controle de velocidade, linearidade da velocidade, controle de torque, etc, mas diferente do motor de passo, o motor DC ou motor Servo é muito mais versátil de controlar todas essas variáveis. Um bom PWM permite equalizar quase todas os problemas.
Ao ler o seu post, entendí que você quer tentar acertar (melhorar) o torque do motor de passo controlando um cap (ou diversos, ou um banco) via qualquer artifício eletronico controlado por um DSP ou µC rápido com entradas analógicas, na tentativa de corrigir o "fator de potência" (se é que se possa usar esse termo aqui) e melhorar o desempenho do motor. O problema aqui não é só que a tensão foge da corrente devido à impedância indutiva, mas é simplesmente que tal impedância tem um período de carga do campo magnético daquela fase do motor, esse tempo é fixo e depende da corrente aplicada e obviamente da tensão sobre tal impedância. Somando o tempo da carga do campo magnético ao tempo da descarga desse (colapso), sabe-se qual é o tempo médio de baixo torque.
Digamos que cada fase apresenta 500µs de carga e 550µs de colapso, temos 1050µs de torque médio-baixo. O tempo entre a carga e descarga do campo, permitirá praticamente corrente direta naquela fase, onde a única limitação será a resistência ohmica do fio do enrolamento da fase, e é exatamente ai que teremos o maior torque possível.
Se aplicamos uma frequencia de 100 passos por segundo, 100Hz, teremos (calculo fácil) pulsos de 10ms nas fases, retirando os 1050µs de carga e descarga, teremos em torno de 9ms de torque bom.
Mas querendo 800Hz (800 passos por segundo, 4 voltas num motor de 1.8°), teremos um período de acionamento por fase de 1250µs, quer dizer, sobra 200µs de torque cheio, o que é impróprio, mal move o rotor do motor em vazio, se aplicar carga o motor travará.
Tudo bem que durantes os 1250µs de carga e descarga do campo magnético, teremos algum torque, digamos que a média entre zero e 100% seja em torno de 30 ou 35%, então digamos para fins de exercício que teriamos em torno de 400µs de torque, então no exemplo do parágrafo anterior, teriamos 600µs de torque num período de 1250µs de pulso, ou seja, menos de 50% de potência aplicada, o que resultaria num torque bem menor que esse numero.
Ai é que entra a aplicação de tensão maior na fonte. A curva de carga do campo magnético continuaria sendo de 500µs, porém para atingir tal valor maior de tensão, e não iremos fazer isso, tal corrente será interrompida antes, virtualmente "empenamos" a curva e obtemos a carga total no enrolamento da fase em menos de 500µs, talvez 200µs se usando fonte de tensão 4 a 5 vezes maior.
A diferença é que tal fonte deverá ser proporcionalmente maior, porque a corrente continuará a mesma para uma tensão maior, os transistores MosFET do chaveamento deverão ter um projeto mais seguro e mais "profissional", usando outros transistores para fazer drive dos seus gates, e outros transistores rápidos para descarregar tais gates muito mais rapidamente ainda.
Tudo isso para se obter algumas centenas a mais de pulsos por segundo. Chega a um ponto onde tudo isso se torna tão trabalhoso e tão custoso, que os motores DC e motores servo começam a sorrir para nós. E não é a toa. As vezes temos que sorrir de volta para eles...
Wagner (Orlando FL)
Tópico: MICROCONTROLADORES LINHA ATMEL - PROJETO AC3 (Lida 17060 vezes)