Fuçando em meus e-mails antigos, achei um do Wagner Lipnharski, que para mim é uma suminade em eletronica, é sobre motores de passo e achei de grande valor educativo, por esta razao resolvi reprodizir aqui neste topico ...
Grande Reinaldo,
Valeu pelo artigo! Gostaria de fazer alguns comentário sobre este artigo com a intenção de trocar idéias com os colegas. Quem sabe alguém que conheça o Wagner o convide a entrar neste forum?
Estou reproduzindo sem a autorizaçao dele, mas nao encontrei nada no e-mail proibindo de passa-lo adiante. E como meu intuito nao é comercial e sim educacional acho que nao estou infringindo nenhuma regra de conduta, caso esteja, meus dados se encontram no meu perfil...
Por falar nisso, fica aqui registrado que o que posto neste forum e nas listas pode ser reproduzido a vontade, ok?
Vamos ao artigo...
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Um deles é a resistência das bobinas do motor. Quanto menor a resistência, maior a corrente necessária, e subsequente menor tempo para formar o campo magnético necessário.
Um motor de passo é movido à corrente, e quanto mais rápido a corrente chegar no nível especificado, maior o torque e, consequentemente, maior a velocidade que o conjunto pode ter. E o fator que limita o crescimento desta corrente não é a resistência, e sim a indutância das bobinas, que se opõem à variação da corrente da mesma forma que um capacitor se opõe à variação da tensão.
Quer dizer, quanto menor a resistência ohmica das bobinas, maior velocidade de resposta do campo magnético e maior velocidade de rotação. Portanto, dois motores de mesma capacidade de torque, mesmo consumo elétrico (7.2 Watts), o que é 6V @ 1.2A sempre será mais lerdo que o de 4V @ 1.8A.
Pelo pouco que entendo, um campo magnético aumenta de acordo com o aumento da corrente e do número de espiras (não me lembro da equação), e a indutância é proporcional ao quadrado do número de espiras. Isso quer dizer que um motor de 1,2A tem mais espiras que um de 1,8A (se o campo magnético for o mesmo), tendo assim uma indutância muito maior que se opõe muito mais ao crescimento da corrente. ISSO causa uma menor transferência de energia ao motor, gerando um menor torque e, consequentemente, uma velocidade máxima menor.
Mas então, por que não fazem todos os motores de passo para baixa tensão?
Pelo pouco que conheço, esse é um engano comum, achar que um motor de passo é movido por tensão. Todos nós temos muito mais facilidade em pensar por tensão do que por corrente. Basta ver que a maioria dos circuito usa muitos capacitores (se opõe à tensão) e raros indutores (se opõe à corrente). Quase todos nós já fizemos uma fonte de tensão, e raros já fizemos uma de corrente.
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Como a maioria dos motores de passo não são feitos para empurrar carros de formula 1, então a maioria mesmo é produzia para as faixas de 6 ou 12V, tensões mais comumente encontradas na maioria das fontes e máquina, e que quase sempre irão trabalhar com correntes menores de 1A por fase, coisa fácil de controlar com a grande maioria de CIs controladores de motores de passo, ou mesmo transistores menores. Como a corrente é menor, tambem as fontes não precisam ser especiais e os capacitores na saída de tais fontes tambem serão menores.
Existem motores, torques e correntes para todos os gostos e necessidades, mas temos que lembrar que a tensão é o que menos importa num motor de passo.
Concordo totalmente com o Wagner no que se refere a simplificação da fonte e controladores de motores de pequenas correntes
Claro que se você aumentar a tensão ( e corrente ) aplicada as bobinas,
aumentará um pouco o torque, mas existirá limite físico, e este limite reduz proporcionalmente ao tempo de potência aplicada.
Quanto maior a tensão, mais rápido a corrente chegará ao valor especificado do motor. Claro que teremos que alterar os resistores de lastro para que a corrente não ultrapasse o valor especificado do motor.
Ao aplicar pulsos de 10ms, um determinado motor demorará 3ms para formar o campo magnético, após isso então terá 7ms de torque o empurrará o rotor à frente.
Campo magnético sempre será formado (vide a figura do artigo), mesmo quando a corrente ainda não chegou na especificada. O mesmo acontece com o torque gerado por este campo magnético. Mesmo nos 3ms iniciais existirá um torque que tenderá fazer com que o motor gire.
Digamos então que você queira acelerar o motor, e aplica pulsos de 5ms. O motor continuará necessitando dos 3ms para formar o campo magnético e sobrará só 2ms para empurrá-lo a frente. Se esse 2ms não for suficiente, poderá ocorrer uma de duas coisas;
1) o motor poderá parar antes da metade do passo e retornar ao passo
anterior (o que causa vibração sem movimento)
2) passar da metade do passo e por inércia ou atração magnética do próprio core do motor mover para o próximo passo - nesse caso sem torque algum. Nesse caso, se houver carga no eixo do motor, esta poderá bloquear o motor de mover sozinho para o próximo passo e o mesmo retornará para o passo anterior, causando a tal vibração sem movimento.
Temos que nos lembrar que o mundo é analógico. Sempre haverá torque, mesmo que não seja suficiente para gerar trabalho ou mesmo fazer com que o motor gire. O mesmo vale para "carga no eixo do motor". O próprio eixo é uma carga. Pequena, concordo, mas é uma carga.
Então, para determinarmos a velocidade máxima que um motor pode atingir, sabemos que o importante é o "tempo de formação do campo magnético", mais o tempo que este campo magnético (torque) estará continuamente aplicado para "exercer o trabalho" de mover a carga.
A formação do campo magnético é específica por motor, com base na corrente aplicada, e tem um limite físico antes de derreter a bobina.
Com certeza!
Uma simples observação com osciloscópio na corrente sobre uma bobina de motor de passo te mostrará a formação do campo magnético. O circuito driver aplica onda quadrada, mas você observará uma rampa crescente de corrente.
Creio que, de longe, esta é a melhor forma de se ver a saúde de um driver. Não só o tempo de subida como a estabilização da corrente.
Só de olhar essa rampa já teremos uma idéia da capacidade máxima de rotações por segundo de tal motor.
Sim
Imagine que a forma de onda acima seja real, então a parte amarela, de zero a 5 seria a formação do campo magnético onde a média de energia aplicada é menos de 50%,
Isso, a área da corrente
já na parte verde a potência é praticamente máxima, e podería-se até ver a redução de corrente logo após a medição #7, que é quando o motor efetivamente mudou de passo.
Muito interessante esta informação do Wagner sobre a mudança de passo!
Fica claro que mudando a largura do pulso para mais ou menos, a parte amarela continuará praticamente igual, e se o tempo verde ficar muito curto, todo o torque do motor dependerá unicamente da parte amarela, que é instavel e de baixo torque.
Fazendo uma correçãozinha, o torque será proporcional à área total da corrente, ou seja, da parte amarela e da verde.
Quero dizer o seguinte: Vamos supor que alimento o motor com o dobro da corrente e, assim que a corrente chegar neste valor, mudo de passo. Como a área será igual a ter constantemente a corrente original, creio que os torques serão o mesmo.
Se as marcações forem de milisegundos, já saberemos de antemão que esse motor irá falhar muito se a largura de seus pulsos for 5ms ou menor. Sendo um motor de 1.8° (200 passos por volta), 5ms por passo resulta em 1 segundo por volta, 60rpm.
Creio que esta falha de passos também depende do torque exigido pela carga.
Gostei bastante deste artigo. Coloca de forma bem prática o funcionamento de um motor.
Peço que os colegas me corrijam.
Abraços,
Rudolf
