Controlandro Motores Com Arduino

o~Globalcode

Controlando Motores com Arduino

::=.::::;::::rts _. __ 3

:-.::c::;a;i-~-io (powertrain) 3

=ne!llage s 3::ng-e~gem de Rosca Sem Fim 6= nagem Planetria , , 7alias e Correias 8

Motle>res CC 1O.2.1 Principio de Funcionamento 10

1.2.2 Caracteristicas Gerais dos Motores CC 121.2.3 Redutor de rotao 141.2.4 Circuito de acionamento com um transistor 151.2.5 Laboratrio de Motor CC 181.2.6 Circuito de acionamento com Ponte H 191.2.7 O L293D 221.2.8 Laboratrio de Motor CC : 25

1.3 Servomotores : 26

1.3.1 Principio de Funcionamento 261.3.2 Forma de Controle 281.3.3 Consumo de corrente 291.3.4 Caractersticas dos Servos 291.3.5 Servos digitais 301.3.6 Conexo e Esquema Eltrico 301.3.7 Servos Hitec e Futaba 351.3.8 Laboratrio de Servomotores 36

1.4 Motores de passo 371.4.1 Principio de Funcionamento 371.4.2 Tipos de Motor de Passo 391.4.3 Circuito de Controle e Sequncia de Passos 421.4.4 Cdigo para Gerar a Sequncia de Passos 501.4.5 Caractersticas do Motor de Passo 521.4.6 Consideraes sobre motores de passo 531.4.7 Seleo de um Motor de Passo 54

1.5 Laboratrio: motor de passo unipolar 55


o oressmisso (powertrain)

;:eu~)S (ideais para robs) so encontrados normalmente com velocidades nominais muito

ac:x)Jllcldosdiretamente s rodas do rob. Outro aspecto que eles tambm possuem um torque

a das aplicaes de robs.

::: esses dois problemas de uma s vez, precisamos fazer uma reduo da velocidade do giro do eixo

hnousicnar a roda do rob, mantendo a velocidade do motor com seu valor nominal. Isso feito atravs de

, a de reduo com engrenagens ou correias e polias. Esse sistema permite diminuir a velocidade e

tar o torque.

A potncia o produto da velocidade pelo torque. Considerando um motor ligado a uma caixa de reduo, a

mesma potncia entregue pelo motor deve ser coletada no eixo motriz da caixa de reduo (desconsiderando as

perdas). Assim, podemos escrever a sequinte equao:

Torque_Motor x Velocidade_Motor = Torque_Eixo x Velocidade_Eixo

Sabendo-se os valores da velocidade e do torque do nosso motor, podemos calcular a caixa de reduo para

obter a velocidade desejada e o torque que teremos. Por outro lado, tambm poderamos projetar a caixa de

reduo para um valor de torque desejado e verificar qual velocidade final foi conseguida.

1.1.1 Engrenagens

Em robtica, usar engrenagens para reduzir a velocidade e aumentar o torque quase uma constante nos

projetos. A transmisso do movimento atravs de engrenagens envolve um conceito comum chamado de relao

de dentes entre as engrenagens.

Usando a figura abaixo, podemos ver que a engrenagem motora, que est ligada ao motor ou recebe dele o

movimento, possui 12 dentes. A engrenagem tracionada, que recebe da motora o movimento possui 6 dentes.

Assim, quando a motora fizer uma volta, ela ter passado seus 12 dentes pela interconeco com a tracionada.

Como para cada dente movimentado da motora tambm movimentado um dente da motriz, para cada volta da

motora movimentaremos 12 dentes da tracionada tambm. Como a tracionada possui 6 dentes, ela ter que dar 2

!tas para acompanhar uma volta da motriz, ou seja, a velocidade da engrenagem tracionada ser o dobro davollrw--'irladeda motriz.

1 Introduo a Motores

De uma fonna geral (ver considerao sobre a rosca sem fim), a seguinte relao entre velocidade e nmero de

dentes sempre se aplica:

Vt x Dt = Vm x Dm ou Vt / Vm = Dm / Dt

Onde:

Vt = Velocidade da engrenagem tracionada em RPMs;Vm = Velocidade da engrenagem motriz em RPMs;Dt = Total de dentes da engrenagem tracionada;Dm = Total de dentes da engrenagem motriz.

A relao Dm / Dt chamada de relao de dentes entre as engrenagens e exprime a transformao de :

velocidade e de torque desse conjunto de engrenagens.

No nosso caso, considerando que a velocidade da engrenagem matara seja de 100 RPM, avelocidade da engrenagem tracionada seria:

Vt x Dt = Vm X DmVt X 6 = 100 X 12Vt = (1 00 X 12) / 6Vt = 200 RPM

e da engrenagem motora seja de 1 Nm (Newton x metro), o torque na engre a

VeIocidade_Motora = Torque_Tracionada x Velocidade_Tracionadae racionada x 200

= orque_ Tracionada

racionada = 0,5 Nm

seja, quando a relao de dentes feita para aumentar a velocidade, necessariamente perderemos em torque.

or outro lado, se quisermos ganhar torque, basta fazer uma relao de dentes em que ocorra reduo de

velocidade.

Deve ser notado que o sentido de movimento alterado em funo do nmero de engrenagens interconectadas.

No nosso casso, como temos 2 engrenagens, podemos ver pelo desenho que o sentido do movimento invertido.

Porm, se tivssemos mais uma engrenagem, o sentido do movimento da tracionada seria invertido novamente,

ficando em acordo com o sentido de movimento da motriz. Vemos isso no desenho a seguir.

Voltando aos clculos, se o nosso intuito fosse encontrar a relao de dentes adequada para uma certa reduo

de velocidade, usaramos a mesma frmula. Como exemplo, qual seria a relao de dentes para obter uma

velocidade de 60 RPM, partindo de um motor com 360 RPM, torque de 1Nm e uma engrenagem de trao com 36

dentes? E qual seria o torque final?

av x Dt=Vm x Dm60 x Dt = 360 x 36Dt = (360 x 36) / 60

Dt = 6 x 36 = 216 Dentes

Relao de dentes = Dm /Dt = 36/216 = 1/6

o torque obedeceria a seguinte relao:

Vmotora x Tmotora = Vtracionada x Ttracionada

360 x 1 = 60 x Ttracionada

Ttracionada = 360 / 60

Ttracionada = 6 Nm

1.1.2 Engrenagem de Rosca Sem Fim

As engrenagens do tipo rosca sem fim possuem duas caractersticas marcantes, uma relao de dentes muito alta

e o movimento no bi-direcional, ou seja, s h movimento se girarmos a rosca sem fim. Olhando o desenho

abaixo fica intuitivo perceber que no possvel girar a engrenagem tracionada para transmitir o movimento para

a rosca sem fim. Dessa forma, se utilizarmos esse sistema no tracionamento de uma roda de rob, quando no

houver movimento o rob tambm estar freiado (devido impossibilidade do movimento da engrenagem

tracionada).

Rsca SernFim - Motriz

Engrenagem Tracionada

Como padro as redues com rosca sem fim consideram a rosca como sendo uma engrenagem com um nico

dente, ou seja, a cada volta da rosca, teremos o avano de um s dente da engrenagem tracionada. O resto dos

clculos segue essa considerao, a menos que algo diferente seja especificado pelo fabricante.

1.. 3 etria

Controlando Motores com

eixos e conforme quais dois eixos utilizados, ela fornece uma relao de

sentido de rotao diferente. O terceiro eixo deve ser mantido parado.

ovimento parecido com a rbita dos planetas em volta do sol. Por isso, sua engrenagem

a a de sol e as outras que orbitam so chamadas de planetas. Os dentes das engrenagens

- em contato com os dentes da engrenagem sol pelo lado interno ou central do conjunto. Pelo lado

conjunto, os dentes dos planetas esto em contato com os dentes de uma engrenagem que circunda a

mort.a:gem e construda com dentes no seu lado interno (veja a figura a seguir). As engrenagens planeta esto

as a um suporte que recebe um eixo. O segundo eixo est na engrenagem sol e o terceio na engrenagem

anelar ou anel.

Anel - Eixo EXtrno'Planta 1

. Eixo d $!JPoltdosPlanetas

Eixo Interno

Planeta 3.

Ela muito usada em grandes redues devido a sua grande robustez. a engrenagem que encontramos na

ponta da parafusadeira eltrica e de alguns redutores de motores CC.

a o ores

Polias e Correias

Outra forma de transformar a velocidade e o torque de um eixo atravs de polias e correias. O princpio utilizado

o mesmo, s que em vez de relao de dentes, trabalharemos com relao de raios (que indiretamente define o

permetro). Outra diferena que nas polias com correia, no existe a inverso do sentido do movimento.

pliaA

Polia B,-:--~............_~;.;..-~~V

A potncia aplicada numa polia deve ser a potncia recebida pela outra menos as perdas. Iremos analisar o caso

ideal onde no existem perdas, assim, a potncia na polia A ser igual a potncia na polia B. Como sabemos que

a Potncia = Torque x Velocidade Angular, teremos que:

Va x Ta = Vb x Tb

Como o torque igual a fora x raio, e as duas polias esto interligadas pela correia, logo a fora a mesma,

teremos que:

Va x F x Ra = Vb x F x Rb

Cancelando a fora dos dois lados, teremos que:

Va x Ra = Vb x Rb

Onde:

Va = Velocidade da polia A;

Vb = Velocidade da polia B;Ta = Torque da polia A;

Tb = Torque da polia B;

Ra = Raio da polia A;Rb = Raio da polia B;

Controlando Motores com Aro -

a mesma utit!~:a nas engrenagens, somente trocando o nmero de dentes pelo raio. Isso pode

ser ra:cihn91ii!:e oo:endXilo se percebermos que o nmero de dentes proporcional ao permetro, que proporcional

ao

e correias, as que transmitem o movimento por frico (comuns em V) e as correias sncronas

( ). vantagens das correntes sncronas a no existncia de escorregamento.

T o clculo para polias similar ao clculo para engrenagens.

a12 Motores CCOs motores eltricos esto entre os componentes eletromagnticos mais comuns no nosso dia a dia. Baseados no

principio da atrao e repulso entre plos magnticos os motores CC so uma aplicao inteligente da

comutao de circuitos eletromagnticos.

1.2.1 Principio de Funcionamento

o motor basicamente a montagem de uma bobina em cima de um eixo que pode rotacionar e essa bobina estligada a um comutador, permitindo o chaveamento do sentido da corrente atravs dela.

A comutao permite a criao de um campo magntico com a polaridade varivel e de acordo com a posio do

eixo do motor. Esse campo magntico gerado pelas bobinas interage com dois ims permanentes e refora ou

cria o movimento do eixo.

Como vemos na figura, a corrente que sai da fonte, passando pelas escovas (comutador) gera um campo

magntico que far com que o eixo gire at alinhar o polo S da bobina com o polo N do im e o polo N da bobina

com o polo S do im. Nesse momento do alinhamento, h a comutao do circuito das escovas, o que inverte o

sentido da corrente na bobina, invertendo tambm a posio dos polos magnticos da bobina. Essa inverso far

com que o rotor continue girando at fazer outro alinhamento .. Nesse momento, nova inverso ocorrer,

perpetuando o movimento.

Controlando Motores com Ar1dllino

o sentido da rotao do motor depender da polaridade da ligao da fonte de alimentao e est vinculada coma regra da mo esquerda, que define o sentido da corrente, do campo gerado e do movimento. E a velocidade de

rotao depender da corrente que atravessa o circuito e consequentemente da tenso aplicada.

.2.2 Caracteristicas Gerais dos Motores CC

mo or cc caracterizado basicamente por:

Dimensionamento fsico;

Potncia nominal;

Tenso nominal;

Corrente nominal;

Velocidade nominal;

Torque nominal;

Torque de frenagem;

o dimensionamento fsico define o tamanho do motor, incluindo comprimento e largura do eixo. Essa informao importante para o casamento entre o eixo do motor e a engrenagem ou roda a que ser acoplado.

Potncia nominal, tenso nominal e corrente nominal esto todos correlacionados atravs da frmula:

Potncia (Watts) = Tenso (Volts) x Corrente (Amperes)

Esses valores so importantes no dimensionamento do circuito de controle do motor, sendo que a sua corrente de

operao, que a corrente consumida em uso normal com o fornecimento do torque nominal, deve ser suportada

com folga pelo circuito de acionamento.

Saber a potncia nominal importante para poder controlar o motor sem exceder esse limite por perodos que no

sejam muito curtos. bom lembrar que potncia gera calor e calor um grande inimigo dos componentes

eletrnicos e eletromecnicos em geral.

Como qualquer bobina, o motor tambm gera fora contra-eletromotriz (FCEM). E no momento de inverter o

sentido de rotao do motor aparecer a FCEM. Logicamente o circuito de controle do motor dever suportar

esses picos de tenso reversa.

A velocidade nominal indica a velocidade mxima, sem carga, que o motor capaz de atingir.

o torque uma caracterstica importante do motor e nem sempre temos acesso a essa informao. O torque deoperao ou nominal a fora que o motor fornece na ponta do eixo. Essa fora o que permite ao motor

acelerar.

O torque de frenagem a fora necessria para parar o motor. Em motores pequenos, ele pode ser medido com o

a montagem mostrada na figura.


Rotao~ Motory

~ \/>Fixao Barra

Calo/"-:-"-

a 00 es

.2.3 Redutor de rotao.

Como a velocidade desses motores alta e seu torque baixo, necessrio utilizar um redutor de velocidade para

ganhar torque e deixar a velocidade compatvel com a conexo a uma aplicao - como uma roda, por exemplo.

o preo pago pelo ganho de torque a perda de eficincia pelo atrito existente entre as engrenagens. O que, naatual tecnologia de motores, compensa em muito o ganho de torque.

Em princpio poderamos pensar em alimentar o motor com uma tenso menor que a especificada para que ele

diminusse a velocidade para um patamar utilizvel sem redutores. Porm, a tenso de alimentao do motor est

diretamente relacionada como o torque do motor. Assim, alimentando o motor com uma tenso abaixo da tenso

nominal diminuir o torque fornecido. Uma soluo intermediria seria utilizar o controle de velocidade por PWM

(que veremos mais a frente).

Controlando Mo ores rem

a, io' amento com um transistor

e controlar um motor utilizando um nico transistor. Com esse mtodo podemos

aeDilIiilelilWe a velocidade do motor. No diagrama a seguir, podemos ver como acionar um motor DC

f4Jc!uil11O convencional, protoboard, transistor e diodo. Repare que colocamos o diodo diretamente no

a parar um motor DC o campo magntico vai gerar uma tenso reversa no transistor que poder

o componente. Este diodo protege portanto o transistor para no queimar com a tenso reversa,

e o diodo permite conduz corrente apenas para um lado.

uo a Motores

Q ando escrevemos um valor 1 na porta do Arduino, ativamos o transistor, que satura e conduz e faz o motor

girar na sua velocidade nominal (caso a tenso de alimentao seja a tenso nominal).

Quando escrevemos um valor O na porta do Arduino, o transistor entra no corte e o motor pra de girar. Nesse

momento, temos uma fora contra eletro motriz que absorvida pelo diodo.

Porm, como podemos controlar a velocidade do motor, j que ele gira na velocidade nominal quando o transistor

conduz? A soluo mais utilizada ficar ligando e desligando o transistor numa frequncia tal que consigamos a

velocidade final desejada.

Esse mtodo conhecido como Pulse Width Modulation (modulao por largura de pulso) e amplamente

utilizado no controle de cargas. O seu principio o controle do ciclo ativo de uma forma de onda quadrada de

frequncia fixa.

O ciclo ativo a relao entre o tempo em que o sinal est em 1 com o tempo total e expresso em %. Dessa

forma, um ciclo ativo de 50% faz com que o sinal fique metade do tempo em 1 e a outra metade em O.

Assim, dentro de um intervalo de tempo determinado (frequncia do PWM) controlamos o tempo em que o sinal

estar no nivel 1 e o tempo em que estar em nvel Odentro de cada ciclo individual e repetidamente.

Para entendermos melhor o seu funcionamento vamos acompanhar a figura a seguir, onde temos algumas formas

de onda exemplificando os ciclos ativos e o comando do Arduino/Program-ME que gerou essa condio:

se dth Mo(Julation

(ycle - analogWrvte(O)

-----I I~In 2hDu~cfc~aIOAr"te(64h l50:%DytyCyde - n~dQgWrite(l27)

Sv

Podemos perceber facilmente que no primeiro caso, com ciclo ativo de 0% o transistor no conduzir e o motor

no ir girar.

No ltimo caso, com ciclo ativo de 100%, tambm percebemos facilmente que o transistor ir conduzir o tempo

todo e o motor ir girar na sua velocidade nominal.

No caso intermedirio, ciclo ativo de 50%, o motor ir ser acionado metade do tempo e na outra metade

continuar girando por inrcia. Como a frequncia de PWM alta e o motor tem uma indutncia do enrolamento,

podemos entender que esse sinal ser integrado e ter como resultado uma tenso de 50% da tenso de

alimentao, porm, com pouca perda no torque. Os outros casos so analisados da mesma forma.

1 Introd o a Motores

1.2.5 Laboratrio de Motor CC

Objetivo:

Praticar o uso de motor CC com uso de transistor, PWM e potencimetro. LABORATRIO

Tabela de atividades:

Atividade OK

1. Monte o esquema na protoboard conforme desenho apresentado:

2. Escreva o cdigo Arduino para acionar o motor sem o potencimetro e teste.

3. Escreva o cdigo Arduino para acionar o motor usando PWM e potencimetro.

4. Utilizando um multmetro, mea a tenso no motor com diferentes posies do

potencimetro.


1.2.6 Circuito de acionamento com Ponte H

Com o acionamento com um nico transistor, podemos controlar a ativao do motor e a sua velocidade, porm,

no conseguimos controlar o sentido da rotao.

Para resolver esse problema, precisamos de um circuito que faa a comutao dos terminais do motor, invertendo

a polarizao de ligao dos mesmos fonte de alimentao. Dessa forma, podemos fazer com que o motor gire

nos dois sentidos, de acordo com a polarizao da ligao do motor.

Esse circuito pode ser visto na figura a seguir, em que implementado com chaves:

GndSe fecharmos as chaves 1 e o

podemos ver no desenho a s

inaI e no sentido horrio, como

1

3

GhdPor outro lado, se fecharmos as chaves 2 e 3 o motor girar normalmente na velocidade nominal e no sentido anti

horrio, como podemos ver no desenho a seguir:


1

4

Se quisermos que o motor no gire, basta deixar todas as chaves abertas. Porm, para frear o motor utilizamos

um subterfgio simples, que curtocircuitar os terminais do motor. Isso pode ser feito de duas maneiras, como

podemos ver na figura a seguir:

1 2

,4: .~.... .'4

~nd Gnd

Neste circuito, resolvemos o problema de inverter o sentido de rotao do motor, porm, no temos o controle de

velocidade. Para juntar esses dois benefcios num nico circuito de controle, utilizamos transistores no lugar das

chaves e os controlamos atravs do PWM, como podemos ver a seguir:

Controlando Motores com irvt:lilD10

Vcc

Um ltimo acrscimo nesse circuito seria a proteo atravs dos diodos. Com isso o transistor fica protegido da

fora contra eletro motriz. O circuito est na figura a seguir:

Vcc

2

.....4

Gnd

- a otores

7 O L293D

Para facilitar a vida dos construtores de acionamento de motores de baixa potncia, temos o circuito integrado

L293D que tem as funes de duas pontes H integradas nele.

Para compreendermos melhor esse chip, vamos analisar o diagrama de blocos a seguir:

~N1 lHa

IN2 NA

QUT1 OUl3

IJs 1Ji$

QUT2 OUlA

Como podemos ver, temos o mesmo circuito repetido duas vezes, com uma linha de simetria vertical no meio do

diagrama. Vamos fazer a explicao do lado esquerdo, que controla um motor e o lado direito funciona da mesma

maneira, somente mudando os nmeros dos pinos do Cio

Cada tringulo no diagrama representa um par de transistores PNP e NPN ligados em srie como explicado

anteriormente. Os diodos de proteo j esto dentro do circuito integrado e o pino de ENABLE serve para

habilitar essas sadas transistorizadas.

Na figura a seguir mostramos a equivalncia dos desenhos do diagrama de blocos e do circuito discreto com

transistores.

Controlando Motores com Arc.lUirKl

Sad

Lnd

Como podemomos ver, o diagrama de blocos simplifica a representao do circuito, porm, os dois possuem a

mesma funcionalidade.

Para ligarmos um motor, o faramos nos pinos OUT1 e OUT2, e o controle seria atravs dos pinos IN1 e IN2. Se

no quisermos o recurso de freio, podemos colocar um inversor entre os pinos IN1 e IN2 e economizamos uma

porta do microcontrolador.

o outro pino do L293D o Enable que como dissemos, habilita o funcionamento da sada transistorizada.Podemos ligar o enable em uma sada PWM e assim controlar a velocidade do motor. Com essas ligaes temos

uma aplicao tpica de controle de motores, como podemos ver no circuito a seguir:

5V

'olor A

1"~ '5\1 :1,6;;

iliil li3~

ciJ ~:;3:;

av r::.; 'IJ\;\."

(Q.r.M fJV ,(J'I,/ :o

CJI2 'w~2 4

8E9

"C.ohtrol':'2 :PWM2

PWM'1Controle iA .' }--------1

Mdt6rB

Co

GND

Podemos notar que a alimentao

podendo ser de at 36V.

com 5V e a alimentao dos motores separada,

As caractersticas do L293D, fabricado pela ST, so:

Quatro canais push-pull;

Corrente de 600mA por canal;

Pico de corrente no repetitivo de 1,2A por canal;

a o ores

e alimentao para a parte lgica de at 36V;

e alimentao para os motores de at 36V;

teo de sobretemperatuta;

Alta imunidade a rudos;

Frequncia de chaveamento de at 5KHz;

Diodo de proteo interno.

Uma boa dica colocar um capacitor de valor pequeno (entre 10nf e 100nF) entre os terminais do motor para

aumentar a vida til do mesmo (ele absorver a tenso reversa na parada e inverso de rotao). Ou se preferir,

de cada sada para o terra.

Os circuitos integrados L293 que no possuem a letra O na sua designao, no tm o diodo interno de proteo.

Nesse caso, necessrio colocar o diodo exterrtamente.

Controlando Motores com Ard -

e otor CC

e ponte H com L293D LABORATRIO

..;.,......:;..,. ,..~I..~~e::~~ _:t- it:

..... ~, ~.~..... ..~ . 1; .,_a ..

- a Mo ores

1.3 Servomotoreso servo motor voltado a aplicaes onde o controle de posicionamento o objetivo bsico. Ele possui um eixoque tem sua liberdade de movimentao limitada - geralmente a 180 graus (meia volta), ou seja, ele no gira

continuamente como um motor comum.

A sua construo aplica alguns dos conhecimentos que j adquirimos, como o controle por uma ponte H. Outro

fator construtivo importante a montagem de um redutor por engrenagens e um circuito de controle de posio

baseado na leitura analgica de um potencimetro.


A idia ter um indicador de posio do eixo principal do servo e comparar a posio em que ele estiver com a

posio desejada. Com essa comparao pode-se controlar o motor para que o eixo chegue at o ponto desejado;

Esse indicador de posio costuma ser um potencimetro conectado ao eixo principal do servo. Como esse

potencimetro est ligado como divisor de tenso, a tenso de sada ser proporcional posio do

potencimetro e consequentemente do servo.

Para sabermos se o potencimetro chegou posio desejada, usamos um comparador de tenso que tem como

entrada a tenso vinda do potencimetro e uma tenso gerada a partir do sinal de controle (que define a posio a

que o motor deve chegar).

O motor DC controlado atravs da sada desse comparador e seu movimento reduzido e aplicado ao

potencimetro. Essa reduo permite maior preciso no eixo principal.

Esse sistema chamado de controle de lao fechado (closed loop control), pois o sinal gerado pelo

posicionamento reutilizado para definir o prprio posicionamento e este interfere novamente no posicionamento.

Essa forma de realimentao ou feedback d o nome geral aos sistemas de controle.


Erro

'1'-_--"__ "I S'9f1s'gr!

o diagrama genrico de um sistema de realimentao em lao fechado (closed loop feedback) mostrado nafigura acima. A idia bsica da realimentao retomar um sinal da sada e com ele influir no sistema que gera a

prpria sada. De forma que:

Sada = (Ajuste - Realimentao) * Tipo Controle * Ganho Amplificador

No desenho temos que a partir de um sinal de entrada (Ajuste), queremos gerar um determinado sinal de sada e

isso feito comparando um sinal de sada com o de entrada (realimentao).

Esse sinal de entrada (Ajuste) comparado com o sinal de realimentao e o resultado um sinal de Erro. Esse

sinal de Erro proporcional diferena entre a realimentao e o sinal de Ajuste, portando, funo do que falta

fazer para chegar ao ponto determinado pelo Ajuste.

o controlador utiliza esse sinal de Erro e conforme a sua forma de controle, que pode ser Proporcional, Integral ouDerivativa (PIO) gera outro sinal que ser amplificado e aplicado na sada. Esse sinal de sada retomado para a

entrada pelo sensor (que pode fazer algum tipo de isolamento eltrico) e se torna o sinal de realimentao,

reiniciando todo o ciclo novamente.

No nosso caso, a inteno desse sistema gerar um ajuste preciso e estvel da sada a partir de um sinal de

controle aplicado na entrada.

Voltando ao servomotor, no desenho a seguir temos uma vista explodida de um servomotor tpico de

aeromodelismo. Na imagem do circuito eletrnico est bem visvel a localizao do motor e do potencimetro. J

na imagem da caixa do servo podemos ver o encaixe das engrenagens de reduo.


Por fim, podemos notar que a tampa da caixa protege as engrenagens de reduo e s deixa exposto o eixo

externo que conectado ao potnciometro.

1.3.2 Forma de Controle

Como o servo tem um circuito eletrnico complexo dentro dele, a forma de controle tambm pode ser mais

sofisticada. Nos servos de modelismo, que so muito usados em robs de pequena escala, esse controle feito

com a variao da largura do pulso enviado ao servo.

Um pulso de 1 lTiilissegundo posiciona o servo na referncia de Ograus. J um pulso de 2 milissegundos vai para

o extremo oposto, ou seja 180 graus. As posies intermedirias so conseguidas variando-se de forma linear a

largura desse pulso.


8",'-

.;-,' ',- ~' ~ '-",);

velocidade com que o posicionamento ocorre uma caracterstica do servomotor e envolve o valor da reduo

otal que ocorre na rotao do motor CC utilizado pelo servomotor.

1.3.3 Consumo de corrente

o servo motor consome uma corrente igual a corrente do seu motor CC somada a corrente utilizada no circuito decontrole. Como a corrente do motor varia em funo do movimento de posicionamento, o consumo do conjunto

todo ir variar bastante no tempo. Todas caractersticas do motor CC tambm se aplicam aos servos.

A fonte de alimentao deve suportar a corrente mxima consumida pelo servo. E como, dependendo do tamanho

do servo, seu consumo de corrente ser significativo, interessante (para no desperdiar potncia) alimentar o

servo com uma fonte no regulada e dentro da faixa de tenso especificada para o equipamento.

1.3.4 Caractersticas dos Servos

Tomando como base o modelo Futaba S148 Servo Standard Precision, vamos analisar as caractersticas tcnicas

dos servomotores.

Sistema de controle: Largura de pulso com 1,52ms para posio neutra

Tipo do Motor: 3-polos

Tenso de Alimentao: 4.8V ou 6V

Consumo de potncia: 6V x 8mA (em descanso)

Torque:

33,3 oz-in (2,4 kg/cm) @ 4.8V

42 oz-in (3,0 kg/cm) @ 6V

Tempo de trnsito:

0,28 seg/600@ 4.8V

0,22 seg/60 @ 6V

Dimenses: 40 x 20 x 36mm

Peso:44g

etro do eixo: 5,88mm


Das especificaes acima, somente duas so novidade, o tipo de motor e o tempo de trnsito. O motor de 3 po os

possui 3 enrolamentos internos comutados e 2 ims permanentes e o tipo mais comum de motor CC.

O tempo de trnsito determina a velocidade rotacional do servo e exprime o tempo necessrio para que o servo

percorra um determinado arco (normalmente 60 graus).

A especificao do servo Futaba S148 de 0,22 segundos para 60 graus. Se o servo fosse varrer 180 graus,

demoraria 0,66 segundos. Como esses valores especificados so para o servo sem carga nenhuma, com carga

esse tempo subiria. Esta a base de clculo para os tempos necessrios aos movimentos desejados.

Outra considerao relativa a servomotores a durabilidade, que vai depender basicamente do material utilizado

na sua mecnica, ou seja, as engrenagens. O servo mais durvel utiliza engrenagens de metal, sendo seguido

pelo servo com engrenagens de karbonite e pr fim os mais baratos com engrenagens de nylon.

Outro fator vinculado tambm, mas no somente, qualidade das engrenagens a capacidade de carga do

servo.

1.3.5 Servos digitais

Os servos digitais so funcionalmente iguais aos analgicos, porm com uma taxa de atualizao da posio

muito maior. Enquanto os servos analgicos so atualizados 30 vezes por segundo (30Hz) os digitais so

atualizados 300 vezes por segundo (300 Hz).

Isso aumenta a velocidade de resposta e o torque do servo digital em comparao com um semelhante analgico.

O torque pode chegar a ser 3 vezes maior que o do servo analgico.

Os servos digitais tambm podem ser programados em relao ao posicionamento, definindo limites e posies

para o caso de falhas.

1.3.6 Conexo e Esquema Eltrico

No h uma conveno aceita para o servomotor comum de rdio controle, assim, vamos identific-Io por um

desenho que se assemelhe a sua aparncia fsica.

Controlando Motores com hlc!t.oo

vcc

A disposio dos conectores para Vcc, Gnd e Sinal apenas um exemplo e para cada modelo de servomotor o

catlogo do fabricante dever ser consultado. Como linha geral de identificao, mostraremos no tpico seguinte

as disposies mais comuns nos servos disponveis no nosso mercado.

Em caso de conexes com Arduinos devemos seguir o seguinte esquema:

A conexo do servomotor muito simples pois s envolve a alimentao e o sinal de controle. Se o servo for de

4,8Va 6Ve baixa corrente de consumo (100 ou 200mA durante a movimentao), no Program-ME basta utilizar

um dos 2 conectores dedicado a servomotores. Caso seja outra tenso de alimentao ou corrente maior,

devemos usar uma fonte externa e fazer um conector em que ligamos o terra do servomotor ao terra da fonte e do

Program-ME, o Sinal de controle do servo porta adequada do Program-ME e o Vcc do servo ao positivo da fonte

de alimentao externa.

rama de controle do servo pode utilizar uma das bibliotecas prontas existentes, como o exemplo mostrado

a


#include Ilbiblioteca para a manipulao do servomotor

Servo servomotor; Ilcria o objeto servomotorvoid setup() {

servomotor.attach(10); Ii conecta o objeto a porta 10

void loop ()for(pos = O; pos < 180; pos += 1)

delay(15) ;servomotor.write(pos) ;

Ii espera 15ms para o movimento ocorrer

}

Controlando Mo ores com Arlr!uiino

controlar o servomotor sem o uso de uma biblioteca especfica seria utilizando as funes e

ica do Arduino. Um exemplo dado a seguir:

Ii Pino de controle para o servo1Ii Posio mnima do servomotorIi Posio mxima do servomotor

Ii posio do servoMaximo 2500;~-= sicao servo

~ valor~osicao~ t i = O;

tempoMinimo;

long ultimoControlecontrole

Ii tempo em milisegundos em que ocorreu o ltimo

long ultima atualizacao O;

int intervaloControle = 20;int tempo_movimentacao = 500;

Ii intervalo de tempo entre os pulsos de controle

void setup ()pinMode(servoPino, OUTPUT);posicao_servo = O;IISerial.begin(9600) ;

Ii Coloca o servo na posicao minima

void loop ()

if (millis() - ultima atualizacao >= tempo_movimentacao)i+=5;i = i % 180;

i,

ultima atualizacao millis ();

valor_posicao = map(posicao_servo, 0, 180, tempoMinimo, tempoMaximo);Ii mapeia o valor de a 180Ii para a faixa entre tempo Minimo e MaximoIi atualiza o servo se o intervalo de tempo para controle passou

(millis () - ultimoControle >= intervaloControle)~g~talWrite(servoPino, HIGH);-e:ayMicroseconds(valor~osicao) ;

Ii Liga o sinal de controleIi Tempo em que mantem o sinal alto para

o servo"gita rite (servoPino, LOW);

trole = millis ();(e "_~ssegundos)

Ii Desliga o sinal de controle do servoIi atualiza o momento do ul"timo controle

1 Introduo a atores

}

}

Obs.: Como a cada 5 dias a contagem de millisO volta a zero, se o seu projeto for ficar ligado mais do que 5 dias

ter de resolver o problema do reincio da contagem. Tambm os valores de tempoMinimo e tempoMaximo devem

ser ajustados de acordo com o servomotor em uso.

Controlando Motores com Arc.krllilO

. ec e Futaba

eixar de ser, temos mais de um fabricante e conseqentemente padres de conexo eltrica e

::;c!C;a ~~eotes. Dos quatro maiores fabricantes, Hitec, Futaba, Airtronics e JR, os dois primeiros so os mais

rasil.

ector do servo tem 3 linhas, a alimentao positiva, o terra e o sinal de controle. Os servos Hitec utilizam as

amarelo, vermelho e preto para o sinal, VCC e terra respectivamente. J os Futaba utilizam o branco, o

errnelho e o preto para o sinal, VCC e terra respectivamente.

Futil:ba."J" Connect or

-'YenOw ($ignal)

..Black orWhite(Signal) -'Ora.ng (Signa~)

Note that (+)and (-) are t here~rse of Fut aba ,Hit ec , and JR connect ors

Outra diferena est na conexo mecnica do eixo do servo, que no Hitec tem 24 dentes e no Futaba 25.

1 Introduo a atores

1.3.8 Laboratrio de Servomotores

Seguindo o esquema abaixo e utilizando cdigo-fonte apresentado, faa um programa no Arduino que efetue a

leitura do valor do potenciometro e mude a posio do servo.


de passoimpressoras, os motores de passo so os irmos mais complicados dos motores CC. Ao

omotores, os motores de passo no trazem seus circuitos de acionamento embutidos. So muito

o icionamento que necessita de uma ou mais voltas completas, onde os servomotores no


Motores de passo tambm utilizam princpios da atrao magntica gerada atravs de corrente eltrica. Ou seja,

so em essncia parecidos com o principio de funcionamento dos motores CC.

Porm, ao contrrio dos motores CC, os motores de passo no giram apenas aplicando uma tenso neles,

necessrio um circuito eletrnico para controlar o motor de passo.

Esse motor construdo com vrias bobinas fixas e um rotor dentado. Essas bobinas so conectadas aos pares

nas extremidades opostas, como na figura abaixo, a bobina 1A e a bobina 18. Quando essas 2 bobinas so

energizadas o campo magntico gerado tende a forar o alinhamento do rotor com esse campo. Ao desligarmos

as bobinas 1A e 18 e energizarmos as bobinas 2A e 28 teremos um novo alinhamento do rotor com o novo campo

magntico. Essa variao no alinhamento corresponde a um passo do motor.

A quantidade de passos por volta do motor uma caracterstica construtiva do motor de passo e define a sua

preciso.

I troduo a Motores

1a >-------------------------~.2b>----------.."1b >----,-ia

A figura a seguir mostra um desenho mais aproximado da forma construtiva do motor de passo:

Motor 4 Fases

Rotor Dentado

Nessa figura, se energizarmos as bobinas A e A', retirarmos a energia e aplicarmos em B e B', retirarmos a

energia e aplicarmos em C e C', e retirarmos a energia e da mesma maneira aplilcarmos a D e D', estaremos

fazendo o motor girar. E quando novamente energizarmos A e A', teremos dado uma volta completa com o rotor

no sentido anti-horrio. Porm, se fizermos a sequncia A, D, C, B, A, daremos uma volta no sentido horrio.

Esse padro seqencial de ativao das bobinas define o sentido de rotao do motor. Alm disso, como veremos

depois, ele tambm pode definir o ngulo de cada passo do motor.

paSSCIS do mo ar permite que tenhamos um controle sobre a quantidade de movimento

" Essa caracterstica permite a utilizao desse tipo de motor em sistemas de

a ecessidade de um feedback do posicionamento. Ou seja, se quisermos girar 180 graus,

Il"nelu a equado de passos e o motor ir para essa posio, desde que a carga no ultrapasse o

motor.

.2 Tipos de Motor de Passo

n o s caractersticas magnticas, os motores de passo podem ser de Relutncia Varivel, Magneto

ermanente ou Hbridos. O tipo hbrido combina caractersticas dos outros dois tipos.

O motor de relutncia varivel baseado no fato de que o fluxo magntico procura o caminho de menor relutncia

em um circuito magntico. Relutncia a resistncia passagem do fluxo magntico e pode ser comparada

resistncia eltrica para efeitos didticos. Como o rotor do motor dentado, esses dentes tendem a se alinhar

com as bobinas ativadas, pois assim, o espao com ar minimizado (o ar tem uma relutncia magntica_ maior

que o material do rotor) e a relutncia total do circuito magntico minimizada. Na figura a seguir vemos a

estrutura desse motor num enrolamento de 4 fases.

Esse tipo de motor, quando desenergizado no ope fora nenhuma rotao de seu rotor, e esta pode ser uma

forma de identificar o tipo de motor quando no possumos maiores informaes.

Os motores de relutncia varivel so normalmente de baixo/mdio torque e maiores passos do que os outros

tipos. E diferentemente dos outros, podem ser de 3 bobinas ou 3 fases.

O motor magneto permanente possui um rotor cilndrico com ims permanentes. Isso lhe confere um torque maior,

uma vez que obtm a interao do campo magntico gerado eletricamente com a de um campo magntico j

existente. No motor de relutncia varivel s temos o campo gerado eletricamente, conseguindo assim, uma fora

me or.

es e mo or, temos um funcionamento mais parecido como o motor CC, pois a energizao das bobinas geram o

ento magntico entre os seus campos e os campos do im permanente.

1 In oduo a Motores

A figura abaixo mostra a construo desse tipo de motor de passo .

. ... ,t~$-2Bobinas . Magneto Permanente de 24 polos

o tipo hbrido est baseado tanto no uso de um im permanente como na relutncia do rotor. O seu rotor dentado (como no motor de relutncia varivel) e possui um im permanente ao redor do seu eixo. Dessa forma,

ele pode usar o mesmo tipo de estator do motor de relutncia varivel.

Seu roto r tem a distribuio dos plos magnticos executada de forma intercalada, isso permite uma maior

resoluo nos passos. Esse tipo de motor tem um menor ngulo por passo do que o de relutncia varivel ou

magneto permanente.

Como o torque criado pela interao entre o campo gerado e o campo existente, o seu valor normalmente

superior ao dos motores de relutncia varivel.

Oetln~:dos 'pelosdiQtor

N s

Estator deS pelos

Tabela comparativa dos tipos construtivos de motores de passo.

Relutncia Varivel Magneto Permanente Hbrido

:: ~ 15a 30 graus 7,5 a 15 graus 0,9 a 3,6 graus-~ - Mais Simples Mdia Mais complexo

e enrolamento das bobinas, eles podem ser Unipolares ou Bipolares ou ter todos os enrolamentos

ponveis externamente. Uma maneira simples de diferenciar entre esses tipos de enrolamento

uantidade de fios presentes no motor de passo, conforme vemos na figura abaixo:

q,ioj>2 v+ 1ji1' 4>1

~ o2 FiosBipolar

6 FiosUnipolar

oj>2 v+ 1ji1' q,1

~.'..> .~..V. O)

5 Fios 5Unipolar

8 Fios Bi ouUnipolar

q,i'

uo a Motores

1.4.3 Circuito de Controle e Sequncia de Passos

Como temos dois tipos de enrolamento das bobinas nos motores de passo tambm temos dois tipos de circuitos

de controle, sendo um para cada tipo de enrolamento.

o circuito de controle para o motor bipolar a Ponte H. Como todo o principio de funcionamento e ativao soiguais, no vamos nos deter muito nesse circuito.

Gnd -.

Na tabela a seguir vemos como energizar as bobinas:

Passo Bobina A1 Bobina A2 Bobina B1 Bobina B2

1 + Gnd O O

2 Gnd + O O

3 O O + Gnd

4 O O Gnd +

Controlando

cg.arna a seguir como devemos fazer a montagem da ponte H L293D:

'. i .. ~, '1!., ..~------~-------I-I-~--~------. i-! *,11\ ,.....~~


Para o motor unipolar, o circuito de controle mais simples de ser entendido.

+vcc

Motor 4 Fases

BobinasMotor

R

R

Rotor Dentado A

Controlando Motores com Ard

o oboard com Arduino para um motor de passo unipolar:

..

" ~ ~ 1' ,!" lF1' ...

~ . "'... 94*,. ..... . , ,. .

eu3E

I troduo a Motores

tabela de controle desse circuito para rotao anti-horria e com uma nica bobina acionada por vez (chamado

de wave drive) mostrada a seguir:

Passo Bobina A Bobina B Bobina C Bobina O

1 o oo

1II-.3

2 O 1 O O

1~

3

"3 O O 1 O1 -E

24 O O O 1 11

1 t 3Z

Para obter mais torque, porm com um consumo maior de energia, podemos ativar duas bobinas por vez

(chamado de hi-torque ou full-step drive), o que daria o seguinte padro:

Passo Bobina B Bobina C Bobina OBobina A

1 O 1O

2 1 O O

1 , 3"3 O 1 O

1 'E11

111 J'E

1 1o o

2

a intercalao desses dois padres conseguimos o que chamado de half-stepping ou meio passo. Esse

pa ro de movimento faz com que o motor possa dar 8 passos ao invs dos 4 passos anteriores, aumentando

assim a preciso no posicionamento.

A tabela a seguir mostra o padro de acionamento para meio passo em sentido anti-horrio:


Passo

2

Bobina A Bobina B Bobina C Bobina O

1 1 O O O

O O1 12 3" 311

1 OO3 O

1

4 O 1 1 O 4

lII'lm11

5 O O 1 O

1 .. m1 1

--

6 O O

O O 17 O

1 O 18 O

-Um motor de passo especificado para trabalhar numa certa tenso, consumindo uma certa corrente. Porm,

podemos conectar um motor a uma tenso superior sua tenso de trabalho especificada. Para tanto, basta

colocarmos um resistor de limitao de corrente em srie com o motor. Esse resistor forma um divisor de tenso .

calcula o para que a enso sobre o motor de passo seja a enso nomi

=:a!Sr.lE rnlica pode ser usada para limitar a dissipao de calor no motor de passo, porm, ao custo da

ue.

Motor

LimitadorCorrente

Outra forma de alimentar o motor de passo com uma tenso superior a especifica da atravs da limitao de

corrente com circuito chopper. A vantagem desse mtodo que no h desperdcio da energia dissipada por

resistores. Porm, esse circuito mais complexo e possui um sensor de corrente em srie com os transistores de

chaveamento. A funo desse sensor de corrente ativar o desligamento do transistor de chaveamento no

momento em que a corrente alcanar o valor definido (corrente nominal do motor). Assim, cada vez que a corrente

atinge o valor desejado (ajustado de acordo com o motor em uso) o transistor cortado e a corrente comea a

diminuir. Se o controle do transistor ainda estiver com o sinal de acionado, o transistor voltar a conduzir at que a

corrente alcance novamente o valor desejado. Nesse momento haver novamente o corte do transistor e o ciclo

reinicia.

Controle

Chaveamento do Transistor

Motor

Tempo ~

Corrente na BobinaO+--_....l ...............:~.."---

Comparador

SensorCorrente

O-t-_....J

1 I o a Motores

vantagem do controle chopper que ele pode ser utilizado com qualquer motor, desde que alimentado com a

enso duas vezes superior nominal e ajustada a corrente de corte adequadamente. Como a tenso de

alimentao maior, a corrente no motor cresce com uma velocidade maior e pra no limite estipulado pelo

circuito de chopper. Dessa forma, o tempo de resposta do motor melhora e a velocidade de giro do motor

aumenta.

1.4.4 Cdigo para Gerar a Sequncia de Passos

Uma forma didtica de acionar um motor de passo seria criando trs blocos funcionais como descrito na figura

abaixo:

Sequenci BlTlentodos passos

Escrita nodriverdo motor

o bloco de sequenciamento dos passos compreende as funes de gerenciar o passo atual e increment-Io oudecrement-Io conforme o sentido do movimento escolhido. Isso pode ser feito, para um motor de quatro fases,

com as funes avanca_passoO e recua_passoO mostradas a seguir:


- c::!-e -" - SOS 4

a c:.:::.cayasso(){80'+;

80 = passo % NUM_PASSOS;se ecionayasso() i

void recuayasso() {passo--iif (passo < O) {

passo NUM PASSOS - li

seleciona_passo() i

Basicamente as duas funes tratam de manter o contador de passo dentro dos limites adequados, Assim,

durante o incremento do passo a rotina avanca_passo ficar contando dentro da sequncia O, 1, 2, 3, O, 1, 2, 3. J

na recua_passoO a sequncia ser 3, 2, 1, O, 3, 2, 1, O.

Depois de selecionado o contador adequado do passo, as duas funes chamam a funo que converte o passo

escolhido em vetor de ativao do driver do motor. Essa funo a seleciona_passoO e pode ser vista a seguir:

void selecionayasso () {boolean b_q2, b_q3, b_q4, b_q5i

switch (passo)case O:

b_q2 trueib_q3 falseib_q4 falseib_q5 trueibreaki

case 1:b_q2 trueib_q3 falseib_q4 trueib_q5 falseibreaki

case 2 :b_q2 falseib_q3 trueib_q4 trueib_q5 falsei

I troduo a Motores

break';case 3:

b q2 false;b_q3 true;b_q4 false;b_q5 true;break;

Nesse exemplo a funo seleciona_passoO est com os valores adequados para um acionamento full step. Caso

queira outro tipo de acionamento, como o wave drive, basta mudar os vetores de ativao. Para o acionamento

em half-step devemos mudar a constante do nmero de passos, aumentar as opes de seleo e acertar os

vetores de acionamento.

Por fim, a funo escreve_motorO chamada com os vetores de acionamento. Essa funo nada mais faz do que

escrever o vetor selecionado nas portas adequadas. Podemos v-Ia a seguir:

void setup ()pinMode(Q2, OUTPUT);pinMode(Q3, OUTPUT);pinMode(Q4, OUTPUT);pinMode(Q5, OUTPUT);

void escreve motor (boolean b_q2, boolean b_q3, boolean b_q4, boolean b_q5) {digitalWrite(Q2, b_q2);digitalWrite(Q3, b_q3);digitalWrite(Q4, b_q4);digitalWrite(Q5, b_q5);

1.4.5 Caractersticas do Motor de Passo

o motor de passo possui uma quantidade maior de caractersticas do que o motor CC. As mais importantes estolistadas abaixo.

Step rate - a taxa de passos por segundo com que possvel mover o motor. Ela est dividida em acelerao,

regime e desacelerao.

ngulo do passo - o ngulo que o eixo do motor gira ao ser comandado a dar um nico passo. Um ngulo menor

significa resoluo e preciso maiores, porm implica num holding torque menor.


e ( etent torque) - o torque que o motor de passo suporta quando energizado porm no

com o para mover. Esse valor a fora mxima esttica que o motor possui.

e - o torque que necessrio para evitar o movimento de um motor de passo energizado e comandado

para over. Esse valor igual a fora mxima do motor que gera movimento.

Operating Torque - o torque disponvel do motor quando em movimento sem estar travado. o valor do torque til

para movimento do motor.

Pullln Torque - torque fornecido no incio do movimento.

Pull Out Torque - torque mximo, que seexcedido o movimento cessa.

Holding Current - a corrente que o motor consome quando energizado e no comandado para mover.

Stall Current - a corrente que o motor consome quando energizado e comandado para mover, porm impedido de

girar.

Operating Current - a corrente que o motor consome quando energizado e comandado para mover, e no possui

resistncia alguma ao movimento.

Frequncia de ressonncia ou natural - a taxa de passos por segundo em que o motor aumenta a sua vibrao

e o barulho emitido.

1.4.6 Consideraes sobre motores de passo

Os motores de passo no saem do estado de repouso e atingem a velocidade desejada instantaneamente. Na

verdade, eles devem ser acelerados progressivamente at a velocidade desejada. A troca de passos de forma

muito rpida em um motor parado pode levar ao escorregamento, onde o motor no responde aos comandos de

avano de passo. A frequncia mxima de incio define o maior valor possvel em que um motor parado e sem

carga pode ser colocado em movimento sem escorregamento. Se houver carga, essa frequncia deve ser

diminuda e na prtica, a rampa de acelerao inicia numa frequncia muito menor que a mxima de inicio. A

parada do motor de passo tambm deve ser precedida por uma rampa de desacelerao.

Da mesma forma que a velocidade inicial, o torque com que um motor de passo pode iniciar o movimento pull-in

torque. Depois que o motor estiver em movimento e em regime, o torque mximo sustentvel sem patinao

chamado de pull-out torque como visto na figura abaixo.


Torque

/Hblding Torque

tCurv do Pull-InTorque

.Regiodeuso

Regio deInicir / Parar

Velocidade mxima para incio ,71 VeJocidde

Vt~locidaderr\(ima de uso

o torque funo da velocidade do motor, da corrente no enrolamento e como mostrado na figura acima, o valordo holding torque (torque com o motor parado) superior ao torque com o motor em regime. Se aumentarmos a

velocidade muito, o torque diminuir at chegar a zero e acontecer o deslizamento ou perda de passos pelo

motor. Essa velocidade no possvel de ser mantida em funo da ressonncia do motor e da carga.

Os motores de passo so projetados para funcionarem em uma temperatura alta (de 50 a 90 C em mdia).

Porm, o excesso de aquecimento pode danificar o motor, portanto, o uso de dissipadores ou controle de corrente

deve ser considerado.

A frequncia de ressonncia ou natural dos motores de passo est tipicamente entre 70 e 120 passos por

segundo e depende do conjunto motor + carga. Na freqncia de ressonncia pode haver a perda de passos e a

melhor forma de prevenir no trabalhar nessas velocidades. Utilizar tcnicas de meio passo e micro passos

ajuda a evitar esses problemas. Durante a rampa de acelerao e desacelerao a regio de frequncia de

ressonncia deve ser ultrapassada o mais rpido possvel.

1.4.7 Seleo de um Motor de Passo

Para escolher um motor de passo para uma determinada aplicao, o primeiro ponto a ser considerado o torque

necessrio e ngulo por passo. No torque, devemos considerar tanto o torque nominal quanto o holding torque.

A velocidade com que iremos usar o motor vai ser definida pela step rate e pode ser convertida para RPMs se for

o caso. Tambm importante a considerao sobre o tipo de acionamento disponvel e a corrente por fase.

5 Laboratrio: motor de passo unipolar


o jetivo:Vamos montar em protoboard um circuito para acionamento do motor de passo bipolar. LABORATRIO

... ~ ..*. .~. ~~,.." :*' .

Documents

Controlandro Motores Com Arduino