Vinicius P. de A. Santos ()

Motores de Passo: descrição, operação e acionamento.
Luis Fillipe C. A. Pereira ([email protected])
Felipe G. Brites ([email protected])
Vinicius P. de A. Santos ([email protected])
Alexandre S. de la Vega ([email protected])
PET-Tele / UFF
INTRODUÇÃO
O trabalho apresentado resume um dos projetos do grupo PET do curso
de Engenharia de Telecomunicações da UFF, o grupo PET-Tele.
O projeto em questão foi desenvolvido com o intuito de adquirirmos as
competências necessárias ao uso de motores de passo e para construirmos
uma infra-estrutura que seja utilizada em projetos futuros.
Foram estudados os princípios básicos de funcionamento dos motores
de passo e foram desenvolvidos circuitos analógicos e digitais para o
controle de um motor de passo.
Após a caracterização do motor utilizado, foi projetado, implementado e
testado, o circuito eletrônico de acionamento. Tal circuito tem como função
controlar a energização das bobinas do motor. Dessa forma, ele deve operar
como uma chave. Uma vez que os circuitos digitais de controle possuem baixa
potência de saída, ele também deve ser capaz de fornecer a potência
necessária para acionar as bobinas do motor. Para tal, normalmente é
utilizado um arranjo de estágios de transistores, operando nos modos de corte
(chave aberta) e saturação (chave fechada).
Para gerar os pulsos de controle a serem aplicados na eletrônica de
acionamento, foi projetado, implementado e testado, um circuito digital
sequencial, utilizando um dispositivo lógico programável (EPLD). Através de
entradas específicas, são definidos o sentido de rotação e o número de
passos. Um sinal de inicialização habilita o funcionamento do circuito. Com
base em um sinal de sincronismo (clock), os pulsos de controle são gerados
para cada bobina do motor, para a rotação desejada. Após o número de
passos programado, o circuito de controle trava automaticamente.
OBJETIVOS
O grupo pretende, em um futuro próximo, fazer uso do Projeto Motor de
Passo em diversas aplicações, em especial: i) o posicionamento de células
solares (projeto no qual uma plataforma com células solares busca o melhor
aproveitamento da incidência solar automaticamente) e ii) o controle da
posição de uma câmera de vídeo à distância.
Assim sendo, os objetivos principais do presente projeto foram:
 Estudar os princípios de funcionamento dos motores de passo.
 Projetar, implementar e testar um circuito analógico de acionamento.
 Projetar, implementar e testar um circuito digital de controle.
METODOLOGIA
Dado que o objetivo básico do projeto era o controle de um motor de
passo, o primeiro item a ser cumprido foi caracterizar a sua operação. Um
estudo sobre o assunto mostrou que, em essência, os motores de passo são
dispositivos eletro-mecânicos, que convertem pulsos elétricos em movimentos
mecânicos, os quais se caracterizam por variações angulares discretas. O
rotor (ou eixo móvel) de um motor de passo é rotacionado em pequenos
incrementos angulares (positivos ou negativos), denominados "passos",
quando pulsos elétricos são aplicados nos seus terminais de controle, em
uma determinada seqüência. O incremento angular e o número de terminais
dependem da construção do motor. A velocidade com que o rotor gira é
controlada pela frequência dos pulsos recebidos. O valor total do ângulo
rotacionado é diretamente relacionado com o número de pulsos aplicados.
Comumente, quando não energizado, o rotor é mantido fixo por ação de um
imã. Uma vez que não possuíamos o manual do motor utilizado no projeto, foi
necessário levantar as suas características experimentalmente.
RESULTADOS
Experimentalmente, foram identificadas as funções dos terminais do motor de
passo utilizado, bem como a sequência de acionamento dos mesmos, para
ambos os sentidos de rotação.
Em seguida, para uma dada tensão, foram identificadas suas correntes de
acionamento.
Com base nas características elétricas de acionamento, foram escolhidos os
transistores e calculados os valores dos resistores a serem utilizados.
Para testar a operação do motor, um circuito digital de controle foi
implementado em um EPLD.
Cada parte foi protipada e testada isoladamente e, em seguida, foi feito um
teste de unificação de todo o arranjo. Os resultados foram consistentes com o
esperado.
Placas de circuito impresso encontram-se em fase de elaboração.
CONCLUSÕES
Foi iniciada a construção de uma infra-estrutura para a utilização de motores
de passo nos projetos do grupo.
O projeto realizado foi multidisciplinar, envolvendo conhecimentos básicos de
algumas áreas diferentes, utilizadas em Telecomunicações, tais como:
Elétrica, Eletrônica e Mecânica.
Um dado motor de passo foi caracterizado e foram desenvolvidos circuitos
analógicos e digitais para o seu controle. Testes comprovaram a correta
operação do motor.
Foram trabalhados diversos aspectos de estudo, projeto e testes, em áreas
não específicas dentro da área de formação dos integrantes do grupo,
colaborando, assim, para uma maior abrangência na sua formação.