Os motores de passo são equipamentos de alta precisão utilizados em diversas aplicações em que é necessário um controlo exato do movimento. No entanto, é fundamental compreender as várias estratégias de controlo para maximizar o desempenho de um motor de passo. A complexidade, o custo e a eficácia de cada abordagem variam consoante as necessidades da aplicação.

Tipos de motores de passo

É necessário compreender os principais tipos de motores de passo antes de aprofundar as técnicas de controlo, uma vez que as estratégias de controlo diferem consoante o tipo de motor:

• Motor de passo de íman permanente (PM): Utiliza ímanes permanentes no rotor, que são acionados por campos eletromagnéticos no estator.
• Motor de passo de relutância variável (VR): Baseia-se no princípio da relutância variável, em que o rotor segue o percurso com menor relutância.
• Motor de passo híbrido: Combina características dos motores de passo PM e VR, oferecendo maior precisão e melhor desempenho em termos de binário.
• Motor de passo linear: Converte o movimento rotativo em deslocamento linear, sendo frequentemente utilizado em aplicações de movimento linear.

Métodos de controlo comuns para motores de passo

São utilizados vários métodos de controlo para regular o movimento dos motores de passo. A seleção do método de controlo depende de fatores como a precisão, a velocidade, o binário, o consumo de energia e a complexidade da aplicação.

Acionamento por Ondas (Acionamento de Fase Única)

O acionamento por ondas é um dos métodos de controlo mais simples para motores de passo. Consiste em energizar apenas um enrolamento do estator de cada vez, fazendo com que o rotor se alinhe com o enrolamento ativo. Este método é económico, requer menos potência e reduz o aquecimento do motor. No entanto, também produz menos binário em comparação com outros métodos, uma vez que há menos enrolamentos ativos em qualquer momento.

Acionamento de Passo Completo (Acionamento de Duas Fases Ativas)

O acionamento por passo completo melhora o método de acionamento por onda, energizando dois enrolamentos do estator simultaneamente. Isto resulta num binário de saída mais elevado em comparação com o acionamento por onda, uma vez que o motor beneficia dos campos magnéticos combinados de dois enrolamentos. O motor move-se em passos completos, o que significa que a sua resolução é inferior em comparação com o micro-passo, mas é adequado para muitas aplicações gerais que não requerem um posicionamento ultra-preciso.

Acionamento de Meio Passo

Um e dois enrolamentos são alimentados alternadamente utilizando a técnica de acionamento de meio passo. Isto proporciona um equilíbrio entre o binário do acionamento de passo completo e a resolução do micropasso. O motor move-se em meios passos, duplicando efetivamente a resolução em comparação com o acionamento por passos completos. Este método de controlo alcança um equilíbrio entre a suavidade do movimento e o binário produzido.

Micropasso

O micropasso é o método de controlo mais avançado e amplamente utilizado para motores de passo, especialmente em aplicações que exigem alta precisão e funcionamento suave. No micropasso, ambos os enrolamentos são energizados, mas a corrente que passa por cada enrolamento varia de forma sinusoidal, permitindo que o motor se mova em incrementos mais pequenos (micropassos). O micropasso pode aumentar a resolução do motor em centenas ou mesmo milhares de vezes, em comparação com o funcionamento em passo completo.

O micropasso proporciona o movimento mais suave e minimiza a ressonância, que é comum nos motores de passo. No entanto, o binário real em cada micropasso diminui, tornando-o menos adequado para aplicações de alto binário, a menos que o motor seja sobredimensionado.

Controlo de Circuito Fechado (Servocontrolo)

Os motores de passo com controlo de circuito fechado utilizam o feedback de um sensor externo — geralmente um codificador — para acompanhar a localização real do motor e modificar a entrada, de modo a corrigir quaisquer imprecisões. Este método converte a natureza de circuito aberto dos motores de passo num sistema de circuito fechado, transformando efetivamente o motor de passo num tipo de servomotor.

O controlo em circuito fechado melhora a precisão, reduz as perdas de passo e permite uma melhor gestão do binário. É particularmente útil em aplicações em que o motor está sujeito a cargas variáveis e em que a manutenção de um posicionamento preciso é fundamental. Embora o controlo em circuito fechado melhore o desempenho, os sensores e mecanismos de feedback adicionais necessários resultam num aumento da complexidade e dos custos do sistema.

Técnicas de controlo por impulsos para motores de passo

Os motores de passo são normalmente acionados por impulsos, sendo que o número de impulsos determina o movimento e a velocidade do motor. Seguem-se as principais técnicas de controlo por impulsos utilizadas para controlar motores de passo:

Modulação por Largura de Pulso (PWM)

O motor de passo é acionado por impulsos cuja largura é modulada através do controlo PWM. É utilizado para controlar a tensão e a corrente fornecidas aos enrolamentos do motor, o que ajuda a gerir o binário e a velocidade. O PWM é frequentemente utilizado em micropassos para proporcionar um movimento suave e um controlo preciso do motor de passo.

Controlo de direção de impulsos

No controlo de direção de impulsos, uma entrada especifica o número de impulsos a enviar ao motor de passo, o que controla quantos passos o motor dá, enquanto outra entrada determina a direção de rotação (no sentido horário ou anti-horário). Este método é amplamente utilizado em máquinas CNC e sistemas robóticos para um controlo preciso da posição.

Conclusão

O motor de passo é um dispositivo versátil com uma variedade de métodos de controlo adequados a diversas aplicações. Ao selecionar cuidadosamente o método de controlo adequado, é possível otimizar o desempenho do motor de passo. O fabricante de motores de passo pode produzir com precisão para satisfazer as suas necessidades específicas.