Visualizações: 0 Autor: Editor do site Horário de publicação: 18/04/2025 Origem: Site
UM motor de passo é um tipo de motor elétrico que se move em passos precisos e fixos, em vez de girar continuamente como um motor normal. É comumente usado em aplicações onde é necessário controle de posição preciso, como impressoras 3D, máquinas CNC, robótica e plataformas de câmeras.
Os motores de passo são um tipo de motor elétrico que converte energia elétrica em movimento rotacional com notável precisão. Ao contrário dos motores elétricos normais, que proporcionam rotação contínua, os motores de passo giram em passos discretos, tornando-os ideais para aplicações que exigem posicionamento preciso.
Cada pulso de eletricidade enviado a um motor de passo por seu driver resulta em um movimento preciso – cada pulso corresponde a um passo específico. A velocidade na qual o motor gira está diretamente correlacionada à frequência desses pulsos: quanto mais rápido os pulsos são enviados, mais rápida é a rotação.
Uma das principais vantagens motores de passo são seu fácil controle. A maioria dos drivers opera com pulsos de 5 volts, compatíveis com circuitos integrados comuns. Você pode projetar um circuito para gerar esses pulsos ou usar um gerador de pulsos de empresas como a BesFoc.
Apesar de suas imprecisões ocasionais – os motores de passo padrão têm uma precisão de cerca de ± 3 minutos de arco (0,05°) – esses erros não se acumulam com etapas múltiplas. Por exemplo, se um motor de passo padrão der um passo, ele girará 1,8° ± 0,05°. Mesmo após um milhão de passos, o desvio total ainda é de apenas ± 0,05°, tornando-os confiáveis para movimentos precisos em longas distâncias.
Além disso, os motores de passo são conhecidos por sua rápida resposta e aceleração devido à baixa inércia do rotor, permitindo-lhes atingir altas velocidades rapidamente. Isto os torna particularmente adequados para aplicações que exigem movimentos curtos e rápidos.
UM O motor de passo funciona dividindo uma rotação completa em vários passos iguais. Ele usa eletroímãs para criar movimento em incrementos pequenos e controlados.
Um motor de passo tem duas partes principais:
Estator – a parte estacionária com bobinas (eletroímãs).
Rotor – a parte rotativa, geralmente um ímã ou feita de ferro.
Quando a corrente elétrica flui através das bobinas do estator, ela cria campos magnéticos.
Esses campos atraem o rotor.
Ao ligar e desligar as bobinas em uma sequência específica, o rotor é puxado passo a passo em um movimento circular.
Cada vez que uma bobina é energizada, o rotor se move em um pequeno ângulo (chamado de passo).
Por exemplo, se um motor tem 200 passos por rotação, cada passo move o rotor 1,8°.
O motor pode girar para frente ou para trás dependendo da ordem dos pulsos enviados às bobinas.
UM o driver do motor de passo envia pulsos elétricos para as bobinas do motor.
Quanto mais pulsos, mais o motor gira.
Microcontroladores (como Arduino ou Raspberry Pi) podem controlar esses drivers para mover o motor com precisão.
A ilustração abaixo mostra um sistema de motor de passo padrão, que consiste em vários componentes essenciais que funcionam juntos. O desempenho de cada elemento influencia a funcionalidade geral do sistema.
No coração do sistema está o computador ou controlador lógico programável (PLC). Este componente atua como o cérebro, controlando não apenas o motor de passo, mas também toda a máquina. Ele pode realizar diversas tarefas, como levantar um elevador ou mover uma correia transportadora. Dependendo da complexidade necessária, este controlador pode variar desde um sofisticado PC ou PLC até um simples botão de operação.
Em seguida vem o indexador ou cartão PLC, que comunica instruções específicas ao motor de passo . Ele gera o número necessário de pulsos para movimento e ajusta a frequência do pulso para controlar a aceleração, velocidade e desaceleração do motor. O indexador pode ser uma unidade independente, como o BesFoc, ou uma placa geradora de pulsos que se conecta a um PLC. Independentemente da sua forma, este componente é fundamental para o funcionamento do motor.
O driver do motor consiste em quatro partes principais:
Lógica para Controle de Fase: Esta unidade lógica recebe pulsos do indexador e determina qual fase do motor deve ser acionada. A energização das fases deve seguir uma sequência específica para garantir o bom funcionamento do motor.
Fonte de alimentação lógica: Esta é uma fonte de baixa tensão que alimenta os circuitos integrados (ICs) dentro do driver, normalmente operando em torno de 5 volts, com base no chipset ou design.
Fonte de Alimentação do Motor: Esta fonte fornece a tensão necessária para alimentar o motor, geralmente em torno de 24 VDC, embora possa ser maior dependendo da aplicação.
Amplificador de Potência: Este componente consiste em transistores que permitem que a corrente flua através das fases do motor. Esses transistores são ligados e desligados na sequência correta para facilitar a movimentação do motor.
Por fim, todos esses componentes trabalham juntos para movimentar a carga, que pode ser um parafuso de avanço, um disco ou uma correia transportadora, dependendo da aplicação específica.
Existem três tipos principais de motores de passo:
Esses motores apresentam dentes no rotor e no estator, mas não incluem um ímã permanente. Como resultado, eles não possuem torque de retenção, o que significa que não mantêm sua posição quando não estão energizados.
Os motores de passo PM possuem um ímã permanente no rotor, mas não possuem dentes. Embora normalmente exibam menos precisão nos ângulos de passo, eles fornecem torque de retenção, permitindo-lhes manter a posição quando a energia é desligada.
BesFoc é especializada exclusivamente em Híbrido motor de passo S. Esses motores mesclam as propriedades magnéticas dos ímãs permanentes com o design dentado dos motores de relutância variável. O rotor é magnetizado axialmente, o que significa que em uma configuração típica, a metade superior é um pólo norte e a metade inferior é um pólo sul.
O rotor consiste em dois copos dentados, cada um com 50 dentes. Esses copos são deslocados em 3,6°, permitindo um posicionamento preciso. Quando visto de cima, você pode ver que um dente no copo do pólo norte se alinha com um dente no copo do pólo sul, criando um sistema de engrenagens eficaz.
Os motores de passo híbridos operam em uma construção bifásica, com cada fase contendo quatro pólos espaçados de 90°. Cada pólo em uma fase é enrolado de modo que os pólos separados por 180° tenham a mesma polaridade, enquanto as polaridades são opostas para aqueles que estão separados por 90°. Ao inverter a corrente em qualquer fase, a polaridade do pólo do estator correspondente também pode ser invertida, permitindo ao motor converter qualquer pólo do estator em pólo norte ou sul.
O rotor do motor de passo possui 50 dentes, com passo de 7,2° entre cada dente. À medida que o motor opera, o alinhamento dos dentes do rotor com os dentes do estator pode variar - especificamente, pode ser compensado em três quartos do passo do dente, meio passo do dente ou um quarto do passo do dente. Quando o motor dá um passo, ele naturalmente segue o caminho mais curto para se realinhar, o que se traduz em um movimento de 1,8° por passo (já que 1/4 de 7,2° é igual a 1,8°).
Torque e precisão em motores de passo são influenciados pelo número de pólos (dentes). Geralmente, uma contagem mais alta de pólos leva a melhor torque e precisão. A BesFoc oferece motores de passo de “alta resolução”, que possuem metade do passo dos dentes de seus modelos padrão. Esses rotores de alta resolução possuem 100 dentes, resultando em um ângulo de 3,6° entre cada dente. Com esta configuração, um movimento de 1/4 do passo do dente corresponde a um passo menor de 0,9°.
Como resultado, os modelos de “Alta Resolução” fornecem o dobro da resolução dos motores padrão, alcançando 400 passos por revolução em comparação com 200 passos por revolução nos modelos padrão. Ângulos de passo menores também levam a vibrações mais baixas, uma vez que cada passo é menos pronunciado e mais gradual.
O diagrama abaixo ilustra uma seção transversal de um motor de passo de 5 fases. Este motor consiste principalmente em duas partes principais: o estator e o rotor. O próprio rotor é composto de três componentes: copo do rotor 1, copo do rotor 2 e um ímã permanente. O rotor é magnetizado na direção axial; por exemplo, se a taça do rotor 1 for designada como pólo norte, a taça do rotor 2 será o pólo sul.
O estator possui 10 pólos magnéticos, cada um equipado com pequenos dentes e enrolamentos correspondentes. Esses enrolamentos são projetados de forma que cada um esteja conectado ao enrolamento de seu pólo oposto. Quando a corrente flui através de um par de enrolamentos, os pólos que eles conectam magnetizam na mesma direção – norte ou sul.
Cada par oposto de pólos forma uma fase do motor. Dado que existem 10 pólos magnéticos no total, isso resulta em cinco fases distintas dentro deste 5 fases motor de passo.
É importante ressaltar que cada copo do rotor possui 50 dentes ao longo de seu perímetro externo. Os dentes no copo do rotor 1 e no copo do rotor 2 são mecanicamente deslocados um do outro em meio passo de dente, permitindo alinhamento e movimento precisos durante a operação.
Compreender como ler uma curva velocidade-torque é crucial, pois fornece insights sobre o que um motor é capaz de alcançar. Essas curvas representam as características de desempenho de um motor específico quando combinado com um driver específico. Uma vez que o motor esteja operacional, sua saída de torque é influenciada pelo tipo de inversor e pela tensão aplicada. Como resultado, o mesmo motor pode apresentar curvas de velocidade-torque significativamente diferentes dependendo do driver utilizado.
BesFoc fornece essas curvas de velocidade-torque como referência. Se você utilizar um motor com um driver com classificações de tensão e corrente semelhantes, poderá esperar um desempenho comparável. Para uma experiência interativa, consulte a curva velocidade-torque fornecida abaixo:
Torque de retenção
É a quantidade de torque produzido pelo motor quando ele está parado, com a corrente nominal fluindo através de seus enrolamentos.
Região de partida/parada
Esta seção indica os valores de torque e velocidade nos quais o motor pode dar partida, parar ou reverter instantaneamente.
Torque Pull-In
Estes são os valores de torque e velocidade que permitem que o motor dê partida, pare ou reverta enquanto permanece em sincronismo com os pulsos de entrada.
Torque de arrancamento
Refere-se aos valores de torque e velocidade nos quais o motor pode operar sem parar, mantendo a sincronização com as fases de entrada. Representa o torque máximo que o motor pode fornecer durante a operação.
Velocidade máxima de partida
Esta é a velocidade mais alta na qual o motor pode começar a funcionar quando não há carga aplicada.
Velocidade Máxima de Funcionamento
Indica a velocidade mais rápida que o motor pode atingir enquanto funciona sem carga.
Para operar na região entre o torque de pull-in e pullout, o motor deve inicialmente partir na região de partida/parada. À medida que o motor começa a funcionar, a taxa de pulso aumenta gradualmente até que a velocidade desejada seja alcançada. Para parar o motor, a velocidade é então diminuída até cair abaixo da curva de torque pull-in.
O torque é diretamente proporcional à corrente e ao número de voltas do fio no motor. Para aumentar o torque em 20%, a corrente também deve ser aumentada em aproximadamente 20%. Por outro lado, para diminuir o torque em 50%, a corrente deve ser reduzida em 50%.
No entanto, devido à saturação magnética, não há benefício em aumentar a corrente além do dobro da corrente nominal, pois além deste ponto, aumentos adicionais não aumentarão o torque. Operar a cerca de dez vezes a corrente nominal representa o risco de desmagnetização do rotor.
Todos os nossos motores estão equipados com isolamento Classe B, que pode suportar temperaturas de até 130°C antes que o isolamento comece a degradar. Para garantir a longevidade, recomendamos manter um diferencial de temperatura de 30°C de dentro para fora, ou seja, a temperatura externa da caixa não deve exceder 100°C.
A indutância desempenha um papel significativo no desempenho do torque em alta velocidade. Isso explica por que os motores não apresentam níveis de torque infinitamente elevados. Cada enrolamento do motor possui valores distintos de indutância e resistência. A indutância medida em Henry, dividida pela resistência em ohms, resulta em uma constante de tempo (em segundos). Esta constante de tempo indica quanto tempo leva para a bobina atingir 63% de sua corrente nominal. Por exemplo, se o motor for classificado para 1 A, após uma constante de tempo, a bobina atingirá aproximadamente 0,63 A. Normalmente leva cerca de quatro a cinco constantes de tempo para a bobina atingir a corrente total (1 ampere). Como o torque é proporcional à corrente, se a corrente atingir apenas 63%, o motor produzirá cerca de 63% do seu torque máximo após uma constante de tempo.
Em baixas velocidades, esse atraso no acúmulo de corrente não é um problema, pois a corrente pode efetivamente entrar e sair rapidamente das bobinas, permitindo que o motor forneça seu torque nominal. No entanto, em altas velocidades, a corrente não pode aumentar com rapidez suficiente antes da próxima fase mudar, resultando em torque reduzido.
A tensão do driver afeta significativamente o desempenho de alta velocidade de um motor de passo . Uma proporção mais alta entre a tensão do inversor e a tensão do motor leva a melhores capacidades de alta velocidade. Isto ocorre porque tensões elevadas permitem que a corrente flua para os enrolamentos mais rapidamente do que o limite de 63% discutido anteriormente.
Quando um motor de passo faz a transição de uma etapa para a próxima, o rotor não para instantaneamente na posição alvo. Em vez disso, ele passa da posição final, depois é recuado, ultrapassando na direção oposta, e continua a oscilar para frente e para trás até finalmente parar. Esse fenômeno, conhecido como “toque”, ocorre a cada passo que o motor dá (veja o diagrama interativo abaixo). Muito parecido com uma corda elástica, o impulso do rotor o leva além do seu ponto de parada, fazendo com que ele “salte” antes de parar. Em muitos casos, entretanto, o motor é instruído a passar para a próxima etapa antes de parar completamente.
Os gráficos abaixo ilustram o comportamento de toque de um motor de passo sob diversas condições de carga. Quando o motor está descarregado, ele apresenta um zumbido significativo, o que se traduz em aumento da vibração. Essa vibração excessiva pode fazer com que o motor pare quando está sem carga ou com carga leve, pois pode perder a sincronização. Portanto, é essencial sempre testar um motor de passo com carga apropriada.
Os outros dois gráficos mostram o desempenho do motor quando carregado. Carregar adequadamente o motor ajuda a estabilizar sua operação e reduzir a vibração. Idealmente, a carga deve exigir entre 30% a 70% da saída máxima de torque do motor. Além disso, a relação de inércia da carga para o rotor deve cair entre 1:1 e 10:1. Para movimentos mais curtos e rápidos, é preferível que esta relação esteja mais próxima de 1:1 a 3:1.
Os especialistas e engenheiros de aplicação da BesFoc estão disponíveis para ajudar no dimensionamento adequado do motor.
UM O motor de passo experimentará vibrações significativamente maiores quando a frequência do pulso de entrada coincidir com sua frequência natural, um fenômeno conhecido como ressonância. Isso geralmente ocorre em torno de 200 Hz. Na ressonância, o overshooting e undershooting do rotor são bastante amplificados, aumentando a probabilidade de etapas perdidas. Embora a frequência ressonante específica possa variar com a inércia da carga, ela normalmente oscila em torno de 200 Hz.
Os motores de passo bifásicos só podem perder etapas em grupos de quatro. Se você notar perda de passo ocorrendo em múltiplos de quatro, isso indica que as vibrações estão fazendo com que o motor perca a sincronização ou que a carga pode ser excessiva. Por outro lado, se os passos perdidos não forem múltiplos de quatro, há uma forte indicação de que a contagem de pulsos está incorreta ou que o ruído elétrico está influenciando o desempenho.
Várias estratégias podem ajudar a mitigar os efeitos de ressonância. A abordagem mais simples é evitar operar totalmente na velocidade ressonante. Como 200 Hz corresponde a aproximadamente 60 RPM para um motor bifásico, não é uma velocidade extremamente alta. Maioria motores de passo têm uma velocidade máxima de partida de cerca de 1000 pulsos por segundo (pps). Portanto, em muitos casos, pode-se iniciar a operação do motor em uma velocidade superior à frequência de ressonância.
Se você precisar dar partida no motor a uma velocidade abaixo da frequência de ressonância, é importante acelerar rapidamente na faixa de ressonância para minimizar os efeitos da vibração.
Outra solução eficaz é usar um ângulo de passo menor. Ângulos de passo maiores tendem a resultar em maiores overshooting e undershooting. Se o motor tiver uma distância curta para percorrer, ele não gerará força (torque) suficiente para ultrapassar significativamente. Ao reduzir o ângulo do passo, o motor experimenta menos vibração. Esta é uma das razões pelas quais as técnicas de meio passo e micropasso são tão eficazes na redução de vibrações.
Certifique-se de selecionar o motor com base nos requisitos de carga. O dimensionamento adequado do motor pode levar a um melhor desempenho geral.
Os amortecedores são outra opção a considerar. Esses dispositivos podem ser montados no eixo traseiro do motor para absorver parte da energia vibracional, ajudando a suavizar a operação de um motor vibratório de maneira econômica.
Um avanço relativamente novo em A tecnologia do motor de passo é o motor de passo de 5 fases. A diferença mais notável entre motores bifásicos e 5 fases (veja o diagrama interativo abaixo) é o número de pólos do estator: os motores bifásicos têm 8 pólos (4 por fase), enquanto os motores 5 fases apresentam 10 pólos (2 por fase). O projeto do rotor é semelhante ao de um motor bifásico.
Em um motor bifásico, cada fase move o rotor em 1/4 do passo do dente, enquanto em um motor de 5 fases, o rotor se move 1/10 do passo do dente devido ao seu design. Com um passo do dente de 7,2°, o ângulo de passo para o motor de 5 fases passa a ser 0,72°. Esta construção permite que o motor trifásico atinja 500 passos por revolução, em comparação com os 200 passos por revolução do motor bifásico, proporcionando uma resolução 2,5 vezes maior que a do motor bifásico.
Uma resolução mais alta leva a um ângulo de passo menor, o que reduz significativamente a vibração. Como o ângulo de passo do motor de 5 fases é 2,5 vezes menor que o do motor de 2 fases, ele experimenta ruídos e vibrações muito mais baixos. Em ambos os tipos de motor, o rotor deve ultrapassar ou diminuir em mais de 3,6° para perder passos. Com o ângulo de passo do motor trifásico de apenas 0,72°, torna-se quase impossível para o motor ultrapassar ou ultrapassar essa margem, resultando em uma probabilidade muito baixa de perda de sincronização.
Existem quatro métodos de acionamento principais para motores de passo :
Wave Drive (etapa completa)
2 fases ativadas (etapa completa)
1-2 fases ativadas (meio passo)
Micropasso
No diagrama abaixo, o método de acionamento de ondas é simplificado para ilustrar seus princípios. Cada volta de 90° representada na ilustração representa 1,8° de rotação do rotor em um motor real.
No método de acionamento por onda, também conhecido como método ON monofásico, apenas uma fase é energizada por vez. Quando a fase A é ativada, cria um pólo sul que atrai o pólo norte do rotor. Em seguida, a fase A é desligada e a fase B é ligada, fazendo com que o rotor gire 90° (1,8°), e esse processo continua com cada fase sendo energizada individualmente.
O acionador de ondas opera com uma sequência elétrica de quatro etapas para girar o motor.
No método de acionamento '2 fases ligadas', ambas as fases do motor são energizadas continuamente.
Conforme ilustrado abaixo, cada volta de 90° corresponde a uma rotação do rotor de 1,8°. Quando ambas as fases A e B são energizadas como pólos sul, o pólo norte do rotor é atraído igualmente para ambos os pólos, fazendo com que ele se alinhe diretamente no meio. À medida que a sequência avança e as fases são ativadas, o rotor girará para manter o alinhamento entre os dois pólos energizados.
O método “2 fases ligadas” opera usando uma sequência elétrica de quatro etapas para girar o motor.
Os motores tipo M bifásicos e bifásicos padrão da BesFoc utilizam este método de acionamento '2 fases ligadas'.
A principal vantagem do método '2 Fases Ligadas' em relação ao método '1 Fase Ligada' é o torque. No método “1 Phase On”, apenas uma fase é ativada por vez, resultando em uma única unidade de torque atuando no rotor. Em contraste, o método “2 Fases Ligadas” energiza ambas as fases simultaneamente, produzindo duas unidades de torque. Um vetor de torque atua na posição de 12 horas e o outro na posição de 3 horas. Quando esses dois vetores de torque são combinados, eles criam um vetor resultante em um ângulo de 45° com uma magnitude 41,4% maior que a de um único vetor. Isso significa que o uso do método '2 Fases Ligadas' nos permite alcançar o mesmo ângulo de passo que o método '1 Fase Ligada', ao mesmo tempo em que fornece 41% mais torque.
Os motores cincofásicos, entretanto, operam de maneira um pouco diferente. Em vez de empregar o método “2 Phases On”, eles utilizam o método “4 Phases On”. Nesta abordagem, quatro das fases são ativadas simultaneamente cada vez que o motor dá um passo.
Como resultado, o motor cincofásico segue uma sequência elétrica de 10 etapas durante a operação.
O método “1-2 Phases On”, também conhecido como half stepping, combina os princípios dos dois métodos anteriores. Nesta abordagem, primeiro energizamos a fase A, fazendo com que o rotor se alinhe. Mantendo a fase A energizada, ativamos então a fase B. Neste ponto, o rotor é igualmente atraído por ambos os pólos e se alinha no meio, resultando em uma rotação de 45° (ou 0,9°). A seguir, desligamos a fase A enquanto continuamos a energizar a fase B, permitindo que o motor dê mais um passo. Este processo continua, alternando entre energizar uma fase e duas fases. Ao fazer isso, cortamos efetivamente o ângulo do passo pela metade, o que ajuda a reduzir as vibrações.
Para um motor de 5 fases, empregamos uma estratégia semelhante, alternando entre 4 fases ligadas e 5 fases ligadas.
O modo meio passo consiste em uma sequência elétrica de oito passos. No caso de um motor cincofásico utilizando o método “4-5 Fases Ligadas”, o motor passa por uma sequência elétrica de 20 etapas.
(Mais informações podem ser adicionadas sobre microstepping, se necessário.)
Microstepping é uma técnica usada para tornar passos menores ainda mais finos. Quanto menores forem os passos, maior será a resolução e melhores serão as características de vibração do motor. No microstepping, uma fase não está totalmente ligada nem totalmente desligada; em vez disso, está parcialmente energizado. As ondas senoidais são aplicadas tanto à Fase A quanto à Fase B, com uma diferença de fase de 90° (ou 0,9° em uma fase cincofásica). motor de passo ).
Quando a potência máxima é aplicada à Fase A, a Fase B está em zero, fazendo com que o rotor se alinhe com a Fase A. À medida que a corrente para a Fase A diminui, a corrente para a Fase B aumenta, permitindo que o rotor dê pequenos passos em direção à Fase B. Este processo continua à medida que a corrente circula entre as duas fases, resultando em um movimento suave de micropassos.
No entanto, o microstepping apresenta alguns desafios, principalmente em relação à precisão e ao torque. Como as fases estão apenas parcialmente energizadas, o motor normalmente sofre uma redução de torque de cerca de 30%. Além disso, como o diferencial de torque entre as etapas é mínimo, o motor pode ter dificuldades para superar uma carga, o que pode resultar em situações em que o motor é comandado para se mover várias etapas antes de realmente começar a se mover. Em muitos casos, a incorporação de codificadores é necessária para criar um sistema de circuito fechado, embora isso aumente o custo geral.
Sistemas de Malha Aberta
Sistemas de Malha Fechada
Servo Sistemas
motores de passo são normalmente projetados como sistemas de malha aberta. Nesta configuração, um gerador de pulsos envia pulsos para o circuito de sequenciamento de fase. O sequenciador de fases determina quais fases devem ser ligadas ou desligadas, conforme descrito anteriormente nos métodos de passo completo e meio passo. O sequenciador controla os FETs de alta potência para ativar o motor.
Porém, em um sistema em malha aberta, não há verificação de posição, ou seja, não há como confirmar se o motor executou o movimento comandado.
Um dos métodos mais comuns para implementar um sistema de malha fechada é adicionar um codificador ao eixo traseiro de um motor de eixo duplo. O codificador consiste em um disco fino marcado com linhas que gira entre um transmissor e um receptor. Cada vez que uma linha passa entre esses dois componentes, ela gera um pulso nas linhas de sinal.
Esses pulsos de saída são então retornados ao controlador, que mantém uma contagem deles. Normalmente, no final de um movimento, o controlador compara o número de pulsos enviados ao driver com o número de pulsos recebidos do codificador. É executada uma rotina específica onde, caso as duas contagens sejam diferentes, o sistema se ajusta para corrigir a discrepância. Se as contagens coincidirem, isso indica que nenhum erro ocorreu e o movimento pode continuar suavemente.
O sistema de circuito fechado apresenta duas desvantagens principais: custo (e complexidade) e tempo de resposta. A inclusão de um codificador aumenta o custo geral do sistema, juntamente com o aumento da sofisticação do controlador, o que contribui para o custo total. Além disso, como as correções são feitas apenas no final de um movimento, isso pode introduzir atrasos no sistema, diminuindo potencialmente os tempos de resposta.
Uma alternativa aos sistemas de passo em malha fechada é um sistema servo. Os servossistemas normalmente usam motores com baixa contagem de pólos, permitindo desempenho de alta velocidade, mas sem capacidade de posicionamento inerente. Para converter um servo em um dispositivo posicional, são necessários mecanismos de feedback, geralmente usando um codificador ou resolvedor junto com malhas de controle.
Num sistema servo, o motor é ativado e desativado até que o resolver indique que uma posição especificada foi alcançada. Por exemplo, se o servo for instruído a mover 100 rotações, ele começará com a contagem do resolver em zero. O motor funciona até a contagem do resolver atingir 100 rotações, momento em que ele desliga. Se houver alguma mudança de posição, o motor é reativado para corrigir a posição.
A resposta do servo a erros de posição é influenciada por uma configuração de ganho. Uma configuração de ganho alto permite que o motor reaja rapidamente a alterações de erro, enquanto uma configuração de ganho baixo resulta em uma resposta mais lenta. No entanto, ajustar as configurações de ganho pode introduzir atrasos no sistema de controle de movimento, afetando o desempenho geral.
AlphaStep é o inovador da BesFoc solução de motor de passo , com um resolver integrado que oferece feedback de posição em tempo real. Este design garante que a posição exata do rotor seja sempre conhecida, aumentando a precisão e a confiabilidade do sistema.
O driver AlphaStep possui um contador de entrada que rastreia todos os pulsos enviados ao inversor. Simultaneamente, o feedback do resolver é direcionado para um contador de posição do rotor, permitindo o monitoramento contínuo da posição do rotor. Quaisquer discrepâncias são registradas em um contador de desvios.
Normalmente, o motor opera no modo de malha aberta, gerando vetores de torque para o motor seguir. Entretanto, se o contador de desvio indicar uma discrepância maior que ±1,8°, o sequenciador de fase ativa o vetor de torque na seção superior da curva de deslocamento de torque. Isso gera torque máximo para realinhar o rotor e trazê-lo de volta ao sincronismo. Se o motor for desligado em vários passos, o sequenciador energiza múltiplos vetores de torque na extremidade superior da curva de deslocamento de torque. O driver pode lidar com condições de sobrecarga por até 5 segundos; se não conseguir restaurar o sincronismo dentro deste prazo, uma falha é acionada e um alarme é emitido.
Uma característica notável do sistema AlphaStep é a sua capacidade de fazer correções em tempo real para quaisquer passos perdidos. Ao contrário dos sistemas tradicionais que esperam até o final de um movimento para corrigir quaisquer erros, o driver AlphaStep toma medidas corretivas assim que o rotor sai da faixa de 1,8°. Assim que o rotor estiver de volta a esse limite, o driver reverte para o modo de malha aberta e retoma as energizações de fase apropriadas.
O gráfico a seguir ilustra a curva de deslocamento de torque, destacando os modos operacionais do sistema – malha aberta e malha fechada. A curva de deslocamento de torque representa o torque gerado por uma fase única, atingindo o torque máximo quando a posição do rotor se desvia em 1,8°. Um passo só pode ser perdido se o rotor ultrapassar mais de 3,6°. Como o driver assume o controle do vetor de torque sempre que o desvio excede 1,8°, é improvável que o motor perca etapas, a menos que sofra uma sobrecarga que dure mais de 5 segundos.
Muitas pessoas acreditam erroneamente que a precisão do passo do motor AlphaStep é de ±1,8°. Na realidade, o AlphaStep tem uma precisão de passo de 5 minutos de arco (0,083°). O driver gerencia os vetores de torque quando o rotor está fora da faixa de 1,8°. Uma vez que o rotor esteja dentro desta faixa, os dentes do rotor se alinham precisamente com o vetor de torque que está sendo gerado. O AlphaStep garante que o dente correto se alinhe com o vetor de torque ativo.
A série AlphaStep vem em várias versões. BesFoc oferece modelos de eixo redondo e de engrenagem com múltiplas relações de transmissão para melhorar a resolução e o torque ou para minimizar a inércia refletida. A maioria das versões pode ser equipada com um freio magnético à prova de falhas. Além disso, BesFoc oferece uma versão de 24 VCC chamada série ASC.
Concluindo, os motores de passo são altamente adequados para aplicações de posicionamento. Eles permitem o controle preciso da distância e da velocidade simplesmente variando a contagem e a frequência dos pulsos. Sua alta contagem de pólos permite precisão, mesmo quando operando em modo de malha aberta. Quando dimensionado adequadamente para uma aplicação específica, um o motor de passo não perderá passos. Além disso, por não exigirem feedback de posição, os motores de passo são uma solução econômica.
