experimento nr.5 leonardo lucas rafael

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS CCET

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO CARLOS

CCET

ENGENHARIA ELTRICA

Interfaceamento de Sistemas

Prof. Dr. Roberto Santos Inoue

Experimento NR. 5

Acionamento de motores de passo

Aluno: RA:

Leonardo Lima Silva 412112

Lucas Lis Gonalves 384054

Rafael Ribeiro 412090

RELATRIO ENTREGUE EM: 30 / 04 / 2015

Sumrio

1 Introduo...................................................................................... 1

2 Objetivos ....................................................................................... 3

3 Materiais e mtodos ...................................................................... 3

4 Procedimento experimental ........................................................... 4

5 Resultados e discusso ................................................................. 7

5.1 Acionamento de um motor de passo unipolar ........................................... 7

5.1 Acionamento de um motor de passo bipolar ............................................. 9

5.1 Projeto das placas de circuito impresso .................................................. 10

6 Concluso.................................................................................... 12

7 Referncias bibliogrficas ............................................................ 12


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1

1 Introduo

O motor de passo um dispositivo que produz rotao em movimento de

ngulos iguais, denominados de passos, para cada pulso digital em sua entrada.

Portanto, por exemplo, se um pulso no motor produz uma rotao de 6, ento 60

pulsos produzem uma rotao de 360. Existem alguns tipos de motores de

passo:

Relutncia Varivel: A figura 1 mostra a forma bsica do motor de passo de

relutncia varivel. Neste caso, o rotor feito de ao doce na forma cilndrica com

quatro polos, ou seja, menos polos do que no estator. Quando um par oposto de

enrolamentos tem corrente circulando, um campo magntico produzido com

linhas de fora que passam dos polos do estator para o conjunto de polos mais

prximos do rotor. Visto que as linhas de fora podem ser consideradas como se

fossem fios elsticos e que sempre buscam ter o menor comprimento, o rotor se

mover at que os polos do rotor e estator se alinhem. Este tipo apresenta

ngulos com passos de 7,5 ou 15.

Figura 1. Motor de passo de relutncia varivel.

Im Permanente: A figura 2 mostra a forma bsica de um motor de passo de

im permanente. O motor mostrado tem um estator com quatro polos. Cada polo

enrolado com uma bobina de campo, com as bobinas em pares opostos de

polos em srie. A corrente fornecida por uma fonte CC aos enrolamentos


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2

comutados. O rotor um im permanente e, portanto, quando um par de polos do

estator tem uma corrente, o rotor se move para alinhar com ele. Assim, para as

correntes dadas nas situaes mostradas na figura, o rotor se move para a

posio 45. Se a corrente for comutada de forma que a polaridade seja invertida,

o rotor dir mais 45 para se alinhar novamente. Portanto, comutando-se a

corrente nas bobinas, o rotor gira em passos de 45. Com este tipo de motor, os

ngulos dos passos so normalmente de 1,8, 7,5, 15, 30, 34 ou 90.

Figura 2. Motor de passo de im permanente com duas fases e passos de 90.

Hbrido: Os motores de passo hbrido combinam as caractersticas dos motores

de relutncia varivel e im permanente, sendo constitudos de um im

permanente encaixado em tampas de ferro que so cortadas formando dentes. O

rotor se ajusta na posio de relutncia mnima em resposta ao par de bobinas do

estator que energizado. Os ngulos de passo tpicos so 0,9 e 1,8. Se um

motor tem n fases no estator e m dentes no rotor, o nmero total de passos pro


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3

revoluo nm. Estes motores de passo so bastante usados em aplicaes de

posicionamento de alta preciso.

Os motores de duas fases, como por exemplo, o da figura 2, so

denominados motores bipolares quando tm quatro fios de conexo para os

sinais para gerar a sequncia de comutao. E so denominados motores

unipolares quando tm seis fios de conexo para a gerao da sequncia de

comutao. A figura 3 exemplifica o motor bipolar e unipolar.

Figura 3. (a) Motor Bipolar, (b) Motor Unipolar.

2 Objetivos

O objetivo da prtica o acionamento de um motor de passo unipolar e um

motor de passo bipolar.

3 Materiais e mtodos

04 Diodo 1N4007;

04 Transistores TIP 41;

01 ULN2003A;

01 CI XOR 74HC86;

01 CI JK 74LS112;

Resistores diversos


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4

Fonte de alimentao varivel;

Multmetro digital;

Osciloscpio digital com gerador de funes;

01 Motor de passo unipolar;

01 Motor de passo bipolar;

Cabos para conexo entre os kits didticos.

4 Procedimento experimental

A prtica foi iniciada com o acionamento de um motor de passo unipolar.

Primeiramente o circuito da figura 3 foi montado tanto no Proteus quanto no

protoboard.

Figura 4. Acionamento do motor de passo unipolar.

Foram identificados os terminais de fase A, fase B e os terminais de derivao

central das bobinas no Proteus e a simulao foi feita. A partir da simulao e do

circuito prtico, foi identificada a sequencia de comutao em passos inteiros do

motor de passo no sentido horrio e anti-horrio.

Em seguida, com o motor de passo no laboratrio, foi identificado a partir do

ohmmetro, os terminais das bobinas de fase A, de fase B e os terminais de

derivao central do motor de passo unipolar. Verificou-se na sequencia o valor

da resistncia da bobina e da derivao, assim como a tenso de alimentao do

motor de passo unipolar.


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5

Em seguida, o circuito da figura 5 foi simulado no Proteus. No foi realizado a

montagem experimental do circuito pois havia escassez de tempo.

Figura 5. Circuito de acionamento de motor de passo unipolar a partir de transistor.

Com o circuito da figura 5 foi realizada uma simulao para verificar o

funcionamento do mesmo no Proteus.

O passo seguinte da prtica foi o projeto, a simulao e a realizao prtica

de um circuito de comando do motor de passo unipolar utilizando flip-flops JK e

porta lgicas ou-exclusivo como o circuito apresentado na figura 6.


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6

Figura 6. Circuito de acionamento do motor de passo unipolar com Flip-flop JK.

Com o circuito da figura 6 montado no laboratrio, foi verificado qual a

frequncia mxima que era possvel colocar no clock e tambm o que ocorria com

o aumento da frequncia.

Aps o trmino das experincias com motor de passo unipolar, foi realizado o

procedimento semelhante ao incio da prtica, porm com um motor de passo

bipolar. Essa parte da prtica foi realizada apenas no simulador Proteus. O

circuito da figura 4 foi montado novamente, porm o motor utilizado nessa etapa

foi o bipolar. A partir do circuito da figura 4, pelo Proteus foi possvel encontrar os

terminais das bobinas de fase A e B, foi identificada a sequncia de passos

inteiros e meio passos tanto no sentido horrio quanto anti-horrio, foi medido a

resistncia da bobina e verificada a tenso de alimentao do motor bipolar.

Em seguida, foi projetado e simulado no Proteus um circuito com ponte H

para realizar o acionamento do motor de passo bipolar. O circuito da figura 7

apresenta o mesmo.


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7

Figura 7. Circuito para realizar o acionamento de um motor de passo bipolar atravs

de um circuito ponte H.

Por fim, foram realizados os projetos de placas de circuito impresso dos

circuitos das figuras 7, 6 e 5.

5 Resultados e discusso

5.1 Acionamento de um motor de passo unipolar

Aps a simulao e implementao do circuito indicado pela figura 4 no

protoboard foi possvel identificar a sequncia de comutao em passos inteiros

do motor de passo de acordo com a tabela 1.

Tabela 1. Sequncia de comutao em passos inteiros do motor de passo unipolar

Sequncia de comutao do motor de passo unipolar

Sentido Terminais Posio do motor

Horrio SW1 E SW3 0

Horrio SW1 E SW4 95

Horrio SW2 E SW4 185



Anti-horrio SW1 E SW3 -0






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8

Em seguida identificou a sequncia de comutao em meio-passos do

motor de passo de acordo com a tabela 2.

Tabela 2 . Sequncia de comutao do motor de meio-passo unipolar

Aps a identificao de comutao do motor de passos e meio-passos

mediu-se a resistncia da bobina, obtendo um valor de 57,7 e identificou o valor

da resistncia da derivao da bobina do motor de passo, sendo ela de 29,5.

Posteriormente foi encontrado 5V de tenso de alimentao do motor de passo

unipolar.

Por fim houve a variao da frequncia colocada no clock, obtendo uma

mxima de 400 Hz. Na teoria, o motor de passo teria seu sentido invertido em

uma determinada frequncia, mas de acordo com o experimento realizado, o

motor parou na frequncia mxima encontrada e ao diminuir a frequncia at 350

Hz, ele voltava a girar.

Sequncia de comutao do motor de meio-passo unipolar


Horrio SW1 E SW3 0

Horrio SW1 50

Horrio SW1 E SW4 95

Horrio SW4 140


Horrio SW2 230


Horrio SW3 320


Anti-horrio SW1 E SW3 0

Anti-horrio SW3 -50


Anti-horrio SW2 -140







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9

5.1 Acionamento de um motor de passo bipolar

Aps a simulao do circuito indicado pela figura 7 no protoboard foi possvel

identificar a sequncia de comutao em passos inteiros do motor de passo de

acordo com a tabela 3, visto que os terminais SW5 e SW6 esto sempre ligados.

Tabela 3 . Sequncia de comutao em passos inteiros do motor de passo bipolar

Sequncia de comutao do motor de passo bipolar


Horrio SW1 0

Horrio SW3 95

Horrio SW2 185

Horrio SW4 275

Horrio SW1 360

Anti-horrio SW1 -0

Anti-horrio SW4 -95




Em seguida identificou a sequncia de comutao em meio-passos do

motor de passo de acordo com a tabela 4.

Tabela 4 . Sequncia de comutao em meio-passos do motor de passo

Sequncia de comutao do motor de passo bipolar


Horrio SW1 0

Horrio SW1 E SW3 50

Horrio SW3 95


Horrio SW2 185


Horrio SW4 275


Horrio SW1 360

Anti-horrio SW1 0


Anti-horrio SW4 -95


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10







5.1 Projeto das placas de circuito impresso

Por fim realizou o projeto das placas de circuito impresso de acordo com as

figuras 8, 9 e 10.

Figura 8. Projeto da placa de circuito impresso do acionamento do motor de passo

unipolar com flip-flop JK


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11

Figura 9. Figura 1 Projeto da placa de circuito impresso do acionamento do motor de

passo bipolar.

Figura 10. Projeto da placa de circuito impresso do acionamento do motor de passo

unipolar com transistor.


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6 Concluso

Com a prtica foi possvel concluir que o funcionamento do motor de passo

unipolar e bipolar foi realizado de forma correta. Os passos do motor de passo

unipolar foram verificados de acordo com a teoria do mesmo. Ele variou

corretamente tanto em passos inteiros quanto em meio passos.

Em relao ao moto de passo bipolar a verificao foi a mesma que passo

unipolar, a variao do motor foi realizada de acordo com esperado. Vale

ressaltar que quando considera-se que os valores foram adequados,

desprezado as diferenas mnimas encontradas em alguns dados que podem ser

justificadas pelo fato de ser difcil de uma medida completamente precisa em

todos os momentos do experimento.

7 Referncias bibliogrficas

[1] BOLTON, W. Mecatrnica: uma abordagem multidisciplinar. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2010. 664p.

experimento nr.5 leonardo lucas rafael

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