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Grupo de Fotônica – André Romero

Departamento de Física e Ciência dos Materiais Caixa Postal 369 -13560-970 São Carlos – SP – Brasil www.fotonica.ifsc.usp.br e-mail : andretec@ifsc.usp.br

Desenvolvimento de um Controle para Motores de Passo

Introdução
Neste projeto, deveremos apoiar o desenvolvimento de atividades relacionadas à confecção e automação de novos sistemas de translaçãotanto para os experimentos de varredura-Z quanto para a linha de atraso dos experimentos de excitação e prova, duas técnicas de medida de propriedades não lineares de amostras ópticas. Estas atividades vão desde a preparação de sistemas mecânicos de translação até o desenvolvimento de circuitos de alimentação e controle para os motores de passo que serão utilizados para a movimentação dos estágios detranslação.

Motores de passo
Motores de passo são motores DC, mas com a possibilidade de se controlar sua velocidade, direção e ângulo, pode-se girá-los num ângulo determinado com extrema precisão. Eles podem ser encontrados em dois tipos diferentes: magnético permanente e relutância variável. O motor de passo magnético permanente tem como característica “agarrar” quando se gira seu eixo,estando o motor desligado. Este tipo de motor possui tipicamente dois enrolamentos independentes, possuindo assim quatro fios, este motor é normalmente conhecido como motor bipolar. O segundo tipo de motor, o de relutância variável, tem como característica ter seu eixo “livre”, estes motores possuem quatro enrolamentos e um fio comum entre eles, tipicamente este motores possuem cinco ou seis fios,este são normalmente chamados de motores unipolares. As configurações mais comuns são motores de passo que dão uma volta completa (360º) em 48 e 200 passos. Este é um típico motor de passo unipolar. Ele possui cinco fios, sendo um deles o comum entre as quatro bobinas.

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Grupo de Fotônica – André Romero

Circuito de motor de passo unipolar
Para o sistema detranslação de varredura-Z e linha de atraso foi feito um circuito de controle do motor de passo no qual foi usado um circuito bem simples, com apenas dois circuitos integrados e alguns transistores (Figura 1). Para este experimento aproveitamos motores de impressoras antigas, sem uso por algum defeito eletrônico ou pelo próprio desgaste. Estas impressoras possuem motores tipicamente unipolares. Na Figura aolado temos a representação de um motor de passo unipolar, com suas quatro bobinas e o comum (Fio 5). Através da porta paralela do PC, enviamos sinais de controle para este circuito pelo conector “J5”. No circuito entramos com um sinal de +5 ou 0 volts, onde definimos o sentido de rotação do motor (esquerda ou direita). Um outro sinal define o passo (step); cada vez que este sinal muda de estadode 0 a +5 volts, o motor desloca um passo.

Figura 1 – Circuito de controle do motor de passo unipolar (passo completo).

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Grupo de Fotônica – André Romero Para que estes motores funcionem, o circuito gera uma seqüência de acionamento para as bobinas. Essa seqüência de sinais são passados para os transistores de saída, onde estes têm potência suficiente paraenergizar às bobinas do motor de passo. A tabela passo-completo (full step), mostra através do símbolo (+) o acionamento de cada bobina. No motor de passo unipolar, cada bobina é acionada aplicando uma tensão entre um dos fios e o comum. É possível utilizar uma outra seqüência de acionamento para as bobinas, na qual conseguimos uma maior precisão, o meio-passo (half step). Com este tipo de acionamentodeslocando foi preciso alterar um pouco o circuito, uma vez que o acionamento das bobinas é um pouco mais complexo, conforme mostra a tabela. Observe na Figura 2 que no lugar dos dois CIs foi colocado um micro-controlador, com um programa gravado em sua memória. Assim, conseguimos acionar as bobinas na seqüência correta, e o restante do circuito continua o mesmo, Meio Passo – Motor Unipolar...
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