Conduzindo Motores de Passo em Alta Velocidade

2025 Autor: Abigail Brown | brown@technologyhumans.com. Última modificação: 2025-01-24 12:21

Motores de passo são um dos motores mais simples de implementar em projetos eletrônicos onde é necessário um nível de precisão e repetibilidade. A construção de motores de passo coloca uma limitação de baixa velocidade no motor, menor do que a velocidade que a eletrônica pode acionar o motor. Quando é necessária uma operação de alta velocidade de um motor de passo, a dificuldade de implementação aumenta.

Fatores do Motor de Passo de Alta Velocidade

Vários fatores tornam-se desafios de projeto e implementação quando você aciona motores de passo em altas velocidades. Como muitos componentes, o comportamento do mundo real dos motores de passo não é ideal e está longe da teoria. A velocidade máxima dos motores de passo varia de acordo com o fabricante, modelo e a indutância do motor, com velocidades de 1000 RPM a 3000 RPM normalmente atingíveis.

Para velocidades mais altas, os servomotores são a melhor escolha.

Inércia

Qualquer objeto em movimento tem inércia, que resiste a mudanças na aceleração de um objeto. Em aplicações de velocidade mais baixa, é possível acionar um motor de passo na velocidade desejada sem perder uma etapa. No entanto, tentar acionar uma carga em um motor de passo em alta velocidade imediatamente é uma ótima maneira de pular etapas e perder a posição do motor.

Um motor de passo deve acelerar de baixa velocidade para alta velocidade para manter a posição e precisão, exceto para cargas leves com poucos efeitos inerciais. Os controles avançados do motor de passo incluem limitações de aceleração e estratégias para compensar a inércia.

Curvas de Torque

O torque de um motor de passo não é o mesmo para todas as velocidades operacionais. Ele cai à medida que a velocidade de passo aumenta.

O sinal de acionamento para motores de passo gera um campo magnético nas bobinas do motor para criar a força para dar um passo. O tempo que o campo magnético leva para atingir a força total depende da indutância da bobina, da tensão de acionamento e da limitação de corrente. À medida que a velocidade de condução aumenta, o tempo em que as bobinas permanecem com força total diminui e o torque que o motor pode gerar diminui.

Linha de fundo

A corrente do sinal de acionamento deve atingir a corrente máxima de acionamento para maximizar a força em um motor de passo. Em aplicações de alta velocidade, a correspondência deve acontecer o mais rápido possível. Acionar um motor de passo com um sinal de tensão mais alto ajuda a melhorar o torque em altas velocidades.

Zona Morta

O conceito ideal de um motor permite que ele seja acionado em qualquer velocidade com, na pior das hipóteses, uma redução de torque à medida que a velocidade aumenta. No entanto, os motores de passo geralmente desenvolvem uma zona morta onde o motor não pode acionar a carga em uma determinada velocidade. A zona morta surge da ressonância no sistema e varia para cada produto e design.

Ressonância

Motores de passo acionam sistemas mecânicos, e todos os sistemas mecânicos podem sofrer de ressonância. A ressonância ocorre quando a frequência de condução corresponde à frequência natural do sistema. Adicionar energia ao sistema tende a aumentar sua vibração e perda de torque, em vez de sua velocidade.

Em aplicações onde vibrações excessivas são problemáticas, encontrar e pular as velocidades do motor de passo de ressonância é especialmente importante. As aplicações que toleram vibração devem evitar ressonância sempre que possível. A ressonância pode tornar um sistema menos eficiente a curto prazo e encurtar sua vida útil ao longo do tempo.

Tamanho do Passo

Motores de passo empregam algumas estratégias de condução que ajudam o motor a se adaptar a diferentes cargas e velocidades. Uma tática é o micro-passo, que permite que o motor dê passos menores que os passos completos. Essas micro etapas oferecem menor precisão e tornam a operação do motor de passo mais silenciosa em velocidades mais baixas.

Motores de passo só podem dirigir tão rápido, e o motor não vê diferença em um micro-passo ou um passo completo. Para operação em velocidade máxima, você geralmente desejará acionar um motor de passo com etapas completas. No entanto, o uso de micropassos na curva de aceleração do motor de passo pode diminuir significativamente o ruído e a vibração no sistema.