Motor de passo básico: um motor de passo gira um eixo por etapas (ou seja, movimentos angulares fixos). Sua estrutura interna elimina a necessidade de um sensor; A posição angular exata do eixo pode ser determinada simplesmente contando o número de etapas. Isso o torna adequado para uma ampla gama de aplicações. Como todos os motores, os motores de passo operam com o mesmo princípio: uma peça fixa (estator) e uma parte móvel (rotor). O estator possui engrenagem - como saliências embrulhadas com bobinas, enquanto o rotor consiste em ímãs permanentes ou um núcleo de relutância variável. Vamos nos aprofundar em diferentes estruturas de rotor mais tarde. A Figura 1 mostra uma seção cruzada - de um motor com um núcleo de relutância variável como seu rotor.
O princípio operacional básico de um motor de passo é o seguinte: energizar uma ou mais fases do estator gera um campo magnético através das bobinas, com as quais o rotor se alinha. A aplicação sequencial de tensão a cada fase faz com que o rotor gire um ângulo específico, alcançando a posição desejada. A Figura 2 ilustra esse princípio. Primeiro, a bobina A é energizada, gerando um campo magnético que alinha o rotor. Quando a bobina B é energizada, o rotor gira 60 graus no sentido horário para se alinhar com o novo campo magnético. O mesmo processo ocorre quando a bobina C é energizada. A cor dos dentes do estator na figura abaixo indica a direção do campo magnético gerado pelos enrolamentos do estator.
Existem basicamente três tipos de rotores em motores de passo: rotores de ímãs permanentes: esses rotores são ímãs permanentes alinhados com o campo magnético gerado pelo circuito do estator. Esse tipo de rotor fornece um bom torque e torque de frenagem. Isso significa que o motor resiste (mesmo que não fortemente) mude de posição, independentemente de as bobinas serem energizadas. No entanto, em comparação com outros tipos de rotor, esse tipo de rotor tem as desvantagens de menor velocidade e resolução. A Figura 3 mostra uma seção cruzada - de um motor de passo de ímã permanente.
Rotores de relutância variável: O rotor é feito de um núcleo de ferro com uma forma especial que se alinha ao campo magnético (ver Figuras 1 e 2). Esse rotor atinge mais facilmente a alta velocidade e a resolução, mas geralmente produz menor torque e carece de torque detido. Rotores híbridos: Este rotor possui uma estrutura única que é um híbrido de um ímã permanente e um rotor de relutância variável. O rotor possui duas tampas magnetizadas axialmente com dentes pequenos alternados. Essa configuração combina as vantagens dos rotores permanentes de ímã e relutância variável, particularmente alta resolução, alta velocidade e alto torque. No entanto, demandas de desempenho mais altas vêm com uma estrutura mais complexa e um custo mais alto. A Figura 3 mostra um esquema simplificado dessa estrutura motora. Quando a bobina A é energizada, um pequeno dente na tampa N do rotor se alinha com um S. magnetizado de dente do estator simultaneamente, devido à estrutura do rotor, a tampa S do rotor se alinha com uma figura magnetizada de dente do estator, embora o princípio operacional de um motor de passo seja o mesmo, a estrutura do motor real é mais complexa e possui um número maior de diários do que os dentes do que o que é o mesmo. Esse grande número de dentes permite ângulos de passo extremamente pequenos, tão pequenos quanto 0,9 graus.
O estator é a parte do motor responsável pela geração do campo magnético com o qual o rotor está alinhado. As características -chave do circuito do estator estão relacionadas ao seu número de fases, pares de postes e configuração de fio. O número de fases refere -se ao número de bobinas individuais, enquanto o número de pares de polos indica os pares primários de dentes ocupados por cada fase. Dois motores de passo de fase - são os mais comuns, enquanto três motores de fase - e cinco -} motores de fase são menos comuns (ver Figuras 5 e 6).
Como mencionado acima, as bobinas do motor precisam ser energizadas em uma sequência específica para gerar um campo magnético com o qual o rotor alinhará. Os seguintes dispositivos (começando com os mais próximos do motor) podem fornecer a tensão necessária para as bobinas para a operação adequada do motor: Ponte do transistor: Este dispositivo controla fisicamente as conexões elétricas das bobinas do motor. Um transistor pode ser pensado como um disjuntor controlado eletricamente; Quando fechados, as bobinas são conectadas a uma fonte de energia, permitindo que a corrente flua através delas. Uma ponte transistoral é necessária para cada fase do motor. PRE - Driver: Este dispositivo controla a ativação do transistor e é controlado por um MCU para fornecer a tensão e a corrente necessárias. O MCU é uma unidade de microcontrolador (MCU), normalmente programada pelo usuário do motor. Ele gera sinais específicos para o driver pre - para alcançar o comportamento do motor desejado. A Figura 7 mostra um esquema simplificado de um esquema de controle do motor de passo. O driver pre -} e a ponte transistoral podem estar contidos em um único dispositivo, o driver.
