{"id":5928,"date":"2021-06-16T16:38:47","date_gmt":"2021-06-16T19:38:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.usinainfo.com.br\/blog\/?p=5928"},"modified":"2021-06-16T16:38:47","modified_gmt":"2021-06-16T19:38:47","slug":"motor-de-passo-arduino-bipolar-controlando-motores-via-driver-a4988","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.usinainfo.com.br\/blog\/motor-de-passo-arduino-bipolar-controlando-motores-via-driver-a4988\/","title":{"rendered":"Motor de Passo Arduino Bipolar \u2013 Controlando Motores via Driver A4988"},"content":{"rendered":"

O Motor de Passo Arduino \u00e9 um excelente produto para o controle de posi\u00e7\u00e3o, possuindo ajustes finos e precisos atrav\u00e9s de seu exclusivo sistema de bobinas e sem escovas que divide uma rota\u00e7\u00e3o completa em v\u00e1rias etapas iguais.<\/p>\n

\"Motor<\/a>

Motor de Passo Arduino<\/p><\/div>\n

Por seus ajustes precisos de posi\u00e7\u00e3o, estes motores s\u00e3o amplamente utilizados em impressoras de mesa, impressoras 3D, dispositivos de fresa CNC e qualquer outro produto que necessite de ajustes finos de posi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Um dos modelos mais utilizados de motor de passo para quem est\u00e1 iniciando e deseja aprender mais sobre a programa\u00e7\u00e3o do mesmo \u00e9 o Motor de Passo 28BYJ-48, que normalmente \u00e9 comercializado em conjunto com o seu m\u00f3dulo ULN2003 e que juntos proporcionam a f\u00e1cil instala\u00e7\u00e3o e utiliza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Mass hoje, nosso objetivo \u00e9 nos aprofundar um pouco mais neste universo de Motores de Passo Arduino e trabalhar com modelos mais robustos e mais potentes, \u00e9 o caso do Motor de Passo Nema, por exemplo.<\/p>\n

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Motor de Passo Arduino<\/strong><\/h2>\n

Os Motores de Passo Arduino s\u00e3o motores de corrente cont\u00ednua que giram em partes precisas que chamamos de \u201cpassos\u201d, o que os tornam extremamente \u00fateis em equipamentos como Impressoras 3D e M\u00e1quinas CNC.<\/p>\n

\"Motor<\/a>

Motor de passo aplicado em Impressora 3D<\/p><\/div>\n

Ao contr\u00e1rio dos Motores DC, normalmente visualizados em diversos projetos, que basta a simples alimenta\u00e7\u00e3o para seu funcionamento, os motores de passo s\u00e3o controlados via pulso e necessitam de um Drive Controlador para sua aplica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

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Motor de Passo e Servo Motor s\u00e3o a mesma coisa?<\/strong><\/p>\n

Por mais que haja certas semelhan\u00e7as entre os motores, a \u00fanica coisa que os mesmos possuem em comum \u00e9 a necessidade de controle digital, no mais, ambos s\u00e3o extremamente diferentes.<\/p>\n

\"Motor<\/a>

Motor de Passo x Servo Motor<\/p><\/div>\n

O Servo motor n\u00e3o necessita de drive para funcionar e pode ser ligado diretamente em uma porta digital, possui alimenta\u00e7\u00e3o de 5V e pode posicionar-se em \u00e2ngulos precisos, identificando sua posi\u00e7\u00e3o de acordo com o \u00e2ngulo.<\/p>\n

O Motor de Passo, por sua vez, como j\u00e1 dito anteriormente, necessita de Drive para controle e sua alimenta\u00e7\u00e3o geralmente gira em torno de 12V e por mais que possua movimentos precisos, n\u00e3o consegue identificar sua pr\u00f3pria posi\u00e7\u00e3o, sendo necess\u00e1rios em projetos como Impressora 3D, estar associado a chaves fim de curso para identificar seu ponto 0.<\/p>\n

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Os motores de passo utilizam uma esp\u00e9cie de engrenagem dentada e eletro\u00edm\u00e3s para girar o eixo do motor um \u201cpasso\u201d de cada vez, uma vez que cada pulso enviado para a bobina atrai os dentes mais pr\u00f3ximos e aciona o motor de passo.<\/p>\n

\"Motor<\/a>

Motor de Passo Arduino \u2013 Bobinas e Rotor<\/p><\/div>\n

No centro do motor de passo podemos observar um objeto semelhante a uma engrenagem que est\u00e1 diretamente associado aos dentes de posi\u00e7\u00e3o da bobina, esta pe\u00e7a chamamos de rotor, elemento magnetizado que est\u00e1 rodeado por diversas bobinas que atuam como eletro\u00edm\u00e3s.<\/p>\n

Ao controlarmos as bobinas atrav\u00e9s dos Drives de Controle, podemos mover o nosso motor em etapas discretas e assim gerarmos os devidos movimentos, que chegam em \u00e2ngulos de at\u00e9 1.8\u00b0.<\/p>\n

\"Bobina<\/a>

Bobina Superior Magnetizada<\/p><\/div>\n

Na figura acima, podemos observar a ilustra\u00e7\u00e3o de um motor de passo onde a bobina do topo est\u00e1 energizada e o eixo magn\u00e9tico \u00e9 atra\u00eddo e fixado pela mesma, desta maneira, a magnetiza\u00e7\u00e3o dos polos impede o movimento do motor e estabiliza sua posi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Por sua vez, se removermos a energia da bobina superior e aplica-la \u00e0 bobina ao lado, o eixo ser\u00e1 atra\u00eddo por esta outra bobina, assim como podemos ver na figura abaixo:<\/p>\n

\"Bobina<\/a>

Bobina Lateral Direita Magnetizada<\/p><\/div>\n

O movimento que o rotor faz movimentando-se de uma bobina para outra \u00e9 chamada de passo e por mais que em nosso exemplo, o passo dado seja de 90\u00ba, lembramos que este exemplo \u00e9 apenas uma ilustra\u00e7\u00e3o do funcionamento das bobinas.<\/p>\n

Nos exemplos onde acionamos cada bobina isoladamente vimos que o Rotor sofre um completo, mas o que acontece quando acionamos duas bobinas ao mesmo tempo? Esta quest\u00e3o nos traz um novo conceito do motor de passo, o meio passo, veja:<\/p>\n

\"Duas<\/a>

Duas Bobinas Magnetizadas – Microstep<\/p><\/div>\n

O maio passo \u00e9 literalmente um passo que fica no meio do caminho, entre as duas bobinas, isto possibilita o movimento mais suave e preciso em nossos projetos e como vimos que um passo pode medir aproximadamente 1.8\u00ba, meio passo seria equivalente proporcionalmente a 0.9\u00ba.<\/p>\n

\u00c9 a maneira como pulsamos as bobinas do Motor de Passo Arduino que definimos o comportamento que o mesmo ir\u00e1 tomar, por exemplo, a sequ\u00eancia de pulsos determina a dire\u00e7\u00e3o do motor, a frequ\u00eancia determina a velocidade e o n\u00famero de pulsos determina quanto o motor ir\u00e1 girar.<\/p>\n

\"Exemplo<\/a>

Exemplo de funcionamento das bobinas<\/p><\/div>\n

Atualmente, existem motores de passo de 4, 5, 6 e 8 fios e isto \u00e9 um dos fatores que continuamente causam p\u00e2nico a quem desejar iniciar os trabalhas com este tipo de motor que possui tantas diversidades.<\/p>\n

Os motores de passo de 8 fios s\u00e3o pouco encontrados no mercado e normalmente vemos para venda os modelos de 4 e 6 fios, normalmente diferenciados atrav\u00e9s da nomenclatura Bipolar e Unipolar.<\/p>\n

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Motor de Passo Bipolar \u2013 4 Fios<\/strong><\/h3>\n

Os Motores de Passo Bipolar possuem uma liga\u00e7\u00e3o simplificada constitu\u00edda de bobinas sem deriva\u00e7\u00e3o central, utilizando todo o enrolamento da bobina para aumentar a efici\u00eancia, \u00e9 o modelo de motor de passo que j\u00e1 vimos anteriormente em nossos exemplos.<\/p>\n

\"Motor<\/a>

Motor de Passo Bipolar de 4 Fios<\/p><\/div>\n

Da maneira exposta acima, \u00e9 dif\u00edcil compreendermos por qual motivo o motor seria de 4 fios, uma vez que os conectores da bobina geram um total de 8 conectores, mas isto acontece devido \u00e0 liga\u00e7\u00e3o especial destas bobinas, da forma que podemos ver abaixo.<\/p>\n

\"Esquema<\/a>

Esquema de Liga\u00e7\u00e3o das Bobinas do Motor Bipolar<\/p><\/div>\n

Desta forma, requerem tamb\u00e9m de um controlador mais complexo para operar, uma vez que as bobinas devem se energizar de forma que a corrente flua na dire\u00e7\u00e3o oposta a cada dois passos, invertendo a polaridade.<\/p>\n

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Motor de Passo Unipolar \u2013 5, 6 e 8 Fios<\/strong><\/h3>\n

Os Motores de Passo Unipolares possuem uma deriva\u00e7\u00e3o entre bobinas que trazem ao seu corpo um total de tr\u00eas conex\u00f5es, n\u00e3o apenas duas como vimos no modelo bipolar, para entender melhor, observe a figura abaixo:<\/p>\n

\"Motor<\/a>

Motor de Passo Unipolar de 6 Fios<\/p><\/div>\n

Assim como no exposto anterior do esquema de liga\u00e7\u00e3o dos motores bipolares, os terminais do motor unipolar tamb\u00e9m possuem em esquema espec\u00edfico de liga\u00e7\u00e3o, o que ir\u00e1 definir se este ter\u00e1 como sa\u00edda 5, 6 ou 8 fios.<\/p>\n

No motor Unipolar, apenas metade de cada bobina \u00e9 utilizada por vez, uma vez que na maioria das configura\u00e7\u00f5es uma tens\u00e3o positiva \u00e9 aplicada ao conector central e deixada l\u00e1 e uma tens\u00e3o negativa \u00e9 aplicada em um dos lados da bobina para atrair o eixo do rotor.<\/p>\n

O sistema de funcionamento \u00e9 semelhante ao motor bipolar, para gerarmos movimento precisamos intercalar a alimenta\u00e7\u00e3o entre as bobinas e para fazermos um meio passo, basta alimentar duas bobinas, por\u00e9m para inverter a dire\u00e7\u00e3o de rota\u00e7\u00e3o n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio inverter a polaridade, basta inverter o lado da bobina e consequentemente inverter\u00e1 os polos magn\u00e9ticos, veja:<\/p>\n

\"Sentidos<\/a>

Sentidos de Rota\u00e7\u00e3o do Motor Unipolar<\/p><\/div>\n

Como podemos ver, no sentido hor\u00e1rio as bobinas da direita s\u00e3o acionadas e atraem um dos polos magn\u00e9ticos do nosso im\u00e3 fict\u00edcio, enquanto que no sentido anti-hor\u00e1rio, a bobina da esquerda \u00e9 acionada e o outro polo do im\u00e3 \u00e9 direcionado pela bobina.<\/p>\n

Os motores de passo Unipolares s\u00e3o relativamente mais f\u00e1ceis de controlar, pois n\u00e3o h\u00e1 necessidade de inverter a polaridade da corrente para mudar a dire\u00e7\u00e3o, basta alterar o sistema de acionamento das bobinas.<\/p>\n

No entanto, como o motor usa apenas metade dos enrolamentos da bobina, eles n\u00e3o s\u00e3o t\u00e3o eficientes em alguns casos, uma vez que metade da fia\u00e7\u00e3o \u00e9 essencialmente desperdi\u00e7ada.<\/p>\n

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Utilizando o Motor de Passo com Arduino<\/strong><\/h2>\n

Diante dos expostos acima, podemos ver que o sistema de funcionamento n\u00e3o \u00e9 nada simplificado e os projetos que envolvem este tipo de motor tamb\u00e9m devem ser bastante pensados, principalmente pelas diferen\u00e7as que existem entre cada modelo.<\/p>\n

Dentro os principais detalhes que devem ser observados aos utilizarmos o motor de passo temos a quantia de fios \/ conex\u00f5es necess\u00e1rias para sua utiliza\u00e7\u00e3o. Normalmente o Motor de Passo \u00e9 encaminhado com os fios em seus respectivos locais de uso, por\u00e9m tamb\u00e9m \u00e9 poss\u00edvel encontrarmos modelos que n\u00e3o acompanham os fios, ou que n\u00e3o possui a descri\u00e7\u00e3o dos fios.<\/p>\n

Nos casos em que n\u00e3o sabemos quais s\u00e3o os fios que formam os pares das bobinas e n\u00e3o sabemos quais os terminais dos motores possuem bobinas associadas, precisamos fazer o teste de resist\u00eancia dos mesmos para descobrirmos. Para realizarmos este procedimento, a primeira coisa que precisamos \u00e9 identificar os pinos do nosso Motor:<\/p>\n

\"Pinos<\/a>

Pinos para liga\u00e7\u00e3o do Motor<\/p><\/div>\n

Neste passo, na falta de um datasheet, vamos procurar os pinos que possuem valores de resist\u00eancia, ou seja, que constituem uma bobina, ent\u00e3o vamos utilizar uma das pontas de prova do mult\u00edmetro no pino 1 e ap\u00f3s deslocar a outra ponta nos demais pinos, nos motores de passo bipolar, por exemplo, o pino 1 ter\u00e1 correspond\u00eancia com o pino 3 e o pino 2 ser\u00e1 NC (N\u00e3o Conectado), assim como o pino 4 estar\u00e1 conectado ao pino 6 e o pino 5 ser\u00e1 NC tamb\u00e9m.<\/p>\n

O procedimento para descobrirmos as bobinas correspondentes quando n\u00e3o tivermos acesso aos pinos ser\u00e1 o mesmo, por\u00e9m os faremos diretamente atrav\u00e9s dos fios, sem problema algum. Nos motores de 6 fios, normalmente os pinos NC estar\u00e3o associados aos pinos NC e a resist\u00eancia em rela\u00e7\u00e3o ao pino 1 ser\u00e1 a metade em rela\u00e7\u00e3o ao pino 3.<\/p>\n

Um pouco mais sobre este procedimento de leitura e algumas informa\u00e7\u00f5es adicionais sobre os motores de passo, voc\u00ea pode conferir no v\u00eddeo pr\u00e1tico da teoria apresentada acima e apresentado pelo engenheiro do Canal WR Kits, veja:<\/p>\n