Os motores de passo fazem parte de uma infinidade de aplicações modernas como impressoras, máquinas automatizadas, equipamentos automotivos, discos rígidos e outras que exigem movimentos precisos.
Para acionar motores de passo é preciso usar configurações apropriadas que incluem as etapas de potência de acionamento e os circuitos de controle para o interfaceamento.
Usando circuitos discretos para essas etapas, têm-se o problema do espaço ocupado ser maior além do aumento do custo, por isso a utilização de microcontroladores nessas aplicações torna-se cada vez mais comum.
Microcontroladores de 8, 16 e mesmo 32 bits que já contenham as etapas de excitação para motores de passo são os ideais para o desenvolvimento de projetos que os utilizem.
Uma aplicação interessante para os controles de motores de passo é em painéis de instrumentos de automóveis onde eles são usados para movimentar agulhas indicadoras de funções tais como velocidade, rotação do motor, etc.
Um microcontrolador ideal para esse tipo de aplicação é o MB90F598 da Fujitsu (www.fujitsumicro.com) que permite a calibração em separado para controlar o indicador de velocidade, nível de combustível e rotação do motor.
Em application note disponível no site da Fujitsu (basta digitar na busca do Google o nome do componente para achar esse documento) depois de uma boa explicação sobre o princípio de funcionamento dos motores de passo, temos a análise do uso do microcontrolador no controle desses motores.
Nesse aplicativo descreve-se o interfaceamento do microcontrolador com um motor de passo, mas para se fazer o interfaceamento com mais três motores o procedimento é o mesmo.
O microcontrolador usado é do tipo MB90F598 de 16 bits que pode ser obtido da própria Fujitsu numa placa de avaliação. O ambiente de desenvolvimento é o SOFTUNE e no documento encontramos as instruções de programação para essa aplicação, as quais ficarão armazenadas na memória flash do microcontrolador..
Não precisamos entrar em detalhes sobre o funcionamento de um motor de passo. Sabemos que a seqüência de excitação dos diversos enrolamentos do motor vai determinar o sentido de seu movimento e qual dos enrolamentos permanece excitado a posição final de seu rotor.
Eletricamente, um motor de passo pode ser analisado como um motor ser escovas e a comutação dos enrolamentos que determina seu movimento deve ser feita totalmente através de um circuito externo.
Uma possibilidade de aplicação do mesmo tipo é a que faz uso de servomotores, mas diferentemente dos motores de passo, esses dispositivos exigem circuitos de realimentação. Os motores de passo, entretanto, são mais simples de usar, pois não exigem esse circuito adicional de realimentação.
O bloco de controle dos motores consiste em drivers de potência para os motores, um circuito seletor de lógica e dois geradores PWM.
Os drivers do motores disponíveis no microcontrolador têm alta capacidade de corrente podendo ser ligados diretamente às suas bobinas. Um mecanismo de sincronização assegura a operação dos dois PWMs de forma sincronizada. Na figura 1 temos as etapas de controle de motor de passo disponível no microcontrolador.
A posição do motor de passo pode ser controlada através de um sensor externo. A variável fornecida por esse sensor pode ser atualizada constantemente servindo para controlar a posição do eixo do motor. Da mesma forma, a velocidade máxima que o motor pode ter depende de suas características físicas.
O diagrama de blocos para a aplicação completa é mostrado na figura 2. Observe que o microcontrolador possui quatro saídas PWM
Para se fazer uma montagem de teste de código e demonstração do funcionamento pode ser usada a placa FLASH-CAN 100-MP-M06 que tem o microcontrolador incluído no kit de avaliação.
Além disso, são necessários os fios de conexão, cabo serial, código de aplicação e fonte de alimentação com capacidade para excitar o motor de passo usado. Na figura 3 temos a conexão do motor a essa placa de avaliação.
