Motor de Passo: o que é, como funciona e para que serve
Automação Industrial

Motor de Passo: o que é, como funciona e para que serve

Motor de Passo é mais uma inovação que eleva as operações da indústria moderna a níveis de excelência. É possível que você já tenha ouvido falar da importância deste dispositivo.

Mas, você sabe o que é, como funciona e onde aplicá-lo? Neste texto você vai obter respostas para estas perguntas, além de conferir para que serve, como controlar e como testar esta tecnologia.

Com todas estas informações, você vai poder decidir, entre Motor de Passo e o Servo Motor, qual é a melhor opção para a sua empresa.

A Kalatec lhe deseja uma leitura agradável.

O que é e como funciona um Motor de Passo?

O motor de passo é um projeto especial de motor elétrico utilizado para posicionamentos precisos ou rotações em ângulo exato, cuja precisão pode chegar, em alguns casos, a milésimos de grau.

Ele possui um ímã muito potente e é controlado por uma série de campos eletromagnéticos, ativados e desativados eletronicamente, e produzidos por bobinas instaladas em torno do rotor.

Este motor não possui escovas ou comutadores e seu controle de posicionamento é feito por meio de pólos magnéticos (imã permanente) que determinam o número de passos por movimento circular.

Os modelos mais comuns possuem 200 passos / volta, o que significa que o motor leva de 200 passos para completar uma volta. Os principais tipos são os de Relutância Variável, Imã Permanente e Híbrido.

Para entender o funcionamento, você precisa conhecer sua composição: um rotor (parte que gira) e um estator (parte fixa).

O rotor é um conjunto de eixo e ímã. O estator é um conjunto de bobinas enroladas. Ao passar a corrente elétrica, o rotor gira e cria-se um campo magnético no estator, impulsionando o movimento giratório do motor.

Este motor possui também três pares de bobinas que permitem um acionamento independente, que ocorre quando a corrente elétrica passa num sentido, criando um campo magnético no sentido oposto.

Assim, o motor sempre vai se alinhar ao campo criado. Se o sentido da corrente for alterado, o motor se alinha ao novo campo magnético, mudando também o sentido da rotação.

O acionamento deste dispositivo pode funcionar de quatro formas diferentes:

  • Unipolar: quando a corrente elétrica passa apenas em um sentido e forma campo magnético oposto a este sentido.
  • Bipolar: quando a corrente e o campo estão em dois sentidos ou duas direções, ou seja, a corrente elétrica circula na direção inversa a cada dois passos para permitir o movimento contínuo do rotor.
  • Passo inteiro: quando as bobinas são acionadas em pares.
  • Meio passo: quando o acionamento é de uma bobina só e, em seguida, de um par de bobinas, alternadamente.
Conheça o motor de passo kalatec

Para que serve o Motor de Passo?

Este tipo de motor serve para aplicações que exigem movimentos precisos, pois controla com exatidão a quantidade de passos que se deseja executar.

Ele permite posicionar o seu eixo muito precisamente em qualquer posição, já que a sua rotação é dividida em vários passos, ou ângulos, além de regular o sincronismo, a velocidade e o torque do motor.

Por conta desse controle, ele é aplicado em automação industrial, em brinquedos, câmeras de vídeo, e demais dispositivos eletrônicos que exigem precisão em seus processos.

Como controlar o Motor de Passo?

O controle deste dispositivo depende da forma que irá operar. Há situações em que o torque é mais importante, outros a precisão ou a velocidade. É preciso saber quais características do motor se deseja controlar.

As particularidades mais importantes são a tensão de alimentação e a corrente elétrica que suas bobinas suportam.

Podemos controlar este equipamento com uma placa Arduino, que vem com uma biblioteca de funções para controlar esse motor.

Pensando em ambiente industrial e performance o ideal são os Drivers de Potência.

Como testar o Motor de Passo?

O teste deste motor se resume nos testes de continuidade e curtos entre as espiras de suas bobinas. Por ser basicamente de dois tipos: de 2 fases e de 4 fases, o tipo de motor determina o número de bobinas.

Assim, o teste básico que se pode fazer consiste em verificar a continuidade da bobina.

Porém, podem ser realizados testes adicionais como os que permitem avaliar a corrente drenada, o torque, a tensão nominal, dentre outros.

Para a realização desses testes utiliza-se instrumentos como: Medidor de continuidade da resistência, o Multímetro, Fonte de alimentação ajustável (0-24 V) ou fixa, Dinamômetro (para o torque), Frequencímetro (para leitura da velocidade), etc.

O que é a resolução de um Motor de Passo?

Resolução é o número de passos por movimento circular. Também é chamado de um ângulo de passo. É importante na precisão do posicionamento do motor.

Para saber a resolução de um motor, isto é, a quantidade de graus por passo é só dividir 360 graus pelo número de passos. Assim, um motor de 200 passos vai ter 360/200=1,8 graus por passo.

Importante saber que motores de passo podem trabalhar com half-step (meio-passo) ou micro-passo, quem define esse recurso são os drivers de potência dos motores de passo.

O que é a resolução de um Motor de Passo?

Qual é o melhor: Motor de Passo ou Servo Motor?

Não é correto dizer que um é melhor que o outro, mas sim que são diferentes e que cada um possui funções peculiares aplicáveis às necessidades de cada projeto.

Ambos são sistemas eletromecânicos, cujo objetivo é movimentar a estrutura, porém, cada um com suas características dimensionais e funcionais, indicados para situações específicas.

Assim, entre os dois equipamentos, a melhor escolha vai depender de alguns critérios a serem considerados, como: custos, requisitos de precisão posicional, de torque e de aceleração, velocidade, etc.

Confira algumas aplicações do Motor de Passo em projetos

Devido às suas particularidades, este motor é aplicado com eficácia em uma grande variedade de máquinas, processos e sistemas automatizados.

Pode ser usado para produzir movimentos rotativos ou lineares, com velocidade e sentido facilmente modificáveis. Por isso, são recursos para várias soluções, até mesmo para economia de energia, comparados com motores AC, já que os motores respondem por 70% do consumo de energia da indústria, de acordo com um estudo do SEBRAE.

Computadores

Equipamentos que utilizavam muito esse recurso para controlar os drives de disquetes, no passado, e utilizam, atualmente, para os drives de CDs, impressoras, scanners, entre outros.

Projetos Industriais

Na indústria, essa tecnologia possui uma infinidade de aplicações, possibilitando a automação de processos e proporcionando inovação tecnológica, economia, qualidade e segurança na produção.

Dentre as muitas aplicações industriais, temos: Routers CNC, Máquinas de Corte a Plasma ou a Laser, Controle de Válvulas, Rotuladoras, Mesas de Posicionamento, Braços Manipuladores, Atuadores Lineares, etc.

Na indústria automotiva, algumas empresas de carros elétricos estão trabalhando em um redesenho radical, projetando motores nas próprias rodas dos automóveis. É uma nova era para os motores elétricos.

Sistemas de Movimentação Espacial (nos eixos X, Y e Z)

Utilizados em máquinas como impressoras 3D, por exemplo, onde os motores são acoplados a mecanismos de transmissão por correia dentada ou barra roscada que movimentam com precisão o bico injetor da impressora.

Motores de Passo doados pela Kalatec, integram respiradores nacionais.

Não é novidade falar sobre a automação e tecnologia na área da saúde, mas a pandemia causada pela COVID -19 transformou não somente o modo de viver e de cuidar, como também o de trabalhar e produzir, causando um impacto em diversos setores, inclusive na corrida contra o tempo para encontrar soluções rápidas e acessíveis que possam auxiliar na recuperação de pacientes. 

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Estamos falando de uma disputa mundial dos Centros de Pesquisa e Universidades unindo os diversos setores da engenharia e saúde para desenvolver, além de vacinas, aparelhos respiradores e máquinas fabricantes de EPIs hospitalares.

No Brasil, a Kalatec participou de 7 projetos de construção de respiradores, em renomadas instituições, com a doação de Motores de Passo

Um desses projetos foi criado por um grupo de pesquisadores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), entre engenheiros biomédicos, mecânicos, mecatrônicos, eletrônicos, batizado de “INSPIRE”. O ventilador pulmonar mecânico, para uso emergencial, pode ser fabricado em curto prazo, com componentes nacionais, a um custo 15 vezes inferior ao de um ventilador convencional. A proposta do grupo era a criação de um ventilador pulmonar de baixo custo, com tecnologia e componentes nacionais.

respirador usp - motor de passo
Respirador pulmonar desenvolvido pela Poli USP com motor de passo e driver KALATEC. Aprovado pela ANVISA em 2020— Foto: Reprodução/Poli USP

Por que os motores de passo fizeram a diferença nesse tipo de projeto

Você já sabe! Um motor de passo é um atuador eletromecânico que converte sinal digital pulsado em um movimento mecânico discreto. São muito utilizados em aplicações de controle industrial, robótica e instrumentação eletrônica e oferecem a possibilidade de se controlar sua velocidade, direção e ângulo com precisão extrema, o que faz toda diferença no projeto de respiradores.

São vários os fatores que podem pesar na hora de escolher o motor ideal, mas no caso dos respiradores, era necessário que fosse simples, potente, eficiente e rápido, além de acessível.

A versatilidade na aplicação do motor de passo são alguns dos fatores positivos que o colocaram nos protótipos de respiradores. Um equipamento que possui um torque mais baixo e pode ficar totalmente imóvel quando se encontra em repouso, mesmo que a corrente de alimentação esteja ativa. Um pequeno valente na luta contra um vírus tão devastador

Conclusão

Como você conferiu, o Motor de Passo é uma tecnologia de baixo custo, de simples operação e que exige menos componente, com menos chance de falhas.

Embora tenha limitações como velocidade e aceleração baixa, seu pequeno volume, bom torque e alta eficiência em várias aplicações o coloca em vantagem diante de outros motores.

A Kalatec oferece à sua empresa um amplo portfólio deste tipo de motor, fabricados com ímãs da melhor qualidade, garantindo mais vida útil à sua aplicação. Acesse o nosso site e tire suas dúvidas.

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Edilson Cravo

Edilson Cravo

Engenheiro de Aplicação. 22 anos de experiência com 5000 visitas únicas em Indústrias. CMO da Kalatec Automação. Especialista em Controle e Automação (USP). Engenharia de Processo (MAUA) - Gestão de Inovação (ESPM) - Gestão de PME (FGV) e MBA em Vendas (PUC). Foi consultor de projetos no Instituto Nuclear Brasileiro, Embraer, Rede Globo e USP (Projeto Inspire).

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