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Controle de motor de passo com PIC (MEC0003)

No application note AN906, a microchip (www.microchip.com) descreve um controle de motor de passo usando o PIC16F684. A idéia básica é controlar um motor de passo bipolar utilizando o módulo Capture compare PWM (ECCP) para implementar uma técnica de micropasso, conhecida como micropasso de alto-torque. O oscilador interno de 8 MHz do microcontrolador possibilita que os sinais gerados pelo módulo EECP fiquem em freqüências acima da faixa audível.

 

 

Micropasso

Um passo no tamanho do passo do motor, resulta num movimento suave. Com a técnica do micropasso pode-se obter maior resolução e ao mesmo tempo aumentar a eficiência do sistema, já que a corrente dos enrolamentos do motor é controlada de modo inteligente e não simplesmente ligada e desligada.

Uma técnica de micropasso conhecida como micropasso de alto-torque consiste em variar a corrente alternadamente nos dois enrolamentos conforme mostra o gráfico da figura 1.

Nessa técnica os sinais aplicados aos enrolamentos dos motores variam de modo suave e ao mesmo tempo com uma certa defasagem, conforme mostra o mesmo gráfico da figura 1.

 

 

 

 

A forma da variação da corrente, sendo mais suave faz com que o motor gire de modo suave. Modulando a entrada do circuito drive para um determinado enrolamento pode-se ainda ter uma corrente que seja proporcional ao ciclo ativo do sinal modulado.

Para se obter uma transição que se aproxime da forma senoidal são necessáarios diversos micropassos. O número de micropassos tipicamente varia de 4 a 32, para cada passo especificado.

Assim além de se calcular o ciclo ativo para um passo, o ciclo ativo também deve ser considerado para uma determinada seqüência de micropassos. No application note AN906 o leitor encontrará as fórmulas que permitem calcular os valores dos ciclos ativos para os micropassos.

 

Usando o Módulo ECCP para gerar PWM

O módulo ECCP do PIC16F684 é apropriado à geração dos sinais PWM exigidos para os micropassos. Esse módulo é capaz de gerar formas de onda PWM com 10 bits de resolução em freqüências até  7,81 kHz a partir do oscilador de 8 MHz interno.

Freqüências mais elevadas são melhores para controles de motores, pois não produzem ruído audível.

Apenas 8 bits de resolução são necessários a essa aplicação que gera freqüências até 32 kHz, o que está acima do limite audível e que podem ser geradas pelo módulo ECCP.

 

O módulo ECCP tem quatro modos de operação:

Saída simples

Saída de meia ponte

Saída de ponte completa direta

Saída de ponto completa inversa

 

No modo de meia ponte, o módulo modula dois pinos simultaneamente, os pinos P1A e pino P1B. Nessa aplicação, essas duas saídas são usadas para excitar os dois enrolamentos do motor de passo. Apenas um pino é colocado ativo de cada vez.

A Habilitação e desabilitação de um pino ou outro é obtida modificando-se o registro TRISC. O circuito dado na figura 2 mostra como esses pinos são ligados a um circuito bipolar.

Observe a necessidade de resistores pull-up nas saída P1A e P1B. Esses resistores têm por finalidade manter o circuito no nível alto quando a saída for colocada no terceiro estado (circuito aberto).

É importante também prevenir que as portas que atuam sobre transistores adjacentes não fiquem ativas ao mesmo tempo, pois isso levaria a um curto-circuito.

 

 

Temos finalmente na figura 3 um exemplo de aplicação, um circuito completo que excita um motor de 12 V, 500 mA com passos de 3,6 graus.

 

Figura 3 – Diagrama completo do controle.

 

A ponte H de potência utiliza MOSFETs de potência da Fairchild, mas equivalentes podem ser empregados. No site da microchip podem ser obtido um fluxograma que permite a programação do PIC ara essa aplicação.

 

Esse circuito possui cinco modos de operação, os quais são selecionados com o pressionamento de um simples botão de controle. Esses modos de operação são:

Motor desligado

Modo de passo único

Modo de meio passo

Modo de micropasso

Modo de controle de posição

 

Nos modos de meio passo, passo único e micropasso, a velocidade do motor pode ser controlada pelo potenciômetro. No último modo o potenciômetro é usado como ajuste de posição.

 

Clique aqui para obter a listagem do programa para o PIC

 

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

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