Interface para motores de passo – unipolar.

Boas pessoal.

Neste post mais um simples projeto. Trata-se de uma interface (com intuito mais educativo que funcional) que servirá para demonstrar o uso do motor de passo.

Para nossa interface utilizamos o circuito integrado ULN2803 (datasheet). Muito comum no mercado e bem acessível, com custo entre R$1,50 e R$3,50 atende perfeitamente ao nosso propósito.

Vamos analisar uma parte do datasheet (não é a tradução exata,  alguns detalhes são acrescentados para melhor entendimento):

• EIGHT DARLINGTONS WITH COMMON EMITTERS (8 transistores Darlington com emissores em comum).
• OUTPUT CURRENT TO 500 mA (Corrente de saída em 500mA máx quando contínua).
• INTEGRAL SUPPRESSION DIODES (Diodos para proteção ao pico reverso das bobinas no interior do invólucro).
• OUTPUT CAN BE PARALLELED (As saídas podem ser conectadas em paralelo para aumentar a capacidade de corrente por fase).
• INPUTS PINNED OPPOSITE OUTPUTS TO SIMPLIFY BOARD LAYOUT (Pinos das entradas opostos às saídas para simplificar layout de placas).

A imagem acima mostra o tipo de encapsulamento utilizado para o ULN2803A.

Abaixo, a disposição interna do componente:

É comum os iniciantes em eletrônica confundirem o esquema interno acima, de forma que ao ser aplicada uma tensão em qualquer pino marcado “IN”, deverá aparecer a VCC no respectivo pino “OUT”. É claro que isto não acontece.

Na primeira parte do datasheet temos COMMOM EMMITERS ou seja, se temos 8 transistores em arranjo darlington e os emissores em comum (ligados ao GND), presumimos que nos pinos marcados “OUT” estão os coletores dos transistores. Vejamos a figura abaixo:

Podemos perfeitamente entender por qual motivo não temos a VCC no pino “OUT” quando acionado o pino “IN”.

Continuando a analise, este componente pode ser conectado à circuitos lógicos de controle do tipo TTL. Os comandos podem vir de uma LPT (porta paralela), Microcontrolador (exemplo: PIC, ATMEL, Basic Stamp), Placas Didáticas como Arduíno, e mesmo com portas lógicas TTL ou CMOS (desde que as cmos sejam alimentadas com 5v), etc.

Como previsto nossa carga vai conectada ao pino “OUT” (coletores dos darlingtons) e à VCC.

A Vce máxima é 50v. Isto é muito importante, pois é muito dificil encontra um pequeno motor de passo que seja para 5Vcc com corrente abaixo dos 500mA. São comuns motores de 24Vcc, encontrados nas impressoras deskjet e scanners, com corrente em torno de 200mA por fase. Nossa lógica de controle trabalha com 5Vcc e nossa carga pode ir até os 50Vcc com corrente máxima de 500mA por driver interno ao ULN2803.

Para finalizar, o pino 10 (commom free wheeling diodes) deverá ser ligado à mesma VCC que alimenta nossa carga, e o pino 9 ao GND comum (principalmente se forem usadas fontes diferentes para carga e lógica).

A imagem acima é um prévia do esquema completo. Percebam que os drivers internos foram ligados de 2 em 2. Isto é permitido, segundo o datasheet e temos ganho na corrente por fase que ficará em torno de 1A.

Neste projeto, podemos fazer uso de duas formas:

1. Operar manualmente atraves de 4 chaves táctil, com fins didáticos de mostrar como funciona o motor de passo.
2. Operar por algum meio de controle, dos quais já foram citados.

A próxima imagem, é a placa de circuito impresso proposta. Como a biblioteca do Proteus é um tanto carente preferi utilizar conectores inline de 3 pinos para os botões e para os mini jumpers.

Também foi colocado um regulador tipo 78l05, e 4 mini jumpers para selecionar entre manual e externo. Chaves táctil redondas de 2 terminais são perfeitas para este projeto. Basta omitir o pino central da posição designada à elas e soldar nas extremidades do conector de 3 pinos.

A imagem acima mostra o acabamento final do projeto. Como podemos ver, “externo” significa controle vindo de algum lugar através do conector “entrada”. Todos os 4 minijumpers devem estar mesma na posição, caso contrário o motor não irá girar. Para efetuar os passos manualmente, basta colocar os minijumpers na posição “manual” e pressionar as chaves sequencialmente no sentido que desejar.

Maiores detalhes das ligações serão vistos no esquema e layout que disponibilizo para download Interface para motores de passo (195)

Use o Proteus 7 Professional para abrir os arquivos.

Qualquer dúvida relativa a este projeto, será discutida no forum, para facilitar à quem mais tiver dúvidas semelhante. Detalhes da ligação ao motor serão melhor explicados no post onde iremos acionar o motor de passo com microcontroladores.

Estou estudando a proposta sobre o arduino em nossos posts porque é simples e barato e excelente para começar no “mundo embarcado”.

Até o próximo.

Sobre Fabio Betoni

Fabio Betoni já escreveu 12 artigos no portal.

Formado em Gestão de Tecnologia da Informação, Técnico em Eletrônica, Pós-Técnico em Automação Industrial. Atualmente trabalha como Analista de Redes e Informatica; Desenvolvedor livre de circuitos, layout, protótipos, montagens, testes de placas de circuito impresso e projetos com microcontroladores Microchip©.

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