Motor de passo: 6 principais aplicações na indústria

As indústrias dos mais variados segmentos precisam acompanhar a evolução do mercado e seguir qualificando sua operação para garantir a qualidade e a alta precisão de seus processos produtivos. Das peças que dão confiabilidade neste sentido, um dos principais exemplos é o motor de passo.

O dispositivo é crucial para o funcionamento de diversos processos, desde esteiras de transporte até robôs e impressoras, garantindo movimentos precisos para eles. Amplamente utilizado em uma variada gama de aplicações na indústria, os motores de passo possuem características e funções específicas que os diferenciam em relação a outros equipamentos, como os servo motores.

Neste texto, iremos explicar o que é um motor de passo, apresentando suas características, funções, aplicações e modelos, abordando as principais vantagens de utilizar este tipo de produto. Continue a leitura e entenda melhor essa peça que pode garantir maior precisão em suas operações industriais.

Motor de passo: características e funcionalidades

Começando por sua definição, o motor de passo é um dispositivo eletromecânico que converte pulsos elétricos em movimento mecânico discreto e preciso. Ele gira em pequenos incrementos chamados de “passos” – geralmente 200 por volta -, sem a necessidade de feedback de posição, tornando-o ideal para aplicações que exigem posicionamento preciso, como impressoras 3D, Controles Numéricos Computadorizados (CNCs) e robótica.

Os motores de passo são operados por meio de controladores que emitem sequências de pulsos, determinando a velocidade e a direção de rotação. Sua simplicidade, baixo custo e capacidade de manter a posição, mesmo quando desligados, os permitem ser amplamente utilizados em diversos setores industriais.

Um motor de passo possui uma parte estática e uma parte móvel, sendo composto, essencialmente, por quatro componentes que dão o funcionamento para as duas partes. São eles:

1. Rotor: Também conhecido como eixo ou rotor de saída. É a parte móvel que gira em resposta aos pulsos elétricos.
2. Estator: O estator é a parte estática do motor que contém as bobinas de fio enroladas, de onde sai a informação que chegará no rotor para produzir movimento.
3. Bobinas: Espirais de fio condutor enroladas no estator que aproveitam da corrente elétrica que flui por elas para criar campos magnéticos que interagem com o rotor.
4. Controlador: É o circuito eletrônico que fornece os pulsos de energia às bobinas do motor, determinando a direção e a quantidade de movimento que o motor realiza em cada passo.

De todas as funcionalidades oferecidas pelo motor de passo, podemos destacar o posicionamento preciso, o controle de velocidade e direção e a capacidade de manter a posição quando desligado. O produto possui versatilidade que o torna uma escolha valiosa, pois pode ser utilizado em diversos equipamentos que precisam de precisão sem alta velocidade.

Comparando os usos do motor de passo e o servo motor na atividade industrial

Motores de passo e servo motores são componentes fundamentais na automação industrial, ambos com a finalidade de controlar movimentos. Apesar de compartilharem características semelhantes, como facilidade de controle, precisão e capacidade de trabalhar com drivers, eles apresentam diferenças notáveis.

Os motores de passo são indicados para aplicações onde é necessário posicionamento preciso com pequenos incrementos, pois, apesar de oferecerem um desempenho intermediário, com o torque diminuindo à medida que a velocidade aumenta, seu fácil controle, baixo custo e capacidade de manter a posição quando desligados são vantagens significativas. Já os servo motors entregam um desempenho superior, mantendo um torque constante até sua velocidade máxima nominal.

Também é importante diferenciar que os motores de passo são mais indicados para sistemas compactos e flexíveis, muitas vezes operando em malha aberta, embora também existam os “step-servos” com malha fechada. Os servo motores são mais indicados em aplicações que exigem alta precisão e alta velocidade, pois podem lidar com cargas dinâmicas e acelerações significativas, operando exclusivamente em sistemas fechados, o que amplia ainda mais sua exatidão.

A escolha entre essas tecnologias depende das exigências específicas de cada aplicação industrial, equilibrando precisão, velocidade e custo. Enquanto o motor de passo realiza uma função mais simples e, por consequência, com custo de implementação reduzido, o servo motor vai para o extremo oposto.

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Conhecendo as variações dos motores de passo

A maioria dos motores de passo possui 200 passos por volta, com cada um destes possuindo um deslocamento de 1,8 graus, somando os 360º de uma volta completa. Além destas características comuns entre os motores de passo existentes no mercado, cada modelo de produto conta com atributos e vantagens que os diferenciam.

Atualmente, existem três principais variações de motores de passo disponíveis no mercado. A seguir, iremos apresentar cada uma delas de forma detalhada.

Motor de passo com ímã permanente

Este modelo conta com um rotor com ímã permanente em um eixo liso e estator com bobinas, sendo o tipo mais simples e acessível. Dentre suas vantagens podemos citar seu campo magnético permanente, que possibilita um torque maior na partida, o fácil controle e o baixo custo.

Entretanto, dada a simplicidade deste motor, ele conta com menor precisão nos passos quando o comparamos com os outros tipos. Assim, geralmente é indicado para aplicações de baixo custo e baixa precisão, como impressoras.

Motor de passo de relutância variável

Aqui temos um motor que não possui ímã permanente no rotor, apenas nas bobinas do estator (de três a cinco). Seu campo magnético funciona com a atração dos pontos do rotor para os polos do estator, energizando as bobinas que alinham o eixo.

Apresenta alto torque, eficiência e maior precisão. Geralmente, é encontrado em aplicações que precisam de alto desempenho e controle, como máquinas industriais.

Motor de passo híbrido

Combina os dois motores anteriores, com a mecânica do motor de passo de relutância variável e a potência do ímã permanente no eixo. É utilizado quando precisa de menos ângulo de passo, indo de 0,9º a 3,6º. Ele é muito utilizado em máquinas do segmento agrícola.

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O motor de passo no processo industrial: principais aplicações

Os motores de passo estão presentes em diversos setores e processos industriais, com otimização da produção e melhoria da eficiência. Alguns exemplos incluem:

1. Impressoras 3D: Os motores de passo permitem movimentos precisos nestes equipamentos, produzindo peças mais detalhadas.
2. Automação industrial: Em sistemas de automação, os motores de passo são essenciais para controlar movimentos exatos de braços robóticos, esteiras de transporte e máquinas de montagem.
3. CNC: Estas máquinas utilizam motores de passo para controlar a posição da ferramenta de corte, proporcionando usinagem de alta precisão em setores como metalurgia, marcenaria e fabricação de PCBs.
4. Setor de alimentos e bebidas: Em equipamentos de embalagem e processamento de alimentos, os motores ajudam a garantir a dosagem e posicionamento de ingredientes e embalagens.
5. Indústria médica: Equipamentos médicos, como impressoras de imagens médicas e máquinas de análises laboratoriais, utilizam motores de passo para movimentos precisos.
6. Energia solar: Rastreadores solares usam motores de passo para acompanhar o movimento do sol e otimizar a captura de energia solar.

Diminuindo os custos operacionais com o uso do motor de passo

A implementação de motores de passo pode reduzir custos de várias maneiras, começando pelo fato de que eles não requerem sistemas de feedback caros — como encoders — para controle de posição, o que representa uma economia nos custos de hardware. Além disso, eles são bastante eficientes em termos energéticos, consumindo energia apenas quando estão em movimento, o que reduz os gastos com eletricidade.

Outro benefício está na simplicidade de controle, que diminui a necessidade de programação e manutenção. Os motores de passo são confiáveis e oferecem posicionamento preciso, reduzindo retrabalhos e desperdício de material. 

Eles são ideais para aplicações que exigem baixa manutenção, graças à sua concepção mecânica direta. Além disso, sua capacidade de manter a posição quando desligados aumenta a safety em situações de falha de energia.

No geral, a implementação de motores de passo não apenas reduz custos diretos, mas também melhora a eficiência operacional, a confiabilidade e a precisão em diversas aplicações industriais.

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Teste e controle do motor de passo: práticas adequadas para o bom funcionamento

O teste básico de um motor de passo é feito para checar seu funcionamento e capacidade de realizar movimentos controlados com precisão. Isso geralmente inclui: 

• conectar as bobinas do motor a um controlador ou driver apropriado; 
• criar um programa para enviar pulsos elétricos para as bobinas;
• observar o movimento resultante.

O teste deve verificar se o motor gira corretamente em resposta aos pulsos, e se mantém a posição quando eles param. Para controlar um motor de passo em aplicações industriais, é essencial utilizar um controlador ou driver adequado que converta comandos elétricos em movimentos mecânicos. 

É interessante contar com um  controlador lógico programável (CLP) para trabalhar com seu motor. O controle envolve a emissão de sequências de pulsos com base nas necessidades de posicionamento e velocidade da aplicação.

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