Circuito de potência para motor???

[Bruno_pinmelo]

Olá CdR,

Estou com um arduino para controlar um motor de passo que servirá para abrir e fechar uma cortina de teatro. No entanto o arduino, até onde sei, não fornece alta corrente e no datasheet desse motor eu preciso de 3A de corrente (de fato imagino que preciso de muito torque, pois a cortina é pesada). Sou relativamente entendido de eletrônica e já fiz muita brincadeira com circuito de todo tipo, mas nunca precisei de um circuito de potência... Imagino que eu precise de algo que fique entre o arduíno e o motor que seja capaz de fornecer tal corrente, e então na verdade o arduíno irá controlar esse circuito, que por sua vez irá controlar o motor (seria isso?)

Bom, a primeira coisa que imagino precisar é uma fonte de corrente que consiga produzir os tais 3A, certo? Me recomendam alguma ?

Enfim, eu acho que estou bastante confuso por não entender exatamente o que eu preciso ou por que o arduíno não consegue fornecer a corrente que preciso... Se alguém pudesse me esclarecer essas coisas  acho que eu entenderia bem melhor meu problema! Desde já agradeço a todos que me ajudarem por aqui!

Sou relativamente bem entendido de eletrônica então quem for me responder pode usar termos técnicos e circuitos que eu entendo! Obrigado!

 

att 

Bruno

[.if]

Já deves ter googlado motor de passo arduino né? O que você precisa é de um simples driver para motor de passo

5 horas atrás, Bruno_pinmelo disse:

Imagino que eu precise de algo que fique entre o arduíno e o motor que seja capaz de fornecer tal corrente, e então na verdade o arduíno irá controlar esse circuito, que por sua vez irá controlar o motor (seria isso?)

Exatamente.

 

5 horas atrás, Bruno_pinmelo disse:

a primeira coisa que imagino precisar é uma fonte de corrente que consiga produzir

De fato é a segunda ou terceira. As primeiras seriam você estimar o peso que vai carregar, torque, potência e etc do seu sitema e definir o motor adequado que aliás nem precisa ser de passo. Pode ser com motorredutor: mais simples de controlar. Mas se insistires no de passo, já deves ter googlado motor de passo arduino né? O que você precisa é  de um... ops... memória fraca...

[Sérgio Lembo]

Com tantos tipos de motores existentes, compreender a vocação de cada um deles deve anteceder a seleção de qual motor será usado.

Motor de passo: excelente para posicionamento sem necessidade de feedback (basta 1 referência no start) , alto torque em baixas rotações, arranque médio, custo médio, implantação e manutenção complexa.

Motor DC: Fácil de controlar a velocidade e direção, torque constante, arranque rápido, motor caro, controle simples e barato.

Motor AC: Motor barato, baixo torque no arranque, fácil de se achar e rebobinar, controle de direção simples e barato, controle de velocidade caro (inversor).

- Inicialmente tem que escolher qual a rotação e torque necessário para movimentar essa cortina.

- Definir, para as necessidades do espetáculo, se esse movimento deve ter velocidade variável ou não.

- Escolher o motor mais adequado as necessidades definidas.

- Implantação do controle.

Começar pelo controle é o mesmo que começar uma casa pelo telhado.

[Ricardo S Ferreira]

E, sinceramente, acho que usar arduino para essa finalidade é como usar uma espingarda para matar uma mosca.

Um motor CC, dois botões, dois sensores de fim de curso e dois relés são suficientes para essa tarefa.

[Sérgio Lembo]

32 minutos atrás, Ricardo S Ferreira disse:

E, sinceramente, acho que usar arduino para essa finalidade é como usar uma espingarda para matar uma mosca.

Um motor CC, dois botões, dois sensores de fim de curso e dois relés são suficientes para essa tarefa.

Pra quê simplificar se complicado fica mais tecnológico?

[Bruno_pinmelo]

Boa noite pessoal, primeiramente gostaria de agradecer pela ajuda.

Eu sei que existem diversos tipos de motores, mas nossa escola é voluntária e dispomos desse motor de passo que recebemos por doação. De qualquer forma acho interessante usar um motor de passo pelo fato de precisarmos abrir a cortina em diversas posições diferentes durante certas apresentações (digamos 70% aberta, 80% aberta ou 100% aberta).

De qualquer forma, se houver uma maneira mais fácil de controlar o motor de passo sem o arduíno seria ótimo também! Mas realmente não conheço...

De qualquer forma eu não entendi ainda como fazer o tal driver e como saber o circuito certo para produzir esses 3A que preciso para obter o torque máximo do motor... A cortina é bem pesada então provavelmente precisaremos do torque máximo do motor. Se mesmo assim não der certo teremos que tentar diminuir o peso da mesma.

Eu já dei uma olhada em drivers na internet sim, mas não entendo eletronicamente como ele é capaz de fornecer a corrente que preciso, ou seja como funciona o circuito de potência que preciso. Afinal, como um circuito com mosfet por exemplo consegue limitar a corrente para 3A e por que o arduino em si não consegue??? Se eu ligar meu motor direto no arduino o que acontece?

[.if]

Se for muito pesada, penso que mesmo com motor de passo hás de elaborar um motorredutor a não ser que o motor seja semi monstruoso. Ainda acho que com motor dc motorreduzido dá mais torque e os % que queres controlar pode ser por tempo. P.ex. se leva 10 segundos pra fechar totalmente, basta-te ligar por 5 pra ficar na metade. Pois penso que não é necessária precisão absoluta 'passo a passo'.

E mais um item a favor do motor dc :

5 horas atrás, Bruno_pinmelo disse:

uma maneira mais fácil de controlar o motor

 

5 horas atrás, Bruno_pinmelo disse:

sem o arduíno seria ótimo

 

Em 12/10/2017 às 13:40, Ricardo S Ferreira disse:

Um motor CC, dois botões, dois sensores de fim de curso e dois relés são suficientes para essa tarefa.

 

[Sérgio Lembo]

Qual o tamanho desse motor de passo? Já fiz movimentação de potência com motor de passo, o detalhe é que o bicho era bem grandinho, a rotação era baixa, 180rpm no eixo de máquina, mas o ciclo de máquina era de 7000 posicionamentos/hora com precisão de 0,05mm, redução de 1:5 por polia síncrona (dentada). Qual o NEMA desse motor?

Se tem o motor e supondo que a potência seja suficiente (vai ter que ser bem grandinho, bela doação), fazer o controle até que não é caro, deve ficar em menos de R$ 300,00. O sistema será lindo enquanto funcionar, vai emitir um som robótico bem esquisito para um teatro e um grande mico no dia em que der problema.

Na sua descrição fala em abrir a cortina em 70%, 80%. O fato de um sistema usar fim de curso não significa que tem que ir até o final, é apenas para proteção.

[.if]

9 horas atrás, Bruno_pinmelo disse:

como um circuito com mosfet por exemplo consegue limitar a corrente para 3A e por que o arduino em si não consegue??? Se eu ligar meu motor direto no arduino o que acontece?

Ah sim.. complementando. Se ligar direto nem vai girar pois o arduino não tem capacidade de fornecer os 3A em suas portas. Aliás esta é a ideia: ele só abre e fecha portas - gates - dos mosfets pra um elefante de 3A passar. Ou ovelhas.... Veja aqui um recente passado sempre presente.

 

 

É +- como funciona o par arduino/mosfet. Uma força  bem pequena - no caso seu arduino - pra abrir o porteira é capaz de deixar passar uma grande quantidade de ovelhas entre Dreno e Source do mosfet. Apesar de ser pra válvulas  (é a comparação que tinha pra época) serve tranquilamente pros mosfets

 

E se insistires no motor de passo há sim uma maneira de não se usar mc: faça com circuito lógico. Um pouco + complexo mas sim é possível. Claro vais precisar de algum conhecimento adicional. Me lembro que projetei um há mais de ... algumas décadas atrás.. pouco depois das válvulas.

[Bruno_pinmelo]

Pessoal, eu entendo que é mais fácil usar um motor DC, mas o que temos disponível é um motor de passo NEMA 23 de 15KG e um arduino. Acho que não vai ser mais barato comprar um motor dc do que fazer o driver dele... De qualquer forma, qualquer circuito de driver funciona? tem alguma sugestão?

[Bruno_pinmelo]

pessoal?

[Sérgio Lembo]

O que desanima a dar continuidade a esse tópico e a sua insistência em querer começar pelo final do projeto.

- O projeto tem por finalidade a movimentação de uma cortina de teatro.

- Movimento é mecânica e os parâmetros necessários são o torque necessário para movimentar a sua cortina e a velocidade que pretende dar a esse movimento.

- Obtidos esses 2 parâmetros então teremos definido a potência necessária para o projeto.

- Seleção de motor, redutor e forma de controle é o final.

Como dito antes, não dá para começar uma casa pelo telhado.

[Bruno_pinmelo]

Boa noite Sérgio,

Não sei se medi corretamente o torque necessário para mover a cortina, mas o que fiz foi ir colocando pesos atrelados a roldana por onde o motor será encaixado (carga do motor) até ver que o peso era suficiente para mover a mesma. Cheguei a um valor de aproximadamente 5Kg para conseguir mover a cortina. 

Quanto a velocidade também fiz alguns cálculos... Como a roldana que será encaixada no motor tem 18cm de diámetro (totalizando aproximadamente 56,5cm de perímetro) e a movimentação da cortina consistem em 3,5m, precisaremos de 62 voltas para abrir tudo ou fechar tudo. Fazendo os cálculos para 3 segundos, temos aproximadamente 20,6rpm certo?

Então temos:

Rotação: 20,6rpm
Torque mínimo: 5kg

Quanto ao motor, não posso fugir do modelo NEMA 23 de 15KG, pois é o que temos disponível... Quanto ao controle dele com o arduíno eu também já imagino que consigo fazer (basta ir acionando cada uma das bobinas de uma vez e fazer disso um loop, certo?). Me resta agora o circuito de potência... 

[Sérgio Lembo]

Agora temos algumas informações: se para ter movimento foi necessário 5 kg em 18cm de diametro = 5 x 18cm /2 = 45kg/cm de torque  = 0,45kg/m = 4,4Nm

Potencia(W) = 2Pi x rpm x torque(Nm) / 60 = 2x 3,1416 x 20,6 x 4,4 / 60 = 9,5W.

Aparentemente esse motor dá com folga, mas vamos precisar de uma redução para aumentar o torque. Passe mais algumas informações sobre o motor, de preferência o datasheet (folha de dados) dele.

adicionado 8 minutos depois

Olhando melhor o post inicial, falou de 3A, mas em qual tensão? 12V? outra? Se tiver a curva rotação x torque dele vai ajudar tb.

[Bruno_pinmelo]

Perdão Sérgio, eu escrevi errado! Foi necessário 1,5Kg pra mover o motor. O que nos deixa com 13,5Kg/cm de torque e potência de quase 3W, certo?
O datasheet tem fácil nesse link https://www.baudaeletronica.com.br/Documentos/motor-de-passo-nema23-15kgfcm.pdf

O que você quis dizer com "redução" ?

[Sérgio Lembo]

Um jogo de engrenagens ou polia para redução de rotação. Se a redução de velocidade for de 5X, o torque aumenta 5X.

[.if]

10 horas atrás, Bruno_pinmelo disse:

basta ir acionando cada uma das bobinas de uma vez e fazer disso um loop, certo?

Estás no caminho certo. Tem mais de um tipo de motor com mais de uma configuração de bobinas e com mais de um modo de acionamento. P.ex. o tal "meio passo" dá mais torque. Se teu motor tiver aquele torque todo e sua cortina leve, penso que nem precisa de motoredutor polias engrenagens

 

Pesquise no google imagens animações sobre motor de passo e hás de perceber as diferenças

 

 

[Sérgio Lembo]

Oops, refazendo contas: 62 voltas em 3s dá 20,6rps e não 20,6rpm.

1,5 kg em 18cm de diametro = 1,5 x 18cm /2 = 13,5kg/cm de torque  = 0,135kg/m = 1,32Nm

Potencia(W) = 2Pi x rps x torque(Nm) = 2x 3,1416 x 20,6 x 1,32 = 171W

170W = 0,23CV = 1/4cv

Olhando para a curva torque x rotação do motor, observa-se que o ponto máximo de potencia está até 3rps. Usando 3rps vai levar longos 20s para se ter abertura/fechamento integral dessa cortina. Olhando para o cálculo de potência, o valor resulta em motor pequeno, barato, desses que se usa em tanquinho dos mais baratos de lavar roupa.

 

[Renato.88]

37 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

Olhando para o cálculo de potência, o valor resulta em motor pequeno, barato, desses que se usa em tanquinho dos mais baratos de lavar roupa.

Lendo isso me lembrei da gambiarra que fiz em adaptar um motor desses num portão de correr. Foi pra isso que fiz o esquema de reversão que eu comentei no outro tópico. 

Algo desse tipo poderia ser feito nessa Cortina, já que é quase a mesma coisa e nem precisa de arduino. 

Aí as fotos da geringonça:

 

Essa redução é original do portão, tinha outro motor, mas queimou. A placa PCI verde também era original, a outra com os relés eu fiz. 

 

[Sérgio Lembo]

@Mestre88 , sabemos que o tal de motor monofásico é nada mais que um trifásico com a 3ª fase simulada pelo capacitor em série com a 3ª bobina (ligação estrela). A escolha da fase na qual o capacitor será ligado determina a rotação. Dito o básico, uma pergunta prática: nesses motores de tanquinho lava-roupa, nem de ferro a carcaça é, usam alumínio, é fácil a configuração da rotação ou a coisa costuma vir amarrada dentro sem dar chance de alteração do sentido?

[Renato.88]

@Sérgio Lembo

Os motores de tanquinho tem apenas duas bobinas, a principal e a auxiliar. 

Abrindo o motor é possível desfazer a emenda do final das bobinas e inverter a ligação, se reparar na foto do meu motor vai ver que tem 4 fios ligados no borne verde, esses são as pontas das duas bobinas. 

Se olhar aquele tópico onde o cara pergunta sobre esses motores vai ver como eu fiz a ligação. 

[Sérgio Lembo]

2 minutos atrás, Mestre88 disse:

apenas duas bobinas, a principal e a auxiliar. 

Não formam 3 polos?

[Renato.88]

11 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

Não formam 3 polos?

Sim. Mas e se eu abrir o motor e desfazer a ligação entre as duas?

Vão formar quatro, veja:

Em 04/12/2016 às 22:48, Mestre88 disse:

Sim. É possível inverter um motor desse aí.

Eu mesmo fiz a gambiarra e coloquei o motor em um portão de correr. Mas para ligar ao receptor remoto, precisei fazer um comando elétrico com relés.

 

Vai precisar desmontar o motor e liberar o 4º fio, pois somente 3 estão visíveis. Olhe o que deve fazer:

 

• Desmonte o motor retirando os 4 parafusos, no lado que estão os fios verá que eles estão presos a um tipo de linha, ele deve ser cortada;
• Tome muito cuidado para não quebrar os fiozinhos de cobre, pois se quebrar não tem mais como fazer o motor funcionar;
• Você vai perceber que entre os 3 fios, terão 4 fiozinhos de cobre (pois são duas bobinas, logo terá 4 pontas de fio);
• Localize qual fio está ligado a dois fios de cobre juntos, são eles que devem ser separados;
• Então este deverá ser cortado e soldado a um 4º fio para que possa ser usado fora do motor, assim você terá acesso as duas bobinas do motor;
• Com o novo fio soldado, coloque tudo no lugar (tomando cuidado para não quebrar nada);
• Para prender os fios no lugar, ao invés da linha pode ser usado aquelas fitinhas do tipo "enforca gato", mas tomando cuidado para não pegar em algum lugar que atrapalhe;
• Feche o motor e verifique girando com a mão se está normal ou raspando em alguma coisa, tem que girar livre e macio;
• Vou utilizar como base o motor da foto, apenas para nomear as cores, pode ser que no seu as cores sejam diferentes, mas no final é mesma coisa;
• Aí na foto temos um fio vermelho (fase), um fio azul (neutro) e um preto no capacitor, o outro fio do capacitor está ligado ao neutro também, por isso também é azul).

O motor (no caso o da foto), está ligado assim:

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É exatamente essa ligação onde esta o fio vermelho que deve ser desfeita, L1 deve ser separada de L2. O fio vermelho continua em L1 e um novo fio colocado em L2. Use um multímetro para saber quem e quem. 

Depois de feita a modificação ficara assim:

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E a ligação ficara assim:

Para sentido horário:

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E para sentido anti-horário:

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O motivo de tudo isso é que L1 tem fios mais grossos que L2, então não podemos inverter o motor da maneira mais simples usando apenas 3 fios, pois L2 é seu enrolamento auxiliar e sempre tem que ter o capacitor em série. Já L1 é o enrolamento principal, então este sempre estará ligado a rede. 

[Sérgio Lembo]

@Mestre88 , confesso que esperava ver a outra ponta de L2 morrendo no meio de L1, ou seja 2 bobinas no lugar de L1 amarradas internamente e formando uma estrela com L2. Do jeito que ficou o esquemático até parece um shunt CC, inclusive na forma de inverter a rotação. Vou ver se acho a montagem dessas bobinas na máquina, do jeito que ficou tá difícil de ver o campo girante, mas se funciona não cabe contestar, apenas entender.

[Renato.88]

8 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

@Mestre88 , confesso que esperava ver a outra ponta de L2 morrendo no meio de L1, ou seja 2 bobinas no lugar de L1 amarradas internamente e formando uma estrela com L2. Do jeito que ficou o esquemático até parece um shunt CC, inclusive na forma de inverter a rotação. Vou ver se acho a montagem dessas bobinas na máquina, do jeito que ficou tá difícil de ver o campo girante, mas se funciona não cabe contestar, apenas entender.

Eles fazem isso pra economizar, as bitolas do fio de cada bobina são diferentes. A princípio tentei ligar sem desfazer o nó, no caso a auxiliar se tornou principal e vice versa. O motor girou ao contrário, mas sem força e esquentou rapidamente. Então tive essa ideia de desfazer a ligação pra inverter a rotação, já que eu tinha reparado na bitola dos fios.

adicionado 5 minutos depois

Sobre o campo girante, imagino que L1 na verdade seja duas bobinas em série defasadas a 180° e L2 seja apenas uma auxiliar comum entre meio as outras "duas".