Laboratório Virtual: Motores de Passo — Modos Digitais e Curvas Dinâmicas

Simulação eletromecânica de chaveamento de bobinas (Wave, Full, Half e Microstepping), cinemática rotórica e curvas Pull-In / Pull-Out com controle Chopper PWM (UFPR TE323 Cap. 6).

⚙️ Acionamento Digital e Topologia
Modo de Excitação Digital:
Topologia de Driver de Corrente:
Frequência de Pulsos de Clock (fp): 600 pps (Hz)
1 Hz (Passo a Passo) 1000 pps 3000 pps (Alta Rotação)
Dentes do Rotor (Nr / Geometria): Nr = 50 (Híbrido NEMA 23 — 1.8°)
Nr = 6 (VR Didático 15°) Nr = 24 (PM 3.75°) Nr = 50 (NEMA 1.8°)
Controle Manual e Animação Temporal:
✅ REGIÃO PULL-IN (PARTIDA SEGURA): O motor parte, para e reverte instantaneamente sem perder passos!
Ângulo de Passo (θs) 1.800°
Passos / Revolução 200 passos/rev
Rotação Mecânica (n) 180.0 rpm
Torque Disponível (T) 1.51 N·m
Constante Elétrica (τe) 0.62 ms (Chopper 36V)
Vetor Corrente (IA, IB) +1.00, +1.00 pu
Diagnóstico da Zona Dinâmica Operacional Região Pull-In (Partida Instantânea Segura)
Corte Eletromagnético Animado e Curvas Dinâmicas Pull-In / Pull-Out Referência Industrial: NEMA 23 (`AK56H8/5-1.8`) | Ponto Operacional Q
Princípio Físico (UFPR TE323 / Cap. 6 — Motores de Passo): 1) Cinemática Incremental: O passo angular vale θs = 360° / (m · Nr · k_modo), onde k_modo = 1 para Wave/Full-Step, 2 para Half-Step e 8 para Microstepping 1/8. A velocidade síncrona é cravada pelo clock digital: n = 60 · fp / N_passos/rev [rpm]. 2) Modos de Excitação: O modo Full-Step (2 fases) energiza duas bobinas ortogonais simultaneamente, somando vetorialmente os campos para entregar √2 ≈ 1.414× (+41.4%) mais torque que o Wave Drive (1 fase). O Microstepping injeta correntes senoidais em quadratura (IA = Imáx cos αe, IB = Imáx sen αe), mantendo o módulo do fluxo constante e eliminando ressonâncias mecânicas. 3) Região de Slew e Driver Chopper PWM: Entre as curvas Pull-In e Pull-Out (Região Slew), o rotor não consegue partir diretamente da inércia — exige uma rampa de aceleração gradual. Em altas frequências fp, a reatância indutiva da bobina (τe = L/R) atrasa a subida da corrente no driver L/R (5 V). O Driver Chopper PWM (36 V ≈ 7× Vnom) aplica sobretensão transitória para forçar uma derivada di/dt = Vbus/L rápida e chaveia em PWM ao atingir Inom, estendendo drasticamente a banda de torque em alta velocidade!