Motores de passo unipolares, tanto de ímã permanente quanto híbridos, com 5 ou 6 fios, são geralmente conectados conforme o esquema da Figura 1.2, com uma derivação central em cada um dos dois enrolamentos. Em uso, as derivações centrais dos enrolamentos são normalmente conectadas à alimentação positiva, e as duas extremidades de cada enrolamento são aterradas alternadamente para inverter a direção do campo fornecido por aquele enrolamento.

A seção transversal do motor mostrada na Figura 1.2 é de um motor híbrido ou de ímã permanente com inclinação de 30 graus por passo — a diferença entre esses dois tipos de motor não é relevante neste nível de abstração. O enrolamento 1 do motor é distribuído entre os polos superior e inferior do estator, enquanto o enrolamento 2 do motor é distribuído entre os polos esquerdo e direito do motor. O rotor é um ímã permanente com 6 polos, 3 sul e 3 norte, dispostos ao redor de sua circunferência.

Para resoluções angulares mais altas, o rotor deve ter proporcionalmente mais polos. O motor de 30 graus por passo na figura é um dos projetos de motor de ímã permanente mais comuns, embora motores de 15 e 7,5 graus por passo estejam amplamente disponíveis. Motores de ímã permanente com resoluções de até 1,8 graus por passo são fabricados, e motores híbridos são rotineiramente construídos com 3,6 e 1,8 graus por passo, com resoluções de até 0,72 graus por passo disponíveis.

Como mostrado na figura, a corrente que flui da derivação central do enrolamento 1 para o terminal a faz com que o polo superior do estator seja um polo norte, enquanto o polo inferior do estator é um polo sul. Isso atrai o rotor para a posição mostrada. Se a energia do enrolamento 1 for removida e o enrolamento 2 for energizado, o rotor girará 30 graus, ou um passo.

Para girar o motor continuamente, basta aplicar energia aos dois enrolamentos em sequência. Assumindo lógica positiva, onde 1 significa ligar a corrente através de um enrolamento do motor, as duas sequências de controle a seguir girarão o motor ilustrado na Figura 1.2 no sentido horário em 24 passos ou 4 revoluções:

Enrolamento 1a 10001000100010001000100010001

Enrolamento 1b 0010001000100010001000100

Enrolamento 2a 0100010001000100010001000

Enrolamento 2b 00010001000100010001000100010

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Enrolamento 1a 1100110011001100110011001

Enrolamento 1b 0011001100110011001100110

Enrolamento 2a 0110011001100110011001100

Enrolamento 2b 1001100110011001100110011

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Observe que as duas metades de cada enrolamento nunca são energizadas ao mesmo tempo. Ambas as sequências mostradas acima giram um ímã permanente passo a passo. A sequência superior alimenta apenas um enrolamento por vez, como ilustrado na figura acima; portanto, consome menos energia. A sequência inferior alimenta dois enrolamentos simultaneamente e geralmente produz um torque cerca de 1,4 vez maior que a sequência superior, consumindo o dobro da energia.

A seção deste tutorial sobre Controle de Nível Médio fornece detalhes sobre métodos para gerar tais sequências de sinais de controle, enquanto a seção sobre Circuitos de Controle discute o circuito de comutação de energia necessário para acionar os enrolamentos do motor a partir dessas sequências de controle.

As posições dos passos produzidas pelas duas sequências acima não são as mesmas; como resultado, a combinação das duas sequências permite o passo a passo, com o motor parando alternadamente nas posições indicadas por uma ou outra sequência. A sequência combinada é a seguinte:

Enrolamento 1a 11000001110000011100000111

Enrolamento 1b 00011100000111000001110000

Enrolamento 2a 01110000011100000111000001

Enrolamento 2b 00000111000001110000011100

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Motores Bipolares

Figura 1.3

Motores bipolares de ímã permanente e híbridos são construídos com exatamente o mesmo mecanismo usado em motores unipolares, mas os dois enrolamentos são conectados de forma mais simples, sem derivações centrais. Assim, o motor em si é mais simples, mas o circuito de acionamento necessário para inverter a polaridade de cada par de polos do motor é mais complexo. O esquema na Figura 1.3 mostra como esse motor é conectado, enquanto a seção transversal do motor mostrada aqui é exatamente a mesma que a seção transversal mostrada na Figura 1.2.

O circuito de acionamento de um motor desse tipo requer um circuito de controle em ponte H para cada enrolamento; estes são discutidos em mais detalhes na seção Circuitos de Controle. Resumidamente, uma ponte H permite que a polaridade da potência aplicada a cada extremidade de cada enrolamento seja controlada de forma independente. As sequências de controle para um motor de passo único desse tipo são mostradas abaixo, usando os símbolos + e - para indicar a polaridade da potência aplicada a cada terminal do motor:

Terminal 1a +---+---+---+--- ++--++--++--++--

Terminal 1b --+---+---+---+- --++--++--++--++

Terminal 2a -+---+---+---+-- -++--++--++--++-

Terminal 2b ---+---+---+---+ +--++--++--++--+

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Observe que essas sequências são idênticas às de um motor de ímã permanente unipolar, em um nível abstrato, e que acima do nível da eletrônica de comutação de potência da ponte H, os sistemas de controle para os dois tipos de motor podem ser idênticos.

Observe que muitos chips de driver de ponte H completa têm uma entrada de controle para habilitar a saída e outra para controlar a direção. Considerando dois desses chips de ponte, um por enrolamento, as seguintes sequências de controle farão o motor girar de forma idêntica às sequências de controle fornecidas acima:

Habilitar 1 1010101010101010 1111111111111111

Direção 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100

Habilitar 2 0101010101010101 1111111111111111

Direção 2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110

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Para distinguir um motor bipolar de ímã permanente de outros motores de 4 fios, meça as resistências entre os diferentes terminais. Vale ressaltar que alguns motores de passo de ímã permanente possuem 4 enrolamentos independentes, organizados em dois conjuntos de dois. Dentro de cada conjunto, se os dois enrolamentos forem ligados em série, o resultado pode ser usado como um motor bipolar de alta tensão. Se forem ligados em paralelo, o resultado pode ser usado como um motor bipolar de baixa tensão. Se forem ligados em série com uma derivação central, o resultado pode ser usado como um motor unipolar de baixa tensão.