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[pt] Este trabalho apresenta o desenvolvimento e testes de um sistema de acionamento de motores de passo em nível de micropasso, utilizando duas tecnologias distintas. A crescente capacidade de regulação e a possibilidade de chaveamentos precisos das correntes de fase dos motores de passo têm possibilitado o surgimento de acionamentos em micropasso cada vez mais eficientes. Com isto, a nociva, e, muitas vezes, limitadoras trepidação dos motores de passo operando em passo inteiro ou meio passo, foi quase todos os projetos de automação e robótica. Nos acionamentos convencionais, é fundamental o acompanhamento do nível da corrente na fase do motor. Este acompanhamento, por ser realizado em baixos níveis de tensão e na presença de ruído, acaba sendo um sério inconveniente exigindo uma montagem elaborada e eventuais filtros. O presente trabalho apresenta duas propostas de acionamentos em micropasso. Uma, do tipo convencional com realimentação de corrente de fase, e outra, em que a necessidade do acompanhamento da corrente é eliminado. Os teste indicam a viabilidade do novo conceito, apresentando resultados extremamente animadores. / [en] The present work discusses the development and experimental test of a step motor driver operating in microstepping mode. The work explores two different technologies for the power switching tecnhique. The increassing ability of fast and precise curent switching, brought to the market high performance step motors drivers operating in microstepping resolution. The main advantage of working with microstepping in a smooth operation with very low vibration level when compared with traditional full step of half step driving mode. This fact, made possible to specify step motors to many automatic and robotic systems where only servomotors could be used up to a very short past. In conventional chopper driving, it is necessary to sense the phase current, in order to chop the voltage when the level exceeded. This is done using very small resistor in series with the motor phases. The problem is that the low voltage across the resistor is easily affected by electromagnetic noise giving a false information to the chopper. The present research has explored the possibility of voltage chopping based on fixed timing with the elimination of the whole sensing circuitry. The first results are very encouraging.

[pt] A indústria de confecção vem aplicando cada vez mais equipamentos que visam o aumento da produção aliado à qualidade elevada. Esses, em sua maioria, são máquinas automáticas na etapa que antecede o corte do tecido, ou seja, na criação, desenho e encaixe dos moldes (peças que compõem a roupa). Esse trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um equipamento para captura das imagens dos moldes, com o uso de apenas um sensor ótico. É proposto como uma alternativa para mesas digitalizadoras e scanners de mesa comerciais. Visto que a maioria das empresas possui seus moldes em chapas de acrílico ou cartolina, é interessante a existência de um dispositivo capaz de transportá-los para o computador. A partir daí, ele pode ser trabalhado como uma imagem digitalizada. É apresentado o processo de fabricação, com suas partes mecânicas, eletrônicas e algoritmos de controle e captura das imagens. O custo das imagens. O custo e desempenho final deve estar situado entre a mesa digitalizadora e a scanner de mesa comercial. Ao final, são traçados alguns comentários sobre os resultados alcançados. / [en] Confection companies are using more and more equipments to improve their productions. Not only concerned on the amount of products, but also for higher quality. Especially in process before fabric cutting, many of these machines are automatic. The reason for this work is to develop an equipment to capture images from molds, using only one optic sensor. It must be na alternative for digitizing tables and commercial scanners. Since mosto f the companies have their molds in acrylic plates and cardboards, it is necessary using a device to convert them to a to a digitized image an image. The final cost and execution must be situaded between the digitizing table and the commercial scanner. Some points are discussed about the results and, at the conclusion, about the possibility of becoming a commercial equipment.

[pt] O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema para controle de motores de passo em nível de micropasso. Embora a perfomance obtida com os acionamentos convencionais em passo inteiro e meio passo seja satisfatória para muitas aplicações, há um certo número de problemas intrínsecos na operação sob esta forma de acionamento que impedem a generalização do uso dos motores de passo. Assim, a adoção de um ângulo de passo menor que o habitual (micropasso) se mostra um interessante alternativa para aumentar a resolução e reduzir os problemas de vibração do motor. O trabalho descreve o sistema proposto e mostra os resultados obtidos, comparando-o com os sistemas convencionais. / [en] The present work reports the development of an electric driver to control step motors in microestepping mode. Although the performance achieved with usual full step and half step drivers in satisfactory for many applications, low resolution and vibration in their operation prevent the general use of these drivers. One approach to solve these problems is to drive the stepper in a microstepping mode. The work describes the development of this system, shows the experimental results and compares it with the usual full and half step systems.

[pt] A pesquisa e desenvolvimento de um acionamento para motor de passo operando em baixa tensão apresenta o desenvolvimento de um mecanismo de acionamento para motores de passo de 2 fases, destinado a operar na faixa de 12 a 18 V, tornando-se muito útil para automações em veículos, embarcações ou robôs que operam com baterias. O acionamento desenvolvido implementa o controle da corrente via chopper, como é usual nos acionamentos de motores de passo. Mas, ao contrário do usual, o tempo do ciclo ativo da onda responsável por ativar a corrente nas fases é pré-programado em microcontroladores, evitando-se a instabilidade e criticalidade típica dos circuitos responsáveis pelo sensoramento da corrente e sua realimentação para controle do ciclo ativo. Outro aspecto inovador do trabalho foi a utilização do integrado TD340 da ST Microeletronics, desenvolvido para utilização no controle de motores de corrente contínua, e que está sendo empregado com motores de passo. Os resultados experimentais apresentados no trabalho confirmam a adequação e utilidade do acionamento desenvolvido, tornando-o compacto e robusto. / [en] The research and development of an driver for step motor operating in low tension presents the development of a chopper driver intended to drive 2- phase step motors. The driver was designed to operate between 12 and 18 V which makes it very attractive for automations in vehicles and robots which carry their own batteries. Contrary to the usual design, where the duty cycle of phase current is controlled by sensing this current and feed backing its value to the chopper, the present driver uses fixed value duty cycle, which varies step by step according to a table stored in the memory of a microcontroller. In so doing, we avoid most of the troubles due to noise and voltage fluctuation in the feedback line, typical of usual drivers. Another innovation presented in this work, is to use the H-Bridge MOSFET driver TD340 in driving step motors. This component, manufactured by ST Microeletronics, was originally designed for driving CC motors. Experimental results presented in this work show that the driver developed in this research has performed successfully according with the intended goal.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo experimental do funcionamento do protótipo de uma traçadora gráfica de grande porte, desenvolvida no Departamento de Engenharia Mecânica da PUC-RJ. São detalhadas as características cinemáticas e dinâmicas do modelo de posicionamento adotado. As respostas de traçados são analisadas em função de diversas variáveis. É feito um estudo sobre rampa de aceleração e sua influência na qualidade do traçado. Finalmente, é apresentado um algoritmo, de traçamento de arcos de círculo, que permite maior versatilidade no seu funcionamento. / [en] An experimental study of the performance of a large scale plotter developed and built at the Mechanical Engineering Department of PUC-RJ is undertaken. After analysis of the kinematical solution, the study is concerned with the dynamical response of the pen positioning system. The need of acceleration ramps becomes clear and their influence on the drawing quality is compared for several time delays. Finally, an algorithm for drawing circles and arcs based on a look-up table is presented. This algorithm is suitable for reducing data transfer between the controlling computer and the plotter.

[pt] Motores de passo são os motores mais utilizados em aplicações de controle de posicionamento em malha aberta. Entretanto, as limitações desta forma de atuação têm fomentado o desenvolvimento de novas técnicas que incorporem o controle em malha fechada. Motores de passo possuem boa relação entre torque e custo, tornando-os atraentes para aplicações em manipuladores robóticos. Mas as técnicas tradicionais de controle de manipuladores elétricos, que normalmente assumem o uso de motores de corrente contínua, apresentam baixo desempenho quando aplicadas a motores de passo, mesmo com o uso de sensores de posição. A forma mais comum de controle em malha fechada de motores de passo exige um encoder diretamente acoplado ao eixo do motor, formando um sistema colocado. No entanto, o projeto de muitos motores de passo não permite este acoplamento. Nesses casos, é necessário instalar os encoders na estrutura do manipulador, separados dos atuadores, caracterizando um sistema nãocolocado, que tipicamente apresenta problemas de estabilidade. Este trabalho propõe uma técnica de controle que recebe a realimentação de um encoder, não diretamente acoplado ao motor, e gera uma sequência de pulsos para o driver do motor de passo. Esse trem de pulsos é calculado de modo a não exigir acelerações excessivas, e assim prevenir a perda de passo do motor. O modelo de um sistema robótico usando este controlador é desenvolvido e simulado em Simulink/MATLAB. Um manipulador robótico de seis graus de liberdade acionado por motores de passo é especialmente projetado e construído para validar a técnica de controle apresentada, controlado por um microcontrolador PIC18F2431. O manipulador desenvolvido é modelado, e sua dinâmica analisada através de simulações. Os experimentos comprovam a eficiência da técnica de controle proposta, resultando em uma precisão absoluta na extremidade do manipulador de 1,3mm e repetibilidade 0,5mm . / [en] Stepper motors are used in most applications in open loop. However, the limitations of this type of control have encouraged the development of new techniques for closed loop control. Stepper motors have a good relationship between torque and cost, making it attractive for applications in robotic manipulators. But the limitation of traditional control deteriorates the performance of the manipulator. The most common form of closed loop control of stepper motors require an encoder directly coupled to the motor shaft. However, this is not always practical. In some cases, it is necessary to control the position of some system component that can’t be precisely known from the position of the motor. This work proposes a control technique that receives feedback from an encoder, not directly coupled to the motor shaft, and generates a sequence of pulses to the stepper motor driver. This pulse train is done so as not to require excessive accelerations, and thus prevent the loss of step. The model of a system using this controller is built using Simulink/MATLAB. A robotic manipulator of six degrees of freedom, using stepper motors, is designed and built to validate the presented control techniques, implemented on a PIC18F2431 microcontroller. The obtained absolute accuracy is 1,3mm and repeatability 0,5mm , proving the efficiency of the proposed control technique.