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OTTOBRE 2016
AUTOMAZIONE OGGI 393
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In molti casi il motore passo-passo costituisce la soluzione più
adatta per soddisfare i vari requisiti richiesti, senza però essere
la soluzione ‘perfetta’ o ‘ideale’. Il rumore udibile dai motori, per
esempio, può essere di disturbo, in particolare in scenari indu-
striali in cui un grande numero di motori può essere azionato si-
multaneamente nella stessa area.
Inoltre, l’azionamento consuma potenza anche a bassa velocità
di rotazione, il che in genere va contro gli obiettivi di eco-design
e può compromettere la durata delle batterie delle applicazioni
portatili. In più, una bassa efficienza energetica complessiva
produce una dissipazione di calore elevata, che talvolta richiede
l’inserimento di una ventola di raffreddamento all’interno del
prodotto.
Ciò porta costi aggiuntivi, aumenta la complessità e i requisiti di
potenza, riducendo inoltre l’affidabilità del sistema.
Alcuni tipi di motori alternativi, come i motori DC senza spazzole
(Bldc), possono ovviare agli svantaggi connessi all’uso dei mo-
tori passo-passo prima descritti. Si tratta di soluzioni altamente
efficienti, grazie a un controllo ottimizzato del motore, combi-
nato a un controllo più regolare e più silenzioso, dovuto al mo-
vimento non a scatti, di conseguenza poi è minore il consumo
di potenza e si genera meno calore.
D’altra parte, il costo complessivo del sistema tende a essere
maggiore con un motore Bldc, in parte a causa del fatto che il
controllo dei Bldc richiede algoritmi più complessi, i quali de-
vono girare in un microcontrollore. Inoltre, il passaggio da un
motore passo-passo a un Bldc richiede uno sforzo significativo
di riprogettazione dei sottosistemi meccanici, oltre allo sviluppo
del software di controllo.
Questi fattori possono accrescere significativamente i costi del
progetto e il time-to-market. Infine, quando il progetto è com-
pletato, occorre del tempo agli ingegneri per raccogliere i dati
di affidabilità sul lungo termine.
Un approccio innovativo
Una soluzione migliore si otterrebbe se l’azionamento del mo-
tore passo-passo si potesse realizzare in modo da agire in modo
efficiente, come se si trattasse di un motore Bldc, e con un basso
rumore udibile, senza però richiedere una sostanziale riproget-
tazione o l’aggiunta di componenti costosi per il controllo. In
questo modo, i progettisti potrebbero realizzare dispositivi di
prossima generazione più silenziosi, più verdi, privi di ventole di
raffreddamento e più affidabili.
Migliorando il controllo dei motori passo-passo in due aree
chiave, ovvero nella regolazione della corrente di pilotaggio del
motore e nel metodo di generazione dell’impulso passo-passo,
si può permettere ai meccanismi esistenti di fornire prestazioni
analoghe a quelle dei Bldc, fornendo in tal modo ai progettisti
l’opportunità di realizzare le proprie ambizioni.
Il controllore di corrente LC898240 di ON Semiconductor for-
nisce oggi un mezzo per ottimizzare automaticamente le im-
postazioni di corrente costante dell’azionamento al variare del
carico del motore. Questo consente al motore passo-passo di
operare in modo efficiente, con un movimento simile a quello di
un motore Bldc; inoltre, si minimizza il rumore udibile e l’energia
dissipata. Il carico del motore è stimato monitorando le forme
d’onda della forza controelettromotrice nell’avvolgimento di un
motore (si veda figura 1).
Il controllore LC898240 è connesso come dispositivo ‘companion’
a un azionamento convenzionale del motore per estendere le
funzionalità di controllo del motore passo-passo. Oltre a permet-
tere l’azionamento del motore ad alta efficienza attraverso una
regolazione legata al carico della corrente dell’avvolgimento, il
dispositivo è anche in grado di generare impulsi passo-passo in
modo indipendente, consentendo quindi il funzionamento senza
microprocessore. Questa funzionalità è implementata attraverso
una Eeprom on-chip usata per memorizzare nove diversi profili di
impulso da 440 passi, che sono selezionabili dall’utente per fornire
una scelta di sequenze di impulsi adatte a una notevole varietà di
applicazioni. L’IC può inoltre interpretare i segnali di controllo in
ingresso da un microprocessore e operare così in modo analogo a
un convertitore di interfaccia in un azionamento controllato da un
microprocessore. Il profilomemorizzato nella Eeprom LC898240 è
applicato all’IC di azionamento del motore (si veda figura 2).
Companion chip o single chip
Il controllore LC898240 può essere usato con gli IC esistenti per l’a-
zionamento dei motori con diversi valori di corrente, fornendo la
flessibilità necessaria a portare i vantaggi dati dal tipicomovimento
di un motore Bldc agli azionamenti dei motori passo-passo, con di-
verse correnti di pilotaggio dei motori inbase alle funzionalità dell’IC
per l’azionamento del motore stesso. Le funzioni dell’IC companion
Figura 1 – La regolazione della corrente in base al carico consente
di ottenere un funzionamento più efficiente e più silenzioso
Figura 2 – I profili di impulso preimpostati memorizzati nella
Eeprom consentono il funzionamento senza microprocessore