BR102015010229A2

BR102015010229A2 - controlador para acionar um motor passo a passo, motor passo a passo, e, atuador

Info

Publication number: BR102015010229A2
Application number: BR102015010229A
Authority: BR
Inventors: Maxime Bruelhart; Miha Furlan; Yvan Bourqui
Original assignee: Johnson Electric Sa
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2015-05-05
Publication date: 2015-11-17
Also published as: GB201407953D0; CN105099300A; GB2525866A; JP2015213424A; US20150326158A1; DE102015106890A1; JP6533413B2; US9825567B2

Abstract

controlador para acionar um motor passo a passo, motor passo a passo, e, atuador. um controlador é proporcionado para acionar um motor passoa passo com um rotor magnético e pelo menos uma bobina. o controlador tem um estágio de alimentação (20) para o suprimento a pelo menos uma bobina com corrente, pelo menos um sensor de efeito hall analógico (11) para proporcionar um sinal como uma função da posição do rotor magnético em relação ao sensor de efeito hall (11), e uma linha de realimentação (12a) conectando o sensor de efeito hall (11) com o estágio de alimentação (20) para alimentar o sinal do sensor de efeito hall (11) de volta para o estágio de alimentação (20).

Description

“CONTROLADOR PARA ACIONAR UM MOTOR PASSO A PASSO, MOTOR PASSO A PASSO, E, ATUADOR” CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção refere-se a um controlador do motor e, em particular, a um controlador para acionar um motor passo a passo. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002] Os motores passo a passo pode ser inerentemente ruidoso devido a vibrações geradas pela sequência de escalonamento discreta. Controladores conhecidos, que são projetados para uma operação em malha aberta são simples e de baixo custo. No entanto, o motor passo a passo tem que ser superdimensionado e com excesso de potência para evitar qualquer perda do passo. Uma consequência do controle limitado (falta conhecimento da dinâmica do motor real) é um alto nível de pulsações de torque que se transformam em ruído. Além disso, os resultados de alta potência de entrada em alta dissipação de calor. [003] Outros controladores conhecidos baseiam-se em uma comutação sem sensor, na qual as linhas de acionamento são sondadas para a força eletromotriz inversa ("EMF inversa") e em que se tenta derivar a posição do rotor e adaptar a sequência de comutação consequentemente. Este tipo de comutação é conveniente porque não é necessário qualquer sensoreação de posição externa do rotor. No entanto, é apenas estável dentro de uma faixa limitada de condições de operação e toma-se crítico em cargas rapidamente variáveis (que surgem, por exemplo, para movimentos em direção a um batente final). Além disso, tais controladores exigem microprocessamento para temporizar e gerar formas de onda de corrente senoidal. Outro problema é a parada do motor, onde não há EMF inversa; a posição do rotor é desconhecida e o procedimento de partida é realizado essencialmente em um modo de malha aberta. [004] Em motores de CC sem escova, são utilizados sensores de Efeito Hall digitais para detecção da posição do rotor. A informação de posição é discreta, não contínua. Uma quantidade razoável de microprocessamento e lógica é necessária para se aproximar de um campo magnético suavemente rotativo. No entanto, componentes eletrônicos digitais são propensos à falha digital devido a erros de codificação, condições mal definidas, interferência eletromagnética ou altas temperaturas. Algoritmos estimadores são frequentemente incapazes de prever confiavelmente a posição e a velocidade em condições rapidamente variáveis, ou seja, o bloqueio do motor ou a inversão da direção espontânea. Em velocidade baixa ou zero, as estimativas de posição e velocidade se tornam imprecisas. [005] Assim, há uma necessidade de um controlador simplificado que permite o acionamento de um motor passo a passo com vibrações reduzidas e de um modo confiável e robusto, em particular, quando dá partida do motor passo a passo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] Deste modo, em um aspecto da mesma, a presente invenção proporciona um controlador para acionar um motor passo a passo com um rotor magnético e pelo menos uma bobina, o controlador compreendendo: uma estágio de alimentação para fornece pelo menos uma bobina com corrente com, pelo menos um sensor de Efeito Hall analógico para proporcionar um sinal como uma função da posição do rotor magnético em relação ao sensor de Efeito Hall, e uma linha de realimentação conectando o sensor de Efeito Hall com o estágio de alimentação para alimentar o sinal do sensor de Efeito Hall de volta para o estágio de alimentação que é configurado para suprir uma corrente para pelo menos uma bobina como uma função do sinal do sensor de Efeito Hall. [007] De preferência, o controlador compreende adicionalmente uma malha fechada com um estágio de controle de velocidade que tem uma entrada conectada ao sensor de Efeito Hall e uma saída conectada ao estágio de alimentação, o estágio de controle sendo configurado para receber o sinal do sensor de Efeito Hall e para produzir um sinal de referência para ser recebido pelo estágio de alimentação, o sinal de referência ajustando a amplitude do sinal do sensor de Efeito Hall fornecida através da linha de realimentação. [008] De preferência, o estágio de controle de velocidade compreende uma outra entrada para receber um sinal externo definindo um valor desejado para a velocidade rotacional do rotor. [009] De um modo preferido, a entrada do estágio de controle de velocidade é conectada através de um conversor de frequência-para-voltagem com o sensor de Efeito Hall. [0010] De um modo preferido, o, pelo menos um sensor é um sensor de Efeito Hall analógico que proporciona um sinal substancialmente senoidal quando o rotor está em rotação e/ou em que o estágio de alimentação é configurado para produzir uma corrente a ser fornecida a pelo menos uma bobina que tem uma forma de onda substancialmente senoidal. [0011] De um modo preferido, existem pelo menos dois sensores de Efeito Hall para proporcionar dois sinais como uma função da posição do rotor magnético no que se refere aos sensores de Efeito Hall, os dois sinais sendo deslocados em fase, de preferência, a alteração de fase sendo de 90°. [0012] De preferência, os dois sensores de Efeito Hall são arranjados em torno do eixo geométrico de rotação do rotor de modo que o ângulo entre os mesmos seja menor que 60 graus, de um modo preferido, os sensores de Efeito Hall sejam arranjados sobre uma placa na qual o estágio de alimentação é arranjado. [0013] De preferência, a distância entre os dois sensores de Efeito Hall é menor que 4 mm, de preferência menor do que 3 mm. [0014] De preferência, o controlador é projetado como um ASIC. [0015] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção proporciona um motor passo a passo que incorpora o controlador descrito acima. [0016] De um modo preferido, pelo menos um sensor de Efeito Hall analógico é arranjado radialmente deslocado em relação ao magneto do rotor para medir um componente de fluxo magnético radial, ou é arranjado axialmente deslocado com relação ao magneto para medir um componente de fluxo magnético axial. [0017] De preferência, o rotor compreende um anel magnético que se estende lateralmente para fora do estator. [0018] De preferência, o controlador é arranjado em uma placa, em particular, uma placa de circuito impresso. [0019] De preferência, a placa é firmemente anexada a uma extensão lateral do corpo da bobina do motor passo a passo, de preferência a extensão lateral sendo formada integralmente com a porção do coipo da bobina transportando pelo menos uma bobina. [0020] De um modo preferido, os pelo menos dois sensores de Efeito Hall analógicos são arranjados sobre a placa. [0021 ] De um modo preferido, o motor passo a passo tem um rotor, que é circundado por pelo menos duas bobinas que são arranjadas axialmente desviadas ao longo do eixo geométrico de rotação do rotor. [0022] De preferência, o rotor tem um magneto, que é tipo anel e/ou tem pelo menos quatro polos magnéticos, de um modo preferido pelo menos seis polos magnéticos e mais preferencialmente pelo menos 8 polos magnéticos. [0023] De acordo com um terceiro aspecto, a presente invenção proporciona um atuador compreendendo um motor passo a passo de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 17 e uma unidade de engrenagem. [0024] De acordo com um outro aspecto, a presente invenção proporciona um uso de um controlador, um motor passo a passo e/ou um atuador como descrito acima, em um sistema de aquecimento, ventilação e/ou de ar condicionado de um veículo elétrico. [0025] No controlador da presente invenção, um circuito de malha fechada é fornecido por meio de uma linha de realimentação que conecta o pelo menos um sensor de Efeito Hall analógico com o estágio de alimentação energizando o motor passo a passo. Este projeto tem a vantagem de que um sinal de realimentação pode ser dispensado ao estágio de alimentação, o que permite um movimento melhorado do motor passo a passo com relação às vibrações e por conseguinte o ruído, a eficiência, e a estabilidade da operação. À medida que a energização do motor passo a passo pode ser otimizada, um superdimensionamento não é necessário, a fim de evitar qualquer perda de passo, ou seja, o motor passo a passo de acordo com a invenção pode ser reduzido em relação à potência, dimensões, etc. comparado a um motor passo a passo conhecido na técnica utilizado para as mesmas aplicações. Além disso, o controlador pode ser projetado de tal modo que um movimento confiável e preciso do rotor é garantido, em particular, quando se inicia o mesmo a partir de uma posição de repouso e/ou movendo-o na direção de uma posição de repouso, que é, por exemplo, definida por um batente final. [0026] De preferência, proporciona-se ainda uma malha fechada com um estágio de controle de velocidade para produzi um sinal de referência ajustando a amplitude do sinal do sensor de Efeito Hall. Isto permite que a velocidade do motor seja ajustada a um valor desejado. Além disso, as alterações no fluxo magnético ou na resistência da bobina devido a alterações de temperatura podem ser compensadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0027] Uma forma de realização preferida da invenção será descrita agora, por meio apenas de exemplo, com referência às figuras dos desenhos anexos. Nas figuras, as estruturas idênticas, os elementos ou partes que aparecem em mais do que uma figura geralmente são marcados com um mesmo número de referência em todas as figuras nas quais aparecem. As dimensões dos componentes e as características mostradas nas figuras são geralmente selecionadas por conveniência e para clareza na apresentação e não são necessariamente mostradas em escala. As figuras são listadas abaixo. [0028] A Fig. 1 é um diagrama de blocos esquemático de um circuito eletrônico de um controlador de acordo com a forma de realização preferida da presente invenção; A Fig. 2 é uma vista esquemática de um magneto de rotor com um primeiro sensor de Efeito Hall e as posições possíveis para um segundo sensor de Efeito Hall; A Fig. 3 mostra sinais produzidos por dois sensores de Efeito Hall, em que o segundo sensor de Efeito Hall é arranjado em uma das posições 42 na Fig. 2; A Fig. 4 mostra os sinais produzidos pelos dois sensores de Efeito Hall, em que o segundo sensor de Efeito Hall é arranjado em uma das posições 43 na Fig. 2; A Fig. 5 mostra um gráfico do torque como uma função da velocidade para um motor convencional e um motor projetado para a mesma aplicação, mas incluindo um controlador de acordo com a invenção; A Fig. 6 é uma vista em perspectiva de um motor passo a passo incluindo um controlador de acordo com a invenção; A Fig. 7 é uma vista em perspectiva de um atuador incluindo um motor passo a passo de acordo com a Fig. 5; e A Fig. 8 mostra uma comparação de níveis de ruído medidos no acionamento do motor com um controlador padrão e com um controlador de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS [0029] A Fig. I mostra um diagrama de blocos esquemático do circuito eletrônico de um controlador para acionar um motor passo a passo, de tal modo que a direção de rotação e a velocidade podem ser predeterminadas. O motor passo a passo inclui um rotor com um magneto 10 tendo uma multiplicidade de polos magnéticos. Tipicamente, pelo menos 4 polos são fornecidos, ao passo que de um modo preferido existem 10 polos ou mais. O circuito elétrico inclui um sensor de Efeito Hall 11, de preferência, na forma de um sensor de Efeito Hall analógico. Um sensor de Efeito Hall analógico é um transdutor cujo sinal de saída varia em resposta ao campo magnético sensoreado e, sendo um elemento analógico, resulta diretamente em uma voltagem como um sinal de saída. O sensor de Efeito Hall 11 permite medir a posição angular do magneto 10 (em unidades elétricas) em uma maneira sem contato. [0030] O circuito eletrônico 1 é formado como um circuito de malha fechada. Em particular, o circuito 1 compreende uma primeira linha de realimentação 12a conectando o sensor 11 à entrada do estágio de alimentação 20 através de um componente para ajustar o ganho, que inclui, por exemplo, um multiplicador 13. [0031] O estágio de alimentação 20 é, por exemplo, formado como uma fonte de corrente de voltagem controlada com uma malha de realimentação de corrente 24. Ele compreende meios de filtro 21, que podem incluir um controlador proporcional-integral ("controlador PI"), e um amplificador de potência 22, que inclui uma saída 23 para conexão para a(s) bobina(s) do motor e uma linha de realimentação 24 para alimentar o sinal de saída 22 do amplificador de potência 22 de volta à entrada do estágio de alimentação 20. A entrada compreende um comparador 25 que recebe o sinal do multiplicador 13 e da saída do estágio de alimentação 20. [0032] O amplificador de potência 22 é, por exemplo, configurado para ser operado com base em um pulso com modulação (PWM) para controlar a quantidade de potência dispensada à carga, isto é, da(s) bobina(s). A potência é controlada por ligar e desligar o suprimento em alta frequência. A voltagem média e, por conseguinte, a potência dispensada à carga é modulada com o ciclo de trabalho (tempo LIGAR por período de comutação). [0033] O circuito 1 compreende adicionalmente uma segunda malha de realimentação. Em particular, existe uma linha de realimentação 12b conectando o sensor 11 à entrada de um estágio de controle de velocidade 30. Na segunda linha de realimentação 12b é incorporada um conversor de frequência-para-voltagem 14. O estágio de controle de velocidade 30 compreende uma entrada 36 para recepção de um sinal externo, um comparador 35, um controlador PI 31 e um limitador 32 que é conectado ao multiplicador 13. Os componentes 31, 32 são componentes de regulação definindo a resposta dinâmica da segunda malha de realimentação. [0034] O sinal externo 36 define o valor desejado para a velocidade do rotor e pode ser, por exemplo, disparado por um usuário. O sinal é, por exemplo, um valor constante ou pode variar com o tempo, dependendo dos requisitos da aplicação. [0035] Em operação, o sensor de Efeito Hall analógico 11 produz um sinal de voltagem como uma função do padrão e da posição de polarização do magneto. Para um magneto em anel multipolar lateralmente magnetizado, o sinal é senoidal com a forma correspondente à força eletromotriz inversa ("EMF inversa"), isto é, a voltagem induzida pelo magneto rotativo 10 na bobina. O deslocamento de fase entre o sinal de voltagem de Efeito Hall e a EMF inversa é constante é de preferência minimizada por posicionamento angular apropriado do sensor de Efeito Hall analógico 11. No entanto, em contraste com a EMF inversa, a amplitude do sinal fornecida pelo sensor 11 é independente da velocidade do rotor. Portanto, a posição angular do rotor instantâneo é conhecida a qualquer momento, também no modo parado. [0036] O sinal de voltagem do sensor 11 é alimentado através do multiplicador 13 para o estágio de alimentação 20 e corresponde substancialmente ao próprio sinal, que é necessário para definir a forma e a fase do sinal de corrente para acionar o motor. [0037] A informação sobre a velocidade do rotor real é, por exemplo, obtida através da avaliação das vezes entre os cruzamentos de zero do sinal do sensor de Efeito Hall, que gera uma frequência. Esta frequência é convertida para uma voltagem (indicada por Ω* na Fig. 1) por meio do conversor de frequência para voltagem 14. Esta voltagem Ω*, que corresponde ao valor real da velocidade do rotor, é comparada com a voltagem de referência de entrada (denotada por Ω na Fig. 1), que estabelece a velocidade desejada, de modo a produzir um sinal de saída ΔΩ, que é adicionalmente processado pelos componentes 31, 32 para resultar em um sinal de velocidade Pa. [0038] De preferência, o estágio de controle de velocidade 30 é configurado de modo a formar uma malha que ajusta ou limita a potência injetada (ou seja, corrente) apenas para o nível necessário para manter a velocidade. O sinal ΔΩ define a amplitude de pico da corrente para energizar a bobina. [0039] O sinal de velocidade Pa é o fator de ganho alimentado no multiplicador em 13 de modo a ajustar a amplitude do sinal do sensor de Efeito Hall indicado por Pa na Fig. 1. No estágio de alimentação 20, o comparador 25 compara este sinal Pa com a corrente real ia na linha de realimentação 24 para produzir um valor comparativo Aia que é consequentemente filtrado e amplificado por componentes 21, 22 para produzir o sinal de corrente para energizar o motor. [0040] Em termos gerais, o sinal do sensor de Efeito Hall 1 dispensado através da linha de retorno 12a define a forma e fase do sinal de corrente na saída 23, ao passo que a amplitude do sinal de corrente é determinada pela malha de realimentação de velocidade formada por estágio de controle de velocidade 30. [0041 ] Dependendo do projeto do motor passo a passo, os múltiplos sinais de corrente são necessários para acionar o rotor. Para um motor passo a passo bifásico, um campo magnético rotativo gerado por duas fases com de deslocamento de fase de 90° é necessário, isto é, sen(a(t)) e sen(a(t) + pi/2) = cos(a(t)). Cada um dos sinais é dispensado por dois sensores sendo da forma de um sensor de Efeito Hall analógico 11 e tendo o seu próprio estágio de alimentação 20 e estágio de controle de velocidade 30 da Fig. 1. [0042] Em geral, o uso de dois sensores de Efeito Hall 11 torna a informação instantânea da posição absoluta do magneto 10 disponível. Como resultado, o circuito eletrônico 1 pode adequadamente reagir nas alterações dinâmicas de torque de carga. O estado e a posição do rotor são sempre conhecidos. E possível proporcionar uma corrente de comutação senoidal quase perfeita, o que garante uma transmissão de torque muito suave. O circuito de malha fechada formado pela linha de retomo 12a permite que a potência injetada no motor seja ajustada para o mínimo necessário apenas para manter a velocidade em determinado torque de carga. Portanto, as pulsações de torque bem como o ruído são suprimidos a um mínimo.

[0043] A fim de produzir o deslocamento de fase desejado, os sensores de Efeito Hall analógicos 11 são para serem posicionados adequadamente. A Fig. 2 mostra o magneto multipolar 10 e a localização do primeiro sensor de Efeito Hall 11. Este sensor 11 mede o fluxo magnético radial e produz um sinal de saída como mostrado pela curva 11a nas Figuras 3 e 4, em que a coordenada x é o ângulo de rotação cc e a coordenada y é o nível de voltagem V. As cruzes 42 e os pontos 43 na Fig. 2 definem as posições possíveis do segundo sensor de Efeito Hall a fim de obter dois sinais senoidais deslocados em fase por 90° conforme mostrados nas Figuras 3 e 4. A Curva 42a na Fig. 3 é o sinal correspondente de um sensor de Efeito Hall localizado em uma cruz 42 42 e uma curva 43a na Fig. 4 é o sinal correspondente de um sensor de Efeito Hall localizado em um ponto 43. O ângulo entre duas posições vizinhas 42 e 43 é dado por 360°/NP, onde NP é o número de polos magnéticos. (No exemplo da Fig. 2, NP é igual a 10, resultando em um ângulo de 36°). Basicamente, os dois sensores de Efeito Hall são arranjados separados a uma distância s*(n-l/2), em que s é o espaçamento do polo en = 1,3,5, ... Como alternativa, um arranjo com n = 0, 2,4, ..., também satisfaz a exigência de uma diferença de fase de 90°, mas com um sinal tendo polaridade invertida. Preferivelmente, os dois sensores de Efeito Hall são arranjados um adjacente ao outro, a fim de apoiá-los sobre a mesma placa ou integrá-los no mesmo chip. Neste caso, o ângulo entre os sensores de Efeito Hall é selecionado para ser inferior a 60 graus, mais preferencialmente inferior a 45 graus. A distância entre os sensores de Efeito Hall pode estar na faixa de 1 mm a 4 mm. [0044] Em vez de usar dois sensores de Efeito Hall é também possível utilizar apenas um sensor. Nesta forma de realização, o segundo sinal é obtido a partir do primeiro sinal fornecido pelo sensor de Efeito Hall, por exemplo, por diferenciação. Neste caso, o magneto 10 do rotor é necessário para mover a fim de diferenciar o sinal do sensor de Efeito Hall 11. A solução do acionador com base em um único sensor de Efeito Hall é vantajosa devido ao número reduzido de componentes do circuito. A fim de resolver a ambiguidade da posição angular em velocidade baixa ou zero, podem ser aplicados métodos de estimativa. [0045] O controlador de acordo com a invenção tem, entre outras, a vantagem de que a excitação de corrente e a eficiência de potência do motor passo a passo podem ser otimizadas, enquanto um movimento confiável e preciso do rotor é garantido, em particular, o risco de perda de passo é reduzido ou mesmo eliminado. Assim, uma operação confiável para uma dada aplicação particular, por exemplo, a rotação de um componente de um carro, pode ser garantido com um motor passo a passo menos potente. Isto é mostrado no diagrama da Fig. 5, onde a coordenada x é a velocidade do rotor e a coordenada y é o torque. Quando se utiliza um motor passo a passo convencional, que normalmente tem um projeto com potência excessiva a fim de conseguir uma operação confiável dentro de um determinado ambiente. (Nos carros, por exemplo, a voltagem da batería e a temperatura ambiente pode variar nas faixas 8V a 16V e -40°C a +155°C, respectivamente.) A curva 46 na Fig. 5 mostra esquematicamente o torque de empuxo de um motor passo a passo convencional acionado no modo de malha aberta como uma função da velocidade. No entanto, o ponto de operação real de um motor passo a passo em velocidade nominal é sempre bem abaixo que a curva 46 a fim de garantir o sincronismo como indicado pelo ponto 47a. Ao reduzir o torque de saída do motor para o nível mínimo necessário para mover a carga a uma velocidade especificada, como indicado pela seta 46a, irá reduzir a corrente para energizar a(s) bobina (s), a potência do sistema, bem como vibrações relacionadas torque e ao ruído, em comparação com a operação do motor passo a passo convencional. A linha 47 mostra uma linha de carga típica de um motor de CC para referência. [0046] A Fig. 6 mostra um motor passo a passo com um rotor que compreende um magneto multipolar 10 na forma de um anel e um eixo de saída com uma engrenagem sem fim 51 para ser acoplada com a unidade de engrenagem. O estator do motor passo a passo compreende porções do estator 52 com os dentes do polo circundando o rotor, pelo menos uma bobina (não visível na Fig. 6) para magnetizar os dentes do polo e um corpo de bobina 53. O motor passo a passo é, por exemplo, projetado como um motor híbrido (ou de polo dentado), e tem por exemplo duas bobinas, que são arranjadas coaxialmente ao longo da direção de rotação. [0047] O magneto 10 se estende lateralmente para fora do estator 52, de modo a ser acessível para um ou mais sensores de Efeito Fíall 11 para medir o componente do fluxo radial na circunferência externa do magneto. [0048] O motor passo a passo compreende adicionalmente uma placa 55 na qual um ASIC ("circuito integrado específico da aplicação") compreendendo o circuito eletrônico 1 da Figura 1, está preparado. De preferência, este ASIC está projetado de tal modo que o(s) sensor(es) de Efeito Hall 11 seja(m) integrado(s). Os pinos 56 se estendem da placa 55 para conexão a um cabo. Na forma de realização da fig. 6, o corpo de bobina 53 tem um braço 53a porção que é integralmente formado com a porção do corpo de bobina 53 que porta a(s) bobina(s) e que se estende(m) lateral mente para fora do estator 52. A placa 55 com os pinos 56 é fixada à porção de braço 53a, proporcionando deste modo um arranjo rígido do(s) sensor(es) de Efeito Hall 11 em relação ao magneto 10, de modo que uma medição precisa da sua posição seja habilitada. [0049] A Fig. 7 mostra um atuador tendo o motor passo a passo da Fig. 6, onde a cobertura do alojamento não é mostrada. A engrenagem sem fim 51 é acoplada à unidade de engrenagem 58, cujo eixo de saída pode ser acoplado ao componente a ser movido pelo atuador. [0050] O atuador pode ser utilizado, por exemplo, em um veículo elétrico, em particular no sistema de aquecimento, ventilação e/ou de ar condicionado. Tais sistemas incluem uma ou mais abas que se destinam a serem ajustadas por um atuador. O alojamento de tais sistemas pode se comportar semelhante a uma caixa de som ou um ressonador. Assim, atuadores com um nível de excitação particularmente baixo são preferidos porque quaisquer vibrações transmitidas podem ser transformadas para ruído e amplificadas pelo alojamento. [0051J A Fig. 8 mostra os resultados das medições de ruído para um atuador, cujo motor passo a passo é acionado de diversas maneiras. A coordenada x dá a velocidade do rotor, aqui em unidades de FSP ("passos completos por segundo"); a coordenada y é o nível de ruído, aqui em unidades de dbA (decibéis ponderados A). As curvas 61 resultam o ruído produzido durante o acionamento do motor passo a passo com um acionador de micropasso 1/16 padrão em diferentes níveis de correte. A curva 62 corresponde ao ruído produzido durante o acionamento do motor passo a passo por uma realimentação de sensor de Efeito Hall analógico de acordo com a invenção. Como pode ser visto, a curva 62 resulta em um nível de ruído, que para cada velocidade do rotor medida, é drasticamente reduzida em relação à forma convencional de acionamento. [0052] Na descrição e nas reivindicações do presente pedido, cada um dos verbos "compreendem", "incluem", "contêm" e "têm" e variações dos mesmos, são utilizados em um sentido inclusivo, para especificar a presença do item ou aspecto declarados, mas não excluem a presença de itens ou aspectos adicionais. [0053] Deve-se notar que certas características da invenção que são, para clareza, descritas no contexto de formas de realização separadas, podem também ser proporcionadas em combinação em uma única forma de realização. Por outro lado, várias características da invenção que são, para brevidade, descritas no contexto de uma única forma de realização, podem também ser fornecidas separadamente ou em qualquer subcombinação adequada. [0054] As formas de realização descritas acima são fornecidas por meio de somente exemplo, e várias outras modificações serão evidentes para as pessoas habilitadas na matéria sem se afastar do escopo da invenção como definido pelas reivindicações anexas.

Por exemplo, o circuito do controlador pode ser projetado de tal modo que alguns ou todos os sinais fornecidos por pelo menos um sensor de Efeito Hall sejam digitalizados. Por exemplo, a linha de realimentação 12a na Fig. 1 pode compreender um conversor analógico para digital para converter o sinal, cujo pelo menos um sensor de Efeito Hall fornece em uma forma analógica, isto é, contínua, em um sinal digital que é não contínuo. Este sinal digital é alimentado ao estágio de alimentação 20 e ao estágio de controle de velocidade 30, nos quais as operações de alguns ou de todos os blocos nas malhas 20 e/ou 30 são realizadas digitalmente.

Claims

1. Controlador para acionar um motor passo a passo com um rotor magnético e pelo menos uma bobina, o controlador compreendendo: um estágio de alimentação (20) para suprir a pelo menos uma bobina com corrente, um sensor de Efeito Hall, e uma linha de retroalimentação, caracterizado pelo fato de que o sensor de Efeito Hall é um sensor de Efeito Hall analógico (11) para proporcionar um sinal como uma função da posição do rotor magnético em relação ao sensor de Efeito Hall, e a linha de realimentação (12a) conecta o sensor de Efeito Hall (11) com o estágio de alimentação (20) para alimentar o sinal do sensor de Efeito Hall de volta para o estágio de alimentação, que é configurado para suprir uma corrente a pelo menos uma bobina como uma função do sinal do sensor de Efeito Hall.

2. Controlador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um malha fechada com uma estágio de controle de velocidade (30) que tem uma entrada conectada ao sensor de Efeito Hall (11) e uma saída conectada ao estágio de alimentação (20), o estágio de controle (30) sendo configurado para receber o sinal do sensor de Efeito Hall (11) e para produzir um sinal de referência a ser recebido pelo estágio de alimentação (20), o sinal de referência ajustando a amplitude do sinal do sensor de Efeito Hall (11) fornecido através da linha de realimentação (12a).

3. Controlador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a entrada do estágio de controle de velocidade (30) é conectada através de um conversor de frequência-para-voltagem (14) com o sensor de Efeito Hall (11).

4. Controlador de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o estágio de controle de velocidade (30) compreende uma outra entrada (36) para a recepção de um sinal externo definindo um valor desejado para a velocidade rotacional do rotor.

5. Controlador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o sensor de Efeito Hall (11) fornece um sinal substancialmente senoidal, quando o rotor está em rotação e o estágio de alimentação (20) é configurado para produzir uma corrente a ser suprida à pelo menos uma bobina que tem uma forma de onda substancialmente senoidal.

6. Controlador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos dois sensores de Efeito Hall analógicos (11) para proporcionar dois sinais como uma função da posição do rotor magnético no que diz refere aos sensores de Efeito Hall, os dois sinais sendo deslocados em fase.

7. Controlador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que é projetado como um ASIC.

8. Motor passo a passo, caracterizado pelo fato de ter um rotor magnético e pelo menos uma bobina, compreendendo um controlador (1) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.

9. Motor passo a passo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o controlador (1) e o sensor de Efeito Hall (11) serem arranjados em uma placa (55), que é firmemente anexada a uma extensão lateral de um corpo de bobina (53) que transporta a pelo menos uma bobina.

10. Atuador, caracterizado pelo fato de compreender um motor passo a passo como definido na reivindicação 8 ou 9, e uma unidade de engrenagem (58).