Escolha da fonte

Essa talvez seja uma das discussões mais controversas que você poderá encontrar na

internet.

Muita gente fala que se deve utilizar uma fonte de 36Volts com 10 a 12 amperes. E por

incrível que pareça isso acaba virando uma regra quando se fala na utilização dos drives

da Big Easy com motores Nema 23.

Até o momento nada me convenceu de que isso é uma verdade.

Dito isso, vamos a algumas considerações iniciais:

1. Motores em geral são verdadeiros “tanque de guerra”. Eles suportam uma tensão e

corrente nominal muito acima da especificação e se forem submetidos a este cenário vão

girar até que as bobinas esquentem a ponto de fundir e fechar curto.

2. Para os cálculos usaremos o Nema 23. Nos links deixarei o DataSheet do motor.

3. Toda a explicação está baseada na Lei de Ohm.

4. Os cálculos foram baseados nos Drives construídos a partir do chip Allegro A4988,

como por exemplo o Big Easy Driver da SparkFun. No site do fabricante podemos

encontrar que a corrente máxima é de 1,4A, mas no DataSheet veremos que o

máximo é de 2A. Para efeito de calculo iremos utilizar a corrente máxima. Este

mesmo drive suporta uma tensão máxima de 35V. Nos links deixarei o manual do

Drive.

Utilizaremos o motor Nema 23 como um motor Bipolar, com 4 fases.

Passo 1: Calcular a potência máxima necessária para o Drive funcionar na máximo nominal

Neste sistema, o cenário mais pessimista é quanto todas as bobinas do motor estão

ligadas simultaneamente. Desta forma o cálculo considera que as 4 bobinas estão

sendo energizadas no máximo de potência ao mesmo tempo. Assim:

Corrente máxima necessária para o sistema:

sImax (corrente máxima do sistema) = 4 fases x dImax;

sImax = 4 x 2A;

sImax =  8A;

Tensão máxima por fase do motor:

Lembrando a lei de Ohm: V = R x I;

mVin (Tensão máxima no motor) = mIphase x mImax;

mVin = 1,5 Ohms x 2A;

mVin =  3V;

 Potência máxima do sistema:

Lembrando: P = I x V;

sPmax (Potência máxima do sistema) = sImax x mVin;

sPmax = 8A x 3V =  24 watts

OU

sPmax = mPmax x 4 fases;

mPmax (Potência máxima do motor) = mImax x mVin;

mPmax = 2A x 3V = 6 watts;

sPmax = 6 watts x 4 fases =  24 watts;

Potência máxima para o driver funcionar no máximo nominal é de 24 watts.

Passo 2: Calcular a corrente máxima na fonte para o sistema funcionar no máximo nominal

A tensão de referencia da fonte do sistema será 12 volts. Uma tensão muito comum

em fontes ATX de computador.

Lembrando: P = I x V;

pFontePM (potência na fonte por motor) = fImax (corrente máxima na fonte) x fVmax (tensão máxima da fonte);

Fazendo pFontePM=sPmax;

24watts = fImax x 12V;

fImax = 24 watts / 12V = 2A;

A corrente máxima na fonte para o sistema funcionar no máximo funcional é de 2A;

Passo 3: Calcular a corrente total na fonte para o sistema funcionar

Dado que o Prime Maker – CNC Router funciona com 3 eixos, serão 3 motores Nema

23;

A corrente total na fonte é = 3 motores x fImax = 3 motores x 2A = 6A

Conclusão

Desenvolvido os cálculos considerando uma fonte com tesão de 12Volts e os valores

máximo de corrente e tensão dos componentes, é possível afirmar que uma fonte de

12Volts com 6Amperes, ou seja, uma fonte ATX de computador, é o suficiente para dar

conta do recado.

É importante lembrar que além dos motores de passo, talvez sejam necessários outros

componentes, como por exemplo o Cooler. Caso isso seja verdade é importante incluir

esses componentes no cálculo. Outro fator importante é verificar a especificação da

corrente em 12Volts da Fonte, normalmente as fontes de computadores não fornecem

o valor especificado, por isso é importante selecionar uma fonte com corrente de

sobra.

As fontes de computador normalmente tem um dispositivo de segurança, que à faz

desligar se ultrapassar a corrente nominal da fonte. Por isso você pode usar o sistema

no máximo de potência sem nenhum problema. Caso a fonte detecte alguma anomalia

ela desligará automaticamente. Para voltar a funcionar, basta desligar da tomada,

aguardar alguns segundos e religar novamente. Caso isso aconteça reavalie o sistema

e considere substituir a fonte por uma que forneça maior corrente.

O melhor disso tudo é que conseguimos encontrar essas fontes (ATX) usadas no

Mercado Livre por algo em torno de R$10,00.