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+====== Motor de passo ======
+//Conhecimento prévio:
+[HW] [[en:hardware:homelab:combo]],
+[AVR] [[en:avr:io]],
+[LIB] [[en:software:homelab:library:module:motor]], \\
+[LIB] [[en:software:homelab:library:delay]]//
+===== Teoria =====
+[{{  :examples:motor:stepper:stepper.jpg?220|Motor de passo}}]
+Motores de passo são amplamente utilizados em aplicações que exigem precisão. Ao contrário de motores DC, os motores de passo não têm escovas ou comutador - eles têm várias bobinas independentes, que são comutadas com eletrônicas externas (drivers). Rodar o rotor é feito por comutação de bobinas passo a passo, sem feedback. Esta é uma das falhas dos motores de passo - em caso de sobrecarga mecânica, quando o rotor não está girando, os passos são misturadas e o movimento torna-se impreciso. Dois tipos de motores de passo são distinguidos por bobinas: motores de passo unipolar e bipolar. Por construção três segmentos adicionais são considerados:
+   * Passo de relutância váriável (alta precisão, baixo torque, baixo preço)
+   * Passo de ímã permanente (baixa precisão, alto torque, baixo preço)
+   * Passo híbrido síncrono (alta precisão, alto torque, alto preço)
+Motores de passo de relutância variável tem rolamentos dentados e rotor de ferro dentado. A maior força de tracção ocorre quando os dentes de ambos os lados estão cobrindo o outro. O motor de passo de ímã permanente, tal como o nome indica, são ímãs permanentes que orientam de acordo com a polaridade dos enrolamentos. Em motores de passo híbrido síncrono são usadas ambas as tecnologias.
+Dependendo do modelo do motor de passo, realizando uma rotação completa (360 graus) do rotor, exige centésimos de passos de comutações. Para o movimento estável e suave, são usados sistemas eletrônico de controle apropriados que controlam o motor de acordo com os seus parâmetros (inércia do rotor, torque, ressonância etc.). Em adição à electrônica de controle, diferentes métodos de comutação podem ser aplicados. Comutando um enrolamento numa fila é chamado passo completo, se a unidade é alternada entre um e dois enrolamentos é chamado meio passo. Micro passos de cosenos também é utilizado, permitindo controlo especialmente preciso e suave.
+**Motor passo unipolar**
+O motor de passo unipolar tem 5 ou 6 derivações. De acordo com o esquema do motor apenas ¼ dos enrolamentos são ativados. Linhas //Vcc// são normalmente conectadas à fonte de alimentação positiva. Durante a comutação as extremidades dos enrolamentos 1a, 1b, 2a e 2b são conectados através de transistores apenas para o chão e isso faz com que os seus aparelhos eletrônicos de controle sejam bastante simples.
+**Motor passo bipolar**
+[{{  :examples:motor:stepper:motor_stepper_unipolar.png?250|Enrolamentos de um motor de passo unipolar.}}]
+[{{  :examples:motor:stepper:motor_stepper_bipolar.png?250|Enrolamentos de um motor de passo bipolar.}}]
+O Motor de passo bipolar difere do unipolar por ter a polaridade dos enrolamentos alterada durante a comutação. Metade dos enrolamentos são activados ao mesmo tempo, isto permite ganhar maior eficiência do que motores de passo unipolar. Motores de passo bipolar têm quatro ligações, cada uma ligada a uma meia-ponte diferente. Durante a comutação meias-pontes estão aplicando tensão positiva ou negativa às extremidades dos enrolamentos. Motores unipolares podem ser iniciados usando o driver bipolar: basta conectar linhas 1a, 1b, 2a e 2b dos enrolamentos (//Vcc// não será conectado).
+A comutação necessária para o controle de motores de passo com enrolamentos em modo de passo completo e modo de meio passo é apresentado na tabela em baixo. Uma vez que nos drivers de motores de passo unipolar só ocorre abertura dos transistores, os passos são marcados por 0 e 1. O controle dos motores de passo bipolare podem precisar de mais sinais e, portanto, os passos são marcados usando a polaridade das saídas de driver:
+^ ^   Unipolar   ^^^^   Bipolar   ^^^^
+^ Passo ^ 1A ^ 2A ^ 1B ^ 2B ^ 1A ^ 2A ^ 1B ^ 2B ^
+^   Passo completo   ^^^^^^^^^
+| 1 ^ 1 | 0 | 0 | 0 ^ + | - | - | - |
+| 2 | 0 ^ 1 | 0 | 0 | - ^ + | - | - |
+| 3 | 0 | 0 ^ 1 | 0 | - | - ^ + | - |
+| 4 | 0 | 0 | 0 ^ 1 | - | - | - ^ + |
+^   Meio passo   ^^^^^^^^^
+| 1 ^ 1 | 0 | 0 | 0 ^ + | - | - | - |
+| 2 ^ 1 ^ 1 | 0 | 0 ^ + ^ + | - | - |
+| 3 | 0 ^ 1 | 0 | 0 | - ^ + | - | - |
+| 4 | 0 ^ 1 ^ 1 | 0 | - ^ + ^ + | - |
+| 5 | 0 | 0 ^ 1 | 0 | - | - ^ + | - |
+| 6 | 0 | 0 ^ 1 ^ 1 | - | - ^ + ^ + |
+| 7 | 0 | 0 | 0 ^ 1 | - | - | - ^ + |
+| 8 ^ 1 | 0 | 0 ^ 1 ^ + | - | - ^ + |
+===== Prática =====
+O Módulo combinação tem pontes-H para controlar motores de passo bipolares e a matriz de transistores para motor de passo unipolar.
+Existem funções //bipolar_init// e //unipolar_init// na biblioteca do HomeLab que definem os pinos de saída e funções // bipolar_halfstep// e //unipolar_halfstep// que executam rotações por meio passos determinados. A comutação é feita por tabela de meios passos, mas as operações de bit mais complexas são utilizadas. Motor de passo unipolar está ligado a um conector separado //Passo unipolar//, motor passo bipolar é conectado a um conector de motor DC, em que um dos motores bipolares ocupam pinos de driver de dois motor DC. A seção de código a seguir são funções de biblioteca HomeLab II (ATmega2561).
+<code c>
+// Preparing for controlling the bipolar stepper motor
+void bipolar_init(void)
+{
+	DDRB |= 0x0F;
+	PORTB &= 0xF0;
+}
+// Moving the bipolar stepper motor by half steps
+void bipolar_halfstep(signed char dir,
+	unsigned short num_steps, unsigned char speed)
+{
+	unsigned short i;
+	unsigned char pattern, state1 = 0, state2 = 1;
+	// Insuring the direction +- 1
+	dir = ((dir < 0) ? -1 : +1);
+	// Execution of half-steps.
+	for (i = 0; i < num_steps; i++)
+	{
+		state1 += dir;
+		state2 += dir;
+		// Creating the pattern
+		pattern = (1 << ( (state1 % 8) >> 1) ) |
+		          (1 << ( (state2 % 8) >> 1) );
+		// Setting the output.
+		PORTB = (PORTB & 0xF0) | (pattern & 0x0F);
+		// Taking a break to wait for executing the step
+		sw_delay_ms(speed);
+	}
+	// Stopping the motor
+	PORTB &= 0xF0;
+}
+</code>
+Uso das funções é demonstrado no programa exemplo que roda o motor alternadamente numa direcção e, em seguida para a outra, 200 passos. A velocidade de rotação do motor é determinada pelo comprimento dos travões feitos entre as etapas. Se o intervalo é definido para ser demasiado curto, o motor não pode realizar a sua vez, devido à inércia do rotor e o veio não se move.
+<code c>
+// The test program for the stepper motor of the HomeLab
+#include <homelab/module/motors.h>
+// Main program
+int main(void)
+{
+	// Set up of the motor
+	unipolar_init(0);
+	// Endless loop
+	while (true)
+	{
+		// Turning the rotor 200 half steps to one direction
+		// at speed of 30 ms/step.
+		unipolar_halfstep(0,+1, 2000, 30);
+		// Turning 200 half steps to the other direction
+		// at speed 30 ms/step.
+		unipolar_halfstep(0,-1, 2000, 30);
+	}
+}
+</code>