Olá,
    Meu nome é Ângelo.
Tenho uma relogioaria que move uma carta gráfica com velocidade de 3" por hora e 3" por minuto.
Gostaria de adaptar um motor de passo, mas que funcione com uma bateria de 9 volts.
Seria possível?
 

Uma opção simples e de baixo consumo, seria um pequeno motor DC (p. ex.: de um brinquedo alimentado a pilha) com uma redução por engrenagens (p. ex.: coroa e sem fim) e um encoder simples (a engrenagem da redução serviria), um sensor ótico e um controle de velocidade (em malha fechada, do tipo PWM) usando um pequeno microcontrolador. Vc encontra conjuntos de engrenagens coroa e sem fim em ventiladores oscilantes.

Gostei muito da idéia do motor DC e o conjunto de engrenagens já tem na relogioaria.O quero é substituir a mola espiral que se carrega dondo corda, pelo motor.

Ok, se vc tem as engrenagens fica mais fácil!!! Mas é necessário fazer as adaptações mecânicas do motor à caixa de engrenagens.

Mas com relação ao microcontrolador, o meu conhecimento de eletrônica é muito básico, vc poderia me explicar como montar um?

Eu já trabalhei com registradores gráficos, na época em que eram utilizados em refinarias.

Como entendi que é um registrador gráfico, o sistema original de mola deve possuir um mecanismo regulador de velocidade ou de escapamento não é?

Esse mecanismo faz a mola acionar as engrenagens a uma velocidade constante. O que o motor precisa fazer, no lugar da mola, é acionar o papel sob velocidade constante, a despeito da carga aplicada (resistência ao movimento do papel, atrito da pena contra o papel).

Para que a rotação do motor seja constante, voce precisará de um circuito controlador de velocidade do motor, que pode ser baseado num microcontrolador (mais simples e barato) ou num regulador analógico projetado sob medida ou algum mais específico para a aplicação. Para dimensionar o regulador de velocidade é necessário:

(1) Primeiramente, dimensionar o motor. Pelo que imagino, um motor bem pequeno deve servir. Mas nesse dimensionamento, deve-se considerar basicamente o consumo de energia. Voce teria algum motor em vista para fazer o projeto a partir dele? Como relojoeiro, deve ter algum "brinquedos" interessantes (motores miniatura), não é?

(2) Definir a duração esperada da bateria, que estará atrelada ao consumo do motor. Acho que voce vai dizer a maior duração possível!!! Mas, sendo um registrador mecânico, este sistema possui e ainda terá manutenção, troca de papel, colocação de tinta, dar corda - atual... O que seria razoável de duração, aceitável, para a sua aplicação??

Posso desenhar um circuito a partir dessas informações. Se quiser me contactar em mensagm privativa, fique à vontade.

Os motores sincronos requerem alimentação da rede elétrica (60 Hz), que nesse caso não está disponível, pois será alimentado por bateria.

Esse motor da manete talvez atenda, mas qual é o consumo de corrente? Se for alta, a duração da bateria será pequena, voce pode medir com um multímetro. Uma bateria de 9V alcalina de boa procedência fornece 500mA.h, ou seja, com uma corrente de 500mA duraria até 1 hora, com uma corrente de 50mA, duraria até 10 horas.

Aliás, qual a autonomia esperada da bateria?

Voce já pensou em usar uma bateria regarregável de 2000mA.h ou mais?

Voce também pode contruir um motor do tipo brushless de baixo consumo, usando bobinas e imãs. Nesse caso, a velocidade seria controlada com bastante precisão e funcionaria como um motor de passo.

Dentro dessa mesma linha, vode poderia aproveitar a carcaça de um pequeno ventilador de computador (do tipo brushless) e fazer as devidas alterações (re-enrolar com fio fino - 40AWG ou mais fino). É possível construir motores desse tipo com velocidades controladas e de baixíssimo consumo, usando-se fios finos e um bom controle de corrente e de velocidade. Acho que dá pra fazer um motor com consumo da ordem de 50mA ou menos.

Fiz um teste com um motor (vibrador, com peso excêntrico) usado num telefone celular tipo "slim". É um motor de 1cm de diâmetro e 3 a 4mm de espessura. O consumo é da ordem de 80mA. Uma bateria de 9V alcalina de boa qualidade duraria quase dois dias. Está boa essa duração?

Fiz um teste com um motor ... O consumo é da ordem de 80mA. Uma bateria de 9V alcalina de boa qualidade duraria quase dois dias.

Hum ?! Tem algo aí um tanto esquisito ... 

Vc não menciona a tensão de operação do motor, 3,3V talvez ?

E as condições de operação do motor, quais seriam ?

Quanto à capacidade da bateria, tá correto, se o dado de consumo do motor tb estiver e operando sob corrente constante, a autonomia seria de cerca de 4 ~ 5 horas, admitindo descarga até 4,8V ... isto obviamente não é realístico, tô simplificando muito as coisas, mas sua estimativa de dois dias me parece um tanto exagerada ...

Usei esta DS:

http://data.energizer.com/PDFs/522.pdf

Pelos dados que o Jorge enviou, da Bateria de 9V Energizer, com uma corrente de 25mA (um motor pequeno e um circuito de controle de baixo consumo), a duração da bateria seria de quase 24h. Para 3 dias (72 horas) de autonomia seria necessária uma bateria de no mínimo 1.500mAh.

Me lembro que quando criança, tive um relógio despertador eletrônico que usava uma pilha que durava quase um ano. O "motor" do relógio era composto de um pequeno disco oscilante provido de 2 imãs, uma mola helicoidal, uma bobina de fio finíssimo e um transistor que devia ser de germânio. Poderia construir algo similar, mas acho que não teria potência suficiente para mover a carta do registrador.

Vale a pena acoplar o motor que sugeri (auxiliar de um drive de CD) às engrenagens redutoras do registrador e medir com que tensão a carta se move numa velocidade adequada e a partir daí calcular o circuito de controle de velocidade. Não é uma abordagem ideal e a mais otimizada (que permite operar com o menor consumo possível), mas permitirá chegar rapidamente a uma solução. É uma solução de "força bruta".

A solução ideal seria ter uma idéia do torque necessário (medir) para mover a carta na velocidade nomimal. A partir do produto rotação x velocidade (potência mecânica), determinar o ponto ideal de operação do motor, fornecendo a potência necessária e com o menor consumo possível. A partir daí, dada a rotação do motor para obter essa mesma potência mecânica, dimensionar a redução necessária. Mas dá mais trabalho e requer instrumental mais sofisticado (um medidor de microtorque).

Os motores a corda via de regra são acoplados a um controlador de velocidade mecânico, comumente um freio centrífugo ou aerodinâmico (vane regulator, ignoro a designação em português).

Seria um "regulador de pás". Existe um medidor de vazão que utiliza o mesmo princípio, uma superfície ou placa sofrendo a força de arraste do ar, que normalmente varia com o quadrado da velocidade.

Com o concurso do regulador mecânico a eletrônica é simplificada e o dimensionamento do motor fica menos crítico, qualquer um capaz de acionar o mecanismo servirá e, muito importante, tudo pode ser feito dispensando instrumentação mais especializada, um multímetro de poucos reais basta para a construção e ajustes, poderão ser efetuados quase que "de ouvido".

A idéia de aproveitar o regulador mecânico é muito boa, mas é necessário considerar que no caso da mola helicoidal ("sistema de corda"), a sua rotação ao desenrolar é baixíssima e transforma-se em alta rotação no regulador mecânico, p. ex. o "regulador de pás". Onde, ocorrendo a resistência de arraste com o ar, mantém a rotação sob contole, e consequentemente a velocidade da carta.

Comparativamente à mola helicoidal ("mecanismo de corda"), o motor DC possui rotação mais elevada (operando com baixa corrente de consumo). Assim, o mesmo deverá ser acoplado, através de engrenagens com menor redução, ao regulador mecânico (centrífugo, de pás, ...). Para manter a velocidade do motor sob controle e consequentemente a velocidade da carta.

O problema do regulador mecânico é a sua precisão, bem como depender de lubrificação e manutenção para manter o desempenho esperado. A rotação do motor depende da tensão da bateria e da carga mecânica aplicada ao seu eixo (movimentação do regulador mecânico + movimentação da carta + atritos). Usar apenas o regulador mecânico junto com o motor DC, talvez nenhuma, ou pouca, eletrônica de controle de rotação seja necessária.

Um controle de velocidade apenas eletrônico (microcontrolado) seria outra opção, um microcontrolador PIC não consome quase nada (microamperes), é barato, requer um circuito muito simples e faria um controle de velocidade de ótimo desempenho, com muito menor dependência de manutenção, influência da tensão da bateria, etc.

Usar o regulador mecânico e o PIC conjuntamente também é uma opção, em termos de requerer um sistema de controle menos requisitado, apesar de consumir um pouco mais de energia elétrica para acionar o regulador mecânico além da carta do registrador (penso em manter o consumo bem baixo). Além disso, a eletrônica necessária será a mesma de um controlador somente eletrônico.