QU'EST-CE QU'UN MOTEUR STEPPER ET SON FONCTIONNEMENT?
Dans cet article, nous discuterons de ce qu'est un moteur pas à pas et de son fonctionnement.
Dans cette leçon, nous verrons ce qu’est un moteur pas à pas et son fonctionnement. Commençons par déterminer ce qu’est un moteur pas à pas et examiner quelques caractéristiques uniques d’un moteur pas à pas.
Avez-vous déjà réfléchi à la manière dont un bras robotique se déplace avec précision ou à la façon dont les imprimantes graphiques créent des réplications d’images précises, ou à la manière dont les produits consommables sont déplacés avec précision dans un atelier ou tout autre type de système de positionnement à commande de mouvement?
La sélection entre un servomoteur et un moteur pas à pas peut s'avérer un défi car il faut équilibrer plusieurs facteurs de conception en termes de coûts, couple, vitesse, accélération et circuits de commande jouent tous un rôle important dans la sélection du meilleur moteur pour votre application.
Les moteurs pas à pas ont un arbre rotatif magnétique permanent appelé rotor et des électroaimants fixes entourant le rotor appelé stator.
Les moteurs pas à pas ont généralement 50 à 100 pôles électromagnétiques (paires de pôles nord et sud) générés par un aimant permanent ou par un courant électrique.
Chaque pôle magnétique permanent offre un point d'arrêt naturel pour l'arbre du moteur.
Le plus grand nombre de pôles permet à un moteur pas à pas de se positionner avec précision entre chacun des pôles.
Il s’agit d’une caractéristique pratique du moteur pas à pas, en ce que les pôles d’un moteur pas à pas lui permettent d’être positionnés avec précision sans aucun retour de position.
En d'autres termes, cela fonctionne dans un système de contrôle en boucle ouverte. La commande en boucle ouverte permet à une unité de contrôle de déplacer l’arbre du moteur d’un pôle à l’autre et de s’arrêter dans l’axe aligné avec le pôle électromagnétique sans rétroaction de position vers le dispositif de commande.
C'est l'un des avantages du moteur pas à pas, mais les avantages supplémentaires d'un moteur pas à pas seront décrits dans un article séparé.
Lorsque nous voulons augmenter la résolution ou obtenir le moindre mouvement de rotation, la conception du stepper comportera un plus grand nombre de pôles magnétiques.
Fondamentalement, le pas incrémental d'un moteur pas à pas est fixé à un certain degré de rotation en fonction du nombre de pôles d'électroaimant. Par conséquent, passer à une position précise consiste simplement à envoyer le nombre correct de commandes d'impulsions.
Stepper motors may have up to 200 rotor teeth, or 200-400 full steps per revolution of the motor shaft.
To determine the resolution of rotation we can perform a little math. If a stepper motor has 200 incremental steps and we know a full rotation is equal to a circle or 360-degrees then we can divide 360-degrees by 200. This equates to 1.8-degrees of a full step angle rotation.
400 pas divisés en 360 degrés fournissent 0,9 degrés de rotation d'angle de pas complète.
La sortie d'une impulsion numérique à partir du pilote du contrôleur équivaut à un pas de rotation.
Suivons maintenant un diagramme de mouvement simple d’un moteur pas à pas pour déterminer son fonctionnement en une rotation complète.
En position 1, le rotor est démarré au pôle supérieur de l'électroaimant, qui est actuellement alimenté par le courant traversant le fil.
Maintenant, afin de déplacer le rotor pas à pas dans le sens des aiguilles d'une montre, le pôle supérieur de l'électroaimant est désactivé et le pôle droit de l'électroaimant est activé. Le rotor se déplace de 90 degrés dans le sens des aiguilles d'une montre et s'aligne sur l'aimant actif, comme indiqué en position 2.
Maintenant que nous continuons à désactiver et à activer les pôles électromagnétiques autour du stator dans les positions 3 et 4, ce qui permet au rotor de se réaligner à chaque nouveau pôle électromagnétique, nous permettons au rotor de pivoter de 90 degrés dans le sens des aiguilles d'une montre à chaque fois, ce qui complète 360 degrés de rotation.
Astuce: Rappelez-vous comment les pôles magnétiques se repoussent et s’attirent. Selon que l’on applique ou non un fil de bobine de pôle électromagnétique, on peut provoquer une attraction magnétique et une ré-extraction de type LIKE et UNLIKE, ce qui force le rotor à aimant permanent à se déplacer.
Dans le monde réel, les moteurs pas à pas intègrent un plus grand nombre de pôles d'électroaimant sur le stator et le rotor pour augmenter la résolution, comme indiqué précédemment.
Avec cette augmentation du nombre de pôles d'électroaimant, le fonctionnement est fondamentalement identique à l'exemple fourni avec une rotation de 90 degrés, mais la rotation s'apparente désormais à 1,8 degré de rotation, comme mentionné précédemment.
Un exemple de moteur pas à pas multipolaire est illustré ici.
En position 1, le rotor est aligné en position supérieure avec le stator supérieur activé électromagnétique, indiquant S pour la polarisation sud, et en position 2, le stator de l'électroaimant supérieur est désexcité et le stator de l'électroaimant situé à droite est alimenté, le rotor se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre et s'aligne sur cet électroaimant indiquant la nouvelle polarisation en S permettant un mouvement de rotation précis des degrés.
Cette modification de la polarisation électromagnétique continue de créer une rotation de 360 degrés. Plus la polarisation électromagnétique est rapide, plus la vitesse est rapide.
Ceci conclut l'article, Qu'est-ce qu'un moteur pas à pas et comment ça marche? J'espère que vous avez appris ce qu'il faut faire pour créer votre propre projet de contrôle du mouvement.
Si vous avez apprécié cet article, merci de le partager avec vos amis et collègues. Cet article fait partie d'une série d'articles sur le contrôle du moteur et du mouvement, alors revenez nous voir bientôt pour en savoir plus sur le contrôle du mouvement.
Avec un amour et une gratitude sans fin,