Les moteurs pas à pas sont l'un des moteurs les plus simples à mettre en œuvre dans les conceptions électroniques où un niveau de précision et de répétabilité est nécessaire. La construction des moteurs pas à pas impose une limitation de faible vitesse sur le moteur, inférieure à la vitesse à laquelle l'électronique peut entraîner le moteur. Lorsqu'un fonctionnement à grande vitesse d'un moteur pas à pas est requis, la difficulté de mise en œuvre augmente.
Facteurs de moteur pas à pas à grande vitesse
Plusieurs facteurs deviennent des défis de conception et de mise en œuvre lorsque vous pilotez des moteurs pas à pas à des vitesses élevées. Comme de nombreux composants, le comportement réel des moteurs pas à pas n'est pas idéal et loin de la théorie. La vitesse maximale des moteurs pas à pas varie selon le fabricant, le modèle et l'inductance du moteur, avec des vitesses de 1000 tr/min à 3000 tr/min généralement réalisables.
Pour des vitesses plus élevées, les servomoteurs sont un meilleur choix.
Inertie
Tout objet en mouvement a une inertie, qui résiste aux changements d'accélération d'un objet. Dans les applications à faible vitesse, il est possible de piloter un moteur pas à pas à la vitesse souhaitée sans manquer une étape. Cependant, tenter d'entraîner immédiatement une charge sur un moteur pas à pas à grande vitesse est un excellent moyen de sauter des étapes et de perdre la position du moteur.
Un moteur pas à pas doit passer d'une vitesse faible à une vitesse élevée pour maintenir la position et la précision, sauf pour les charges légères avec peu d'effets d'inertie. Les commandes avancées du moteur pas à pas incluent des limitations d'accélération et des stratégies pour compenser l'inertie.
Courbes de couple
Le couple d'un moteur pas à pas n'est pas le même pour toutes les vitesses de fonctionnement. Il diminue à mesure que la vitesse de pas augmente.
Le signal d'entraînement des moteurs pas à pas génère un champ magnétique dans les bobines du moteur pour créer la force nécessaire pour faire un pas. Le temps nécessaire au champ magnétique pour atteindre sa pleine intensité dépend de l'inductance de la bobine, de la tension d'entraînement et de la limitation de courant. À mesure que la vitesse d'entraînement augmente, le temps pendant lequel les bobines restent à pleine puissance diminue et le couple que le moteur peut générer diminue.
Bottom Line
Le courant du signal d'entraînement doit atteindre le courant d'entraînement maximal pour maximiser la force dans un moteur pas à pas. Dans les applications à grande vitesse, la correspondance doit avoir lieu le plus rapidement possible. L'entraînement d'un moteur pas à pas avec un signal de tension plus élevé permet d'améliorer le couple à haute vitesse.
Zone morte
Le concept idéal d'un moteur permet de l'entraîner à n'importe quelle vitesse avec, au pire, une réduction de couple lorsque la vitesse augmente. Cependant, les moteurs pas à pas développent souvent une zone morte où le moteur ne peut pas entraîner la charge à une vitesse donnée. La zone morte provient de la résonance dans le système et varie pour chaque produit et conception.
Résonance
Les moteurs pas à pas entraînent des systèmes mécaniques, et tous les systèmes mécaniques peuvent souffrir de résonance. La résonance se produit lorsque la fréquence d'entraînement correspond à la fréquence naturelle du système. L'ajout d'énergie au système a tendance à augmenter ses vibrations et sa perte de couple, plutôt que sa vitesse.
Dans les applications où les vibrations excessives s'avèrent problématiques, il est particulièrement important de trouver et de sauter les vitesses du moteur pas à pas de résonance. Les applications qui tolèrent les vibrations doivent éviter les résonances dans la mesure du possible. La résonance peut rendre un système moins efficace à court terme et raccourcir sa durée de vie au fil du temps.
Taille de pas
Les moteurs pas à pas utilisent quelques stratégies de conduite qui aident le moteur à s'adapter à différentes charges et vitesses. Une tactique est le micro-pas, qui permet au moteur de faire des pas plus petits que des pas complets. Ces micro-étapes offrent une précision réduite et rendent le fonctionnement du moteur pas à pas plus silencieux à basse vitesse.
Les moteurs pas à pas ne peuvent rouler qu'aussi vite, et le moteur ne voit aucune différence dans un micro-pas ou un pas complet. Pour un fonctionnement à pleine vitesse, vous souhaiterez généralement piloter un moteur pas à pas avec des pas complets. Cependant, l'utilisation de micro-pas à pas dans la courbe d'accélération du moteur pas à pas peut réduire considérablement le bruit et les vibrations dans le système.
