Table des matières
Il y a trois principaux types de moteurs:
Le moteur pas-à-pas standard fonctionne de la même façon que notre modèle simple, mais possède un plus grand nombre de dents sur ses rotor et stator, ce qui donne un pas plus petit. Le rotor est en deux sections, comme précédemment, mais a 50 dents sur chaque section. Le déplacement d'une demie dent entre les deux sections est maintenu. Le stator a 8 pôles, chacune possédant 5 dents, ce qui fait un total de 40 dents (voir figure 3).
Il est à noter que ce moteur possède autant de positions "de détente" qu'il possède de pas par tour, soit normalement 200. Les positions de détente correspondent à un alignement parfait entre les dents du rotor et du stator.
Lorsque l'alimentation est appliquée, il est normal que celui-ci se positionne dans un état "zéro phase", où les deux phases sont alimentées. La position résultante ne correspond pas à une position naturelle de détente, ce qui fait qu'un moteur non alimenté tournera toujours d'au moins un demi pas lorsqu'il sera alimenté. Bien sûr, si le système a été éteint dans un état autre que l'état "zéro phase", ou si le moteur a été bougé précédemment, un mouvement plus grand peut être observé.
Un autre point à se souvenir est que pour un certain arrangement de courants dans les phases, il y a autant de positions stables que le rotor possède de dents (50 pour un moteur à 200 pas). Si un moteur est désynchronisé, l'erreur résultante de position sera toujours un nombre entier de dents de rotor ou un multiple de 7,2 degrés. Un moteur ne peut pas "manquer" des pas individuels. Les erreurs de position de un ou deux pas doivent être dues au bruit, ou à une erreur de la part du contrôleur.
En appliquant un voltage aux bornes d'une bobine, le courant augmente pendant un certain temps, pour enfin atteindre une valeur maximale, déterminée par la résistance et le voltage appliqué. La vitesse à laquelle le courant augmente dépend de l'inductance de la bobine, et du voltage appliqué. Par conséquent, un voltage plus élevé doit être appliqué pour que le courant augmente plus rapidement. Pour mesurer l'impédance des bobines à l'aide d'un oscilloscope, référez-vous à la revue Électronique Partique, de décembre 1995 (#198), en page 103: "Oscilloscope (cinquième partie)", et au numéro de février 1994 (#178), en page 83: "Les inductances en audio, leur mesure". Une fois la valeur d'impédance en main, ainsi qu'avec un ouvrage traitant de l'impédance, vous pourrez alors analyser la vitesse idéale de votre moteur, en respectant les délais imposés par l'impédance des bobines.
Mon module de contrôle en mode bipolaire préféré est celui de Kevin Carroll. J'ai redessiné son shéma original (figure 6).
En appliquant la séquence suivante aux bornes 1 à 4:
On obtient les polarités suivantes, aux bornes de sortie:
Les diodes permettent de voir, par exemple, que "la phase #6 (Y5 du 74LS138) implique de faire sortir un "1" sur les sorties 3 et 4.
Désastre
Contient des traductions de documents de:
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Introduction
Trois grands types de moteurs
Les moteurs à aimant permanent
Les moteurs à réluctance variable
Figure 2
Figure 3 Fonctionnement du moteur hybride
Figure 4 Accélération!
Le demi-pas
Le "micro-pas"
Et le torque?
Le courant
En considérant que le contrôleur donne le même courant dans chaque cas, un plus grand torque sera produit lorsque deux bobines, plutôt qu'une, sont alimentées. En d'autres mots, les pas seront forts et faibles. Le torque résultant est bien entendu limité par les pas les plus faibles, mais il y aura un hausse significative de la douceur du mouvement à de basses vitesses, comparément au mode "pas complet".
Figure 7
Figure 8
Figure 9
Figure 10
Le moteur hybride standard à 200 pas
Le contrôle des moteurs
L'interface de puissance
Figures [11 à 14]: Configuration interne des bobines du moteur
Contraintes
Les moteurs à 4 fils (bipolaires)
Les moteurs à 5 fils (unipolares)
Les moteurs à 6 fils
Les moteurs à 8 fils
Type de contrôle
Contrôle d'un moteur en mode unipolaire
Figure 15
Contrôle d'un moteur en mode bipolaire
Figure 16
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Le module de séquence
La séquence la plus simple. Cette séquence permet normalement d'alimenter une bobine à la fois, en les plaçant à des positions de détente.
Une autre séquence simple. Celle-ci fera normalement fonctionner le moteur en pas complet, où les positions d'équilibre sont à mi-chemin entre les positions de la séquence la plus simple.
Demi-pas. Ici on combine les deux séquences précédentes pour placer le rotor successivement à une position de détente, à une position intermédiaire, et à nouveau à une position de détente.
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Module de séquençage à "flip-flops", sans contrôle de direction
Figure 17: Module de séquençage à "flip-flops", sans contrôle de direction
Module de séquençage de Kevin Carroll
Figure 18: Module de séquençage de Kevin Carroll
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Module de séquençage d'Électronique Pratique
Figure 19: Module de séquençage d'Électronique Pratique
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Bibliographie
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Médiocre
Médiocre
Plutôt bien
Plutôt bien
Complet
Complet
Excellent
Excellent
CHAMPLEBOUX, E. "Les moteurs pas à pas", Électronique Pratique (Leur site), no 181, mai 1994, pp.60-63.
VERNIER, L. "How to build a better mousetrap", Portland, Vernier software, 1986, 200 p.
Douglas W. Jones: Control of Stepping Motors, a tutorial, www.cs.uiowa.edu/~jones/step/. C'est un des meilleurs sites où l'on explique le fonctionnement et le contrôle des moteurs pas-à-pas. (Un site miroir, mais pas à jour) À voir!
eio: STEPPER MOTOR Information and Technical Forum, www.eio.com/stepindx.htm. Vous y retrouverez un glossaire des termes techniques, de l'information historique et technique (même un vidéo QuickTime), entre autres un montage (Raccourci ici, 34ko) permettant de contrôler un moteur unipolaire à l'aide de composants simples, comme le 74HC194. Et finalement, c'est surtout le site d'un FORUM de discussion sur les moteurs pas-à-pas.
Mel Bartels: Motorize Your Telescope... and add computer control, zebu.uoregon.edu/~mbartels/altaz/altaz.html. Page personnelle qui montre EN DÉTAIL comment comtrôler son télescope par ordinateur. Ce qui est intéressant, dans le cas présent, ce sont ses circuits électroniques. Chef-d'oeuvre.
Aaron Cake: Electronic Circuits, www.execulink.com/~cake/circuits/index.html. Voilà une page pleine de circuits simple et intéressants. Vous y retrouverez notamment un contrôleur de moteurs pas-à-pas unipolaires basé sur un CMOS 4027, un flip-flop (bascule bistable).
Electronics on the web: Motor control by computer, www.emags.com/electron/issue1/feat0802.htm. Il s'agit du site d'une publication électronique, où vous retrouverez également d'autres montages intéressants. La page en question offre les plans pour la réalisation d'un contrôle de moteurs pas-à-pas, à l'aide du SAA 1027, qui ne concerne que les moteurs unipolaires. Comprend la partie programmation. Très bon site.
Ericson Microelectronics: Industrial ICs, www.ericsson.se/EK/microe/industri.html. C'est le site d'un fabricant, où vous trouverez des fiches techniques sur leurs composants. Le tout semble abordable, comme prix. De plus, à la lecture de ces fiches, vous apprendrez considérablement sur le contrôle des moteurs pas-à-pas.
Diana: Hand Scanning Automation, lonestar.texas.net/~diana/stepper.htm. Magnifique invention d'un moteur précis pour aider à scanner avec un scanneur à main. Son circuit permet de contrôler un moteur unipolaire, à l'aide d'un 74 194.
Motionex: Engineering Reference Guide, www.motionex.com/cmotor/engref.htm. Vous y trouverez des documents extrêmement bien faits sur le sujet. Excellent site!
Advanced Micro system: Step Motor Reference Guide, ams2000.com/ref-guide.html. Légèrement axé industriel, et non amateur, on y fait un survol du sujet, qui sera utile pour le débutant, comme l'avancé.
SGS-THOMSON Microelectronics: www.st.com/stonline/books/index.htm Site d'un fabricant de pièces. Vous trouverez les fiches techniques des circuits intégrés spécialisés dans le contrôle de moteurs pas-à-pas plus précisément ici. Ils sont probablement légèrement dispendieux pour l'amateur.