Moteurs pas à pas
Généralités - Principe de fonctionnement
Les moteurs pas à pas sont surtout utilisés dans des applications de positionnement en boucle ouverte (c'est à dire sans capteur permettant de mesurer la position), sans réel besoin de puissance.
Il en existe plusieurs types, on se limite ici aux moteurs dont le rotor est constitué d'un aimant permanent.
Ci-dessous on illustre le principe de fonctionnement avec un moteur dont le stator est formé de deux bobinages (ou enroulements). Il est dit bipolaire, à aimant permanent.
Commande
Les bobinages sont alimentés alternativement : a, puis b, de nouveau a, etc... mais pas tous les deux à la fois.
De plus, le courant qui les parcourt peut être positif ou négatif, d'où le nom de bipolaire.
Quand un bobinage est alimenté, il crée un champ magnétique (électro-aimant), sur lequel s'aligne l'aimant permanent du rotor.
La figure ci-contre indique la commande appliquée aux enroulements en fonction du temps.
Ce moteur simpliste possède 4 pas. La résolution angulaire est donc de 360/4 soit 90°.
L'inversion du sens de rotation correspond simplement à un envoi des impulsions électriques dans l'ordre inverse.
Les moteurs pas à pas ne sont pas des moteurs rapides. Au delà de quelques centaines de Hertz (fréquence des signaux électriques), ils « décrochent » c'est à dire que le nombre de pas obtenus est inférieur au nombre d'impulsions électriques émises.
D'autres types de commande existent.
Ci-contre une commande bipolaire (toujours) mais à couple maximum.
En effet deux enroulements sont alimentés simultanément.
La résolution angulaire est identique mais le rotor n'occupe pas les mêmes positions.
Définition : Résolution / Nombre de pas
Un moteur pas à pas doté de N pas (par tour) a une résolution angulaire (en °) de 360 /N
Exemple : moteur 200 pas - 1.8°
Remarque :
En mélangeant les deux séquences précédentes, on peut obtenir un fonctionnement en demi-pas, la résolution angulaire est deux fois meilleure.
Remarque :
On trouve aussi des moteurs pas à pas à aimant permanent de type unipolaire : chaque enroulement est constitué de deux moitiés, avec un point milieu. Avantage : électronique à mettre en œuvre plus simple car on n'inverse pas le sens du courant. Inconvénient : 6 fils au lieu de 4.
Exemple : Mouvements PAN, TILT de la Lyre d'éclairage
Moteur 200 pas / 1.8°
Quatre fils → bipolaire
Deux enroulements alimentés simultanément → commande à couple maximum.