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Moteur pas à pas

Introduction au moteur pas à pas

Un moteur pas à pas est un moteur électrique synchrone sans frotteurs qui convertit les impulsions numériques en rotation de l'arbre mécanique.

Chaque révolution du moteur pas à pas est divisée en un nombre de pas distincts, 200 pas dans la majorité des cas, et le moteur doit recevoir une impulsion distincte pour chaque pas. Le moteur pas à pas ne peut avoir qu'un seul pas à la fois, et chaque pas est de la même taille. Puisque chaque impulsion fait tourner le moteur à un angle précis, généralement de 1,8 °, la position du moteur peut être contrôlée sans aucun mécanisme de rétroaction. Lorsque les impulsions numériques augmentent en fréquence, le mouvement de pas se transforme en rotation continue, avec une vitesse de rotation directement proportionnelle à la fréquence des impulsions. Les moteurs pas à pas sont utilisés quotidiennement dans les applications industrielles et commerciales en raison de leur faible coût, de leur haute fiabilité, de leur couple élevé à basse vitesse et de leur construction simple et robuste qui fonctionne dans presque n'importe quel environnement.

Avantages du moteur pas à pas


  1. L'angle de rotation du moteur pas à pas est proportionnel à l'impulsion d'entrée.
  2. Le moteur pas à pas a un couple complet à l'arrêt (si les enroulements sont sous tension).
  3. Un positionnement précis et la répétabilité du mouvement puisque les bons moteurs pas à pas ont une précision de 3 à 5 % pour un pas et que cette erreur est non cumulative d’un pas à l’autre.
  4. Excellente réponse pour le démarrage/arrêt/fonctionnement inverse.
  5. Très fiable puisqu’il n’y a aucun balai dans le moteur. La durée de vie du moteur pas à pas dépend donc simplement de la durée de vie du roulement.
  6. La réponse des moteurs pas à pas à des impulsions d'entrée numériques fournit un contrôle à boucle ouverte, rendant le contrôle du moteur pas à pas plus simple et moins coûteux.
  7. Il est possible de réaliser une rotation synchrone à vitesse très réduite avec une charge qui est directement couplée à l’arbre.
  8. Une large gamme de vitesses de rotation peut être réalisée puisque la vitesse est proportionnelle à la fréquence des impulsions d’entrée.


Comment s'identifient les câbles thermocouples isolés?


L'isolation sur un fil thermocouple possède un code couleur pour permettre l'identification. Le BS EN 60584-3 standard précise que l'isolation du conducteur négatif est blanc pour tous les types de thermocouples. L'isolation du conducteur positif et n'importe quelle isolation de l'ensemble est normalement la couleur du type de thermocouple. Par exemple, un câble thermocouple type K aurait une isolation blanche sur le conducteur négatif (Nickel-Aluminium), une isolation verte sur le conducteur positif (Nickel-Chrome) et la gaine isolante de l'ensemble serait verte. Pour des informations concernant les codes couleurs internationnaux (IEC) et americains (ANSI) veuillez consulter notre guide de codes couleurs de thermocouples.

Types de moteurs pas à pas


Il existe trois principaux types de moteurs pas à pas : à réluctance variable, à aimant permanent et hybrides. Le présent descriptif portera sur le moteur hybride, étant donné que ce type de moteur pas à pas combine les meilleures caractéristiques du moteur à réluctance variable et du moteur à aimant permanent. Ils sont construits avec des pôles de stator multi-dentés et un rotor à aimant permanent (voir figure A). Les moteurs hybrides standards ont 200 dents de rotor et opèrent une rotation à des angles de pas de 1,8º. Parce qu'ils présentent un haut couple statique et dynamique et fonctionnent à des taux très élevés de pas, les moteurs pas à pas hybrides sont utilisés dans une grande variété d'applications commerciales, dont les disques durs, imprimantes/traceurs et les lecteurs de CD. Certaines applications industrielles et scientifiques des moteurs pas à pas incluent la robotique, les machines outils, les machines bras-transfert, les machines coupe fil ou soudeuses de fil automatisées et même les dispositifs de contrôle précis des fluides.

Quelle est la différence entre un câble thermocouple et un câble de rallonge de l'échelle de mesure?


Un câble thermocouple est un fil qui est utilisé pour fabriquer la partie de détection (la partie sonde) du thermocouple. Un câble de rallonge de l'échelle de mesure est utilisé uniquement pour parcourir la distance entre un signal de thermocouple à partir d'une sonde jusqu'à l'instrument qui lit le signal. Le câble de rallonge aura normalement une limite de température ambiante plus basse qu'elle peut supporter.

Modes de pas


Les « modes de pas » des moteur pas à pas comprennent le mode complet, le mode demi-pas et le mode micropas. Le type de sortie du mode de pas de tout moteur pas à pas est tributaire de la conception du pilote. OmegamationMC propose des entraînements de moteur pas à pas avec sélection par commutateur des modes complet et demi-pas, ainsi que des entraînements à micropas avec résolution sélectionnable par commutateur ou par logiciel.

PAS COMPLET Les moteurs pas à pas hybride standard ont 200 dents de rotor, ou 200 pas complets pour un tour de l'arbre du moteur. En divisant les 200 pas par les 360° de rotation on obtient un angle de pas complet de 1,8 °. Normalement, le mode complet est obtenu en mettant sous tension les deux enroulements tout en inversant le courant alternativement. Fondamentalement, une impulsion numérique à partir de l'entraînement équivaut à un pas.

DEMI-PAS Demi-pas signifie simplement que le moteur pas à pas tourne à 400 pas par tour. Dans ce mode, un enroulement est mis sous tension et ensuite deux enroulements sont alimentés alternativement, ce qui fait que le rotor ne tourne que sur la moitié de la distance, soit 0,9 °. Même s'il fournit environ 30 % moins de couple, le mode demi-pas produit un mouvement avec moins d'à-coups que le mode pas complet.

MICROPAS Le micropas est une technologie relativement nouvelle pour les moteurs pas à pas, qui contrôle le courant dans l'enroulement à un degré qui subdivise davantage le nombre de positions entre les pôles du moteur. Les entraînements Omegamation à micropas sont capables de diviser un pas complet (1,8 °) en 256 micropas, résultant en 51 200 pas par tour (0,007 °/pas). Le micropas est généralement utilisé dans les applications nécessitant un positionnement précis et un mouvement sans à-coups sur une large plage de vitesses. Comme le mode demi-pas, le micropas fournit environ 30 % moins de couple que le mode pas complet.

Contrôle de mouvement linéaire


Le mouvement de rotation d'un moteur pas à pas peut être converti en mouvement linéaire en utilisant un système d'entraînement par roues à vis sans fin/mère (voir la figure B). Le rendement de la vis mère est la distance linéaire parcourue pour un tour de la vis. Si le rendement est égal à 25,4 mm (1 po) par révolution, et qu'il y a 200 pas complets par tour, alors la résolution du système de vis mère est de 0,013 cm (0,005 po)/pas. Une résolution encore plus fine est possible en utilisant le système de moteur/d'entraînement pas à pas en mode micropas.

Connexion en série ou connexion en parallèle


Il y a deux manières de raccorder un moteur pas à pas : en série ou en parallèle. Une connexion en série fournit une inductance élevée et donc un plus grand couple à basse vitesse. Une connexion en parallèle réduira l'inductance, ce qui se traduira par une augmentation du couple à une vitesse plus rapide.
Schéma de connexion en série par rapport à une connexion en parallèle

Choisir le bon Moteur pas à pas

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3540M Entraînements pour moteur à micro-pas Pas et direction
Ces entraînements de moteur pas à pas acceptent les impulsions de pas et de direction, et permettent les signaux de direction/d’activation provenant d’un contrôleur comme un automate programmable (PLC) ou un PC. Chaque impulsion de pas fait tourner le moteur d’un angle précis, la fréquence des impulsions déterminant la vitesse de rotation du moteur. Le signal de direction détermine le sens de rotation (horaire ou anti-horaire), tandis que le signal d’activation met le moteur en marche ou l’éteint.
Série ST d'entraînements à pas haute performance. Oscillateur
Les entraînements pour moteurs pas à pas avec oscillateur numérique intégré supportent une entrée analogique ou une manette de contrôle de vitesse. Ces systèmes sont généralement utilisés dans les applications exigeant des mouvements continus plutôt que le contrôle de la position, tels que les mélangeurs, les mixeurs et les distributeurs.
Entraînements pas à pas haute performance avec bloc d'alimentation intégré Haute performance
Ces entraînements de moteur pas à pas offrent des fonctionnalités avancées telles que le diagnostic par autotest, la protection contre les erreurs, l’autoréglage, la régulation de l’ondulation de couple, la régulation du signal de commande et des algorithmes antirésonance. Certains entraînements sont programmables pour fonctionner de façon autonome, tandis que d’autres offrent des entrées pas/direction et analogiques. Les entraînements hautes performance fourniront la meilleure performance possible pour votre système de contrôle de mouvement.