Moteurs pas à pas : un guide complet

Les moteurs pas à pas sont des moteurs électriques synchrones sans balais qui divisent une rotation complète en un grand nombre d'étapes. Ils offrent un positionnement et un contrôle précis sans aucun mécanisme de rétroaction, ce qui les rend idéaux pour de nombreuses applications. Ce guide complet couvre tout ce que vous devez savoir sur les moteurs pas à pas.

Qu'est-ce qu'un moteur pas à pas ?

Un moteur pas à pas est un dispositif électromécanique qui convertit les impulsions électriques en mouvements mécaniques discrets. La position du moteur peut être commandée pour se déplacer et se maintenir à l'une de ces étapes sans aucun capteur de position pour le retour (un contrôleur en boucle ouverte), à condition que le moteur soit soigneusement dimensionné pour l'application.

Comment fonctionnent les moteurs pas à pas

Les moteurs pas à pas fonctionnent selon le principe de l'électromagnétisme. La construction de base se compose d'un rotor à aimant permanent et d'un stator avec électro-aimants. Lorsque le courant circule dans les bobines du stator, il génère un champ magnétique qui interagit avec le champ du rotor à aimant permanent pour provoquer une rotation.

En contrôlant avec précision la séquence et le timing du courant dans les bobines, le moteur peut être amené à se déplacer par étapes de rotation discrètes. Les angles de pas courants sont 15°, 7,5°, 5°, 2,5° et 1,8°. Plus l'angle de pas est petit, plus la résolution et la précision de positionnement sont élevées.

Types de moteurs pas à pas

Il existe trois principaux types de moteurs pas à pas :

• Réticence variable – Possède un rotor en fer ordinaire et des pôles de stator qui sont alimentés pour attirer le rotor.
• Aimant permanent – Possède des aimants permanents sur le rotor et fonctionne sur la base de l’attraction/répulsion entre les aimants du rotor et du stator.
• Hybride – Combine les principes VR et PM pour une puissance élevée dans un petit format.

Le moteur pas à pas bipolaire hybride est le plus courant, offrant un bon couple à basse vitesse et un contrôle de mouvement plus rapide.

Comment choisir un moteur pas à pas

Facteurs clés à prendre en compte lors de la sélection d’un moteur pas à pas :

• Exigences de couple et de vitesse – Le moteur doit être correctement dimensionné et adapté à l’inertie de la charge.
• Angle de pas – Des angles de pas plus petits offrent une meilleure résolution et précision.
• Bipolaire ou unipolaire – Les moteurs bipolaires fournissent plus de couple mais nécessitent un pilote plus complexe.
• Type de pilote – Doit fournir un courant adéquat et correspondre au type d’interface.
• Couple de maintien – Doit être supérieur au couple de charge pour éviter tout glissement.
• **Tension et courant** – Doivent correspondre aux valeurs nominales du moteur.

Contrôler un moteur pas à pas

Les moteurs pas à pas nécessitent des pilotes dédiés pour alimenter les phases en séquence. Modes de conduite courants :

• Entraînement par vagues – Une seule bobine est alimentée à la fois.
• Étape complète – Deux bobines sont alimentées en même temps pour fournir un couple plus élevé.
• Demi-pas – Alterne entre une et deux bobines alimentées.
• Micropas – Excitation sinusoïdale pour une résolution accrue.

Les interfaces de microcontrôleur utilisant des broches d'E/S numériques ou des contrôleurs pas à pas spécialisés peuvent contrôler la position et la vitesse du moteur en commandant au pilote les signaux de pas et de direction appropriés.

Moteur pas à pas vs servomoteur

Avantages des moteurs pas à pas

• Contrôle numérique précis de la position, de la vitesse et de l'accélération
• Répétabilité et précision
• Couple élevé à basse vitesse
• Faible entretien
• Longue durée de vie

Applications des moteurs pas à pas

Les moteurs pas à pas sont utilisés dans :

• Équipement d'automatisation
• Fabrication de semi-conducteurs
• Équipement médical
• Robotique
• Machines d'emballage
• Périphériques d'ordinateur
• Imprimantes/scanners
• Systèmes de sécurité

Grâce à leurs avantages uniques, les moteurs pas à pas continueront de faire partie intégrante des systèmes de contrôle de mouvement nécessitant une position, une vitesse et un timing précis.CopyRetry