Les moteurs

Le moteur pas-à-pas

Un petit pas pour le moteur, un grand pas pour l'impression 3D

Le moteur pas à pas est un machine tournante dont le rotor (partie mobile) se déplace d'un angle élémentaire δ appelé "pas", à chaque fois que son électronique de commande effectue une commutation de courant dans un (ou plusieurs) de ses enroulements.

Il s'agit donc avant tout d'un actionneur de positionnement.

La commande de la position peut se faire en "boucle ouverte" (c'est à dire qu'elle ne nécessite pas de capteur de position ou de vitesse) à la différence des moteurs à courant continus.

Il existe sur le marché, différents types :

  • Le moteur à aimants permanents :

Le rotor est composé d'aimants permanents qui s'alignent sur le champ magnétique produit par le bobinage du stator (partie fixe). Le couple (la force) est généralement élevé.

 

  • Le moteur à réluctance variable :

Le rotor ne comporte pas d'aimants, mais est simplement formé d'une sorte de roue dentée en fer feuilleté. Cette dernière se positionne toujours en cherchant à réduire au maximum la réluctance du trajet des lignes de champ magnétique. (La réluctance est homologue à la résistance; mais pour un circuit magnétique). Il offre généralement une bonne résolution (précision angulaire).

  • Le moteur hybride (aimants permanents + réluctance variable) :

C'est un combinaison des deux types précédents. Il en réunit les avantages, donc un couple élevé ET une bonne résolution.

C'est ce type de moteur le plus couramment utilisé et commercialisé.

Quel organe de commande ?

Pour contrôler un moteur pas à pas, il vous faut un "driver de moteur pas à pas". C'est l'organe qui fournit la puissance électrique, puisqu'un simple microcontrôleur ne la permet pas. Il en existe deux types.

  • L'amplificateur de puissance "passif ". Exemple : circuit électronique intégré L298 (STmicroelectronics) qui permet de découpler le signaux de commande et d'amplifier la puissance (c'est un simple pont en H pour les initiés). La logique de commutation des bobinages du stator est dans ce cas donnée par un microcontrôleur. Le courant n'est pas contrôlé.

 

  • Le driver intégré "intelligent". Exemple : circuit A4983 (Allegromicro) qui est la combinaison d'un amplificateur de puissance et d'un translateur. Le translateur reçoit deux informations élémentaires qui sont le sens de rotation, et un signal binaire qui commande l'avance d'un pas (sur front montant du signal). Les calculs du microcontrôleurs sont donc grandement allégés. Le translateur effectue également un contrôle précis du courant.

C'est ce dernier type de driver qui est utilisé (en général) sur les applications d'impression. (le driver pololu est conçu sur une base de A4983)

"Micro Stepping" ou Comment multiplier les pas

Un moteur pas à pas à toujours un nombre de pas fixes. Prenons un moteur portant la référence 1.8°. Cela indique qu'il est capable de faire des pas de 1,8° ou 360 / 1,8 = 200 pas pour 1 tour ! Le "Microstepping" ou "pilotage par micro pas" est un manière d'augmenter le nombre de pas (ou résolution) du moteur en jouant avec l'électronique de commande. Exemple : Ma carte indique 1/32 ème microstepping, ce qui me donne donc 200 x 32 = 6400 pas pour 1 tour

Sans trop rentrer dans les détails, la commande est effectuée par des ondes sinus/cosinus de courant envoyées aux bobines du stator. Dans la plupart des cas, le Microstepping permet aux moteurs un fonctionnement :

+ plus précis

+ plus rapide (fréquence de fonctionnement plus élevée)

+ avec moins d'oscillations lors d'une commutation (passage d'un pas à l'autre)

mais au détriment :

- d'un couple (force)  plus faible

Plus d'infos sur la théorie ? Cliquez ici !

Qui est NEMA ?

NEMA représente la taille standard du moteur selon la norme américaine. Elle définit uniquement la taille de la "face" du moteur, mais pas sa longueur. Par exemple, un moteur Nema 17 a une taille de 1,7 x 1,7 pouces soit 43,2 x 43,2 mm. Les perçages destinés à la fixation sont également normalisés.

 

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Date de dernière mise à jour : 13/04/2014

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