Il est bien connu dans le domaine de l'ingénierie que les tolérances mécaniques ont un impact majeur sur la précision et l'exactitude de tout type d'appareil imaginable, quelle que soit son utilisation. Ce fait est également vrai pourmoteurs pas à pasPar exemple, un moteur pas à pas standard présente une tolérance d'environ ±5 % d'erreur par pas. Il s'agit d'erreurs non cumulatives. La plupart des moteurs pas à pas se déplacent de 1,8 degré par pas, ce qui donne une marge d'erreur potentielle de 0,18 degré, même si l'on parle de 200 pas par rotation (voir figure 1).
Moteurs pas à pas biphasés – Série GSSD
Pas miniature pour plus de précision
Avec une précision standard non cumulative de ± 5 %, la première et la plus logique méthode pour améliorer la précision est de commander le moteur par micro-pas. Le micro-pas est une méthode de contrôle des moteurs pas à pas qui permet non seulement d'obtenir une résolution plus élevée, mais aussi un mouvement plus fluide à basse vitesse, ce qui peut constituer un avantage considérable dans certaines applications.
Commençons par notre angle de pas de 1,8 degré. Cet angle signifie qu'à mesure que le moteur ralentit, chaque pas représente une part plus importante de l'ensemble. À des vitesses de plus en plus lentes, la taille relativement importante des pas provoque un engrenage dans le moteur. Une solution pour pallier cette perte de fluidité à basse vitesse est de réduire la taille de chaque pas du moteur. C'est là que le micro-pas devient une alternative intéressante.
Le micro-pas est obtenu en utilisant la modulation de largeur d'impulsion (MLI) pour contrôler le courant alimentant les enroulements du moteur. Le contrôleur du moteur délivre deux ondes sinusoïdales de tension aux enroulements, chacune déphasée de 90 degrés. Ainsi, lorsque le courant augmente dans un enroulement, il diminue dans l'autre, produisant un transfert progressif de courant. Ce transfert produit un mouvement plus fluide et un couple plus constant qu'avec une commande standard par pas complet (voir figure 2).
axe uniquecontrôleur de moteur pas à pas + pilote fonctionne
Lorsqu'ils décident d'augmenter la précision grâce à un contrôle micro-pas, les ingénieurs doivent tenir compte de son impact sur les autres caractéristiques du moteur. Si le micro-pas permet d'améliorer la fluidité du couple, les mouvements à basse vitesse et la résonance, les limitations habituelles de la commande et de la conception du moteur empêchent d'atteindre leurs caractéristiques optimales. En raison du fonctionnement d'un moteur pas à pas, les entraînements micro-pas ne peuvent produire qu'une onde sinusoïdale pure. Cela signifie qu'une certaine ondulation de couple, une résonance et un bruit subsistent dans le système, même si ces effets sont fortement réduits lors d'un fonctionnement micro-pas.
Précision mécanique
Un autre réglage mécanique pour gagner en précision sur votre moteur pas à pas consiste à utiliser une charge d'inertie plus faible. Si le moteur est soumis à une inertie importante lors de sa tentative d'arrêt, la charge provoquera une légère surrotation. Comme il s'agit souvent d'une erreur mineure, le contrôleur du moteur peut être utilisé pour la corriger.
Enfin, revenons au contrôleur. Cette méthode peut nécessiter un certain effort d'ingénierie. Pour améliorer la précision, vous pouvez utiliser un contrôleur spécifiquement optimisé pour le moteur choisi. Cette méthode est très précise. Plus le contrôleur est capable de manipuler précisément le courant du moteur, plus le moteur pas à pas utilisé sera précis. En effet, le contrôleur régule précisément le courant reçu par les enroulements du moteur pour initier le mouvement pas à pas.
La précision des systèmes de mouvement est une exigence courante selon l'application. Comprendre comment le système pas à pas fonctionne pour créer la précision permet à l'ingénieur d'exploiter les technologies disponibles, notamment celles utilisées pour la création des composants mécaniques de chaque moteur.
Date de publication : 19 octobre 2023
