Il est bien connu dans le domaine de l’ingénierie que les tolérances mécaniques ont un effet 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 pas. Par exemple, un moteur pas à pas standard a un niveau de tolérance d’environ ±5 pour cent d’erreur par pas. Ce sont d’ailleurs des erreurs non cumulables. La plupart des moteurs pas à pas se déplacent de 1,8 degrés par pas, ce qui entraîne une plage d'erreur potentielle de 0,18 degrés, même si nous parlons 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 pour cent, la première et la plus logique façon d'augmenter la précision est de faire un micro-pas du moteur. Le micro-pas à pas est une méthode de contrôle des moteurs pas à pas qui permet non seulement d'obtenir une résolution plus élevée, mais également 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 degrés. Cet angle de pas signifie que lorsque le moteur ralentit, chaque pas devient une plus grande partie de l'ensemble. À des vitesses de plus en plus lentes, la taille de pas relativement grande provoque un encoche dans le moteur. Une façon d’atténuer cette diminution de la douceur de fonctionnement à basse vitesse consiste à réduire la taille de chaque pas du moteur. C’est là que le micro-pas devient une alternative importante.
Le micro-pas est obtenu en utilisant une modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour contrôler le courant vers les enroulements du moteur. Ce qui se passe, c'est que le pilote du moteur délivre deux ondes sinusoïdales de tension aux enroulements du moteur, chacune étant déphasée de 90 degrés par rapport à l'autre. Ainsi, tandis que le courant augmente dans un enroulement, il diminue dans l'autre enroulement pour produire un transfert progressif de courant, ce qui se traduit par un mouvement plus fluide et une production de couple plus constante que ce que l'on obtiendrait avec une commande standard à pas complet (ou même à demi-pas commun). (voir Figure 2).
mono-axeLe contrôleur de moteur pas à pas + le pilote fonctionnent
Lorsqu'ils décident d'augmenter la précision grâce au contrôle micro-pas, les ingénieurs doivent tenir compte de la manière dont cela affecte le reste des caractéristiques du moteur. Bien que la fluidité de la transmission du couple, les mouvements à basse vitesse et la résonance puissent être améliorés grâce au micro-pas, les limitations typiques de la conception du contrôle et du moteur les empêchent d'atteindre leurs caractéristiques globales idéales. En raison du fonctionnement d'un moteur pas à pas, les micro-entraînements pas à pas ne peuvent que se rapprocher d'une véritable onde sinusoïdale. Cela signifie qu'une certaine ondulation de couple, résonance et bruit resteront dans le système même si chacun d'entre eux est considérablement réduit lors d'une opération de micro-pas.
Précision mécanique
Un autre réglage mécanique pour gagner en précision dans votre moteur pas à pas consiste à utiliser une charge d'inertie plus petite. Si le moteur est soumis à une forte inertie lorsqu'il tente de s'arrêter, la charge provoquera une légère surrotation. Comme il s’agit souvent d’une petite erreur, le contrôleur de moteur peut être utilisé pour la corriger.
Enfin, nous revenons au contrôleur. Cette méthode peut nécessiter des efforts d'ingénierie. Afin d'améliorer la précision, vous souhaiterez peut-être utiliser un contrôleur spécifiquement optimisé pour le moteur que vous avez choisi d'utiliser. C’est une méthode très précise à incorporer. Plus le contrôleur est capable de manipuler avec précision le courant du moteur, plus vous pouvez obtenir de précision du moteur pas à pas que vous utilisez. En effet, le contrôleur régule exactement la quantité de courant reçue par les enroulements du moteur pour lancer le mouvement pas à pas.
La précision des systèmes de mouvement est une exigence courante en fonction de l'application. Comprendre comment le système pas à pas fonctionne ensemble pour créer de la précision permet à un ingénieur de tirer parti des technologies disponibles, y compris celles utilisées dans la création des composants mécaniques de chaque moteur.
Heure de publication : 19 octobre 2023
