Un déphasage se produit lorsqu'une impulsion est manquée et n'atteint pas la position spécifiée. Un dépassement se produit à l'inverse d'un déphasage : l'impulsion dépasse la position spécifiée.
moteurs pas à pasLes moteurs pas à pas sont souvent utilisés dans les systèmes de commande de mouvement où la commande est simple ou peu coûteuse. Leur principal avantage réside dans le contrôle de la position et de la vitesse en boucle ouverte. Cependant, du fait de cette conception, la position de la charge n'est pas rétroactivement transmise à la boucle de contrôle, et le moteur pas à pas doit réagir correctement à chaque variation d'excitation. Si la fréquence d'excitation est mal choisie, le moteur pas à pas ne pourra pas atteindre la nouvelle position. La position réelle de la charge semblera alors présenter un écart permanent par rapport à la position attendue par le contrôleur, ce qui se traduit par un phénomène de déphasage ou de dépassement. Par conséquent, dans un système de commande pas à pas en boucle ouverte, la prévention des pertes de pas et des dépassements est essentielle au bon fonctionnement du système.
Les phénomènes de désynchronisation et de dépassement se produisent lorsquemoteur pas à pasLe système démarre et s'arrête. En général, la fréquence de démarrage est relativement basse, tandis que la vitesse de fonctionnement requise est souvent élevée. Si le système démarre directement à la vitesse requise, celle-ci dépassant la limite, la fréquence de démarrage ne peut être atteinte et le démarrage est impossible, avec un pas manqué, voire impossible, entraînant un blocage de la rotation. Une fois le système en marche, si la position finale est atteinte, l'envoi d'impulsions est immédiatement interrompu, provoquant un arrêt brutal. L'inertie du système permet ensuite au moteur pas à pas d'atteindre la position d'équilibre souhaitée par le contrôleur.
Afin de pallier les problèmes de déphasage et de dépassement, il convient d'ajouter une commande d'accélération et de décélération adaptée au démarrage et à l'arrêt. Généralement, on utilise : une carte de commande de mouvement pour l'unité de commande supérieure, un automate programmable avec fonctions de commande pour cette même unité, ou un microcontrôleur pour la commande de l'accélération et de la décélération, permettant ainsi de résoudre les problèmes de déphasage et de dépassement.
En termes simples: lorsque le pilote du moteur pas à pas reçoit un signal d'impulsion, il actionne lemoteur pas à pasPour effectuer une rotation d'un angle fixe (et d'un pas) dans la direction définie, il est possible de contrôler le nombre d'impulsions afin de maîtriser le déplacement angulaire et ainsi obtenir un positionnement précis. Parallèlement, le contrôle de la fréquence d'impulsion permet de réguler la vitesse et l'accélération de rotation du moteur. Un moteur pas à pas possède un paramètre technique : la fréquence de démarrage à vide. Autrement dit, le moteur démarre normalement à la fréquence d'impulsions correspondant au moment où il ne charge pas. Si la fréquence d'impulsions est supérieure à cette fréquence de démarrage à vide, le moteur ne démarrera pas correctement et risque de perdre des pas ou de se bloquer. En charge, la fréquence de démarrage doit être inférieure. Pour une rotation à grande vitesse, la fréquence d'impulsions doit présenter une accélération progressive : la fréquence de démarrage est faible, puis elle augmente jusqu'à la fréquence souhaitée avec une certaine accélération (la vitesse du moteur augmente progressivement de sa valeur initiale à sa valeur finale).
Fréquence de démarrage = vitesse de démarrage × nombre de pas par tour.La vitesse de démarrage à vide correspond à la rotation directe du moteur pas à pas sans charge, sans accélération ni décélération. Lors de la rotation du moteur, l'inductance de chaque phase de son enroulement génère un potentiel électrique inverse ; plus la fréquence est élevée, plus ce potentiel est important. Sous l'effet de ce potentiel, la fréquence (ou vitesse) du moteur augmente et le courant de phase diminue, ce qui entraîne une diminution du couple.
Supposons que le couple de sortie total du réducteur soit T1, la vitesse de sortie N1, le rapport de réduction 5:1 et l'angle de pas du moteur pas à pas A. La vitesse du moteur est alors de 5 * N1, le couple de sortie du moteur est donc de (T1)/5 et sa fréquence de fonctionnement est de…
Le rapport cyclique est de 5*(N1)*360/A. Il convient donc d'examiner la courbe caractéristique moment-fréquence : le point de coordonnées [(T1)/5, 5*(N1)*360/A] ne doit pas se situer en dessous du début de la courbe caractéristique moment-fréquence. Si tel est le cas, le moteur est utilisable. En revanche, s'il se situe au-dessus, il ne convient pas car il risque de présenter des ratés ou de ne pas tourner du tout.
Déterminez-vous l'état de fonctionnement ? Vous devez déterminer la vitesse maximale. Si elle est déterminée, vous pouvez alors effectuer le calcul selon la formule fournie ci-dessus (en fonction de la vitesse de rotation maximale et de la taille de la charge, vous pouvez déterminer si le moteur pas à pas que vous choisissez actuellement convient ; sinon, vous devez également savoir quel type de moteur pas à pas choisir).
De plus, le moteur pas à pas peut rester inchangé au démarrage après la mise en charge, puis voir sa fréquence augmenter, carmoteur pas à pasLa courbe de fréquence de moment devrait en réalité en comporter deux : la courbe de fréquence de moment initiale et la courbe de fréquence de moment finale. Cette dernière représente : démarrer le moteur à la fréquence initiale, puis augmenter la charge sans que le moteur ne perde son régime de marche ; ou démarrer le moteur à la fréquence initiale, puis, à charge constante, augmenter progressivement la vitesse de rotation sans que le moteur ne perde son régime de marche.
Ce qui précède est l'introduction au déphasage et au dépassement des moteurs pas à pas.
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Date de publication : 3 avril 2023