Les moteurs pas à pas sont souvent considérés à tort comme des servomoteurs de moindre puissance, mais en réalité, ils sont tout aussi fiables. Dotés d’un couple élevé et de faibles vibrations à basse vitesse, ces moteurs fonctionnent en se synchronisant précisément avec le signal d’impulsion envoyé par le contrôleur au pilote, assurant ainsi un positionnement et un contrôle de vitesse extrêmement précis. On distingue les moteurs pas à pas en boucle ouverte et les moteurs pas à pas en boucle fermée. Leili Motor présente ici ces deux types de moteurs pas à pas et cinq avantages majeurs des moteurs pas à pas en boucle fermée.
Moteur pas à pas en boucle ouverte
Les moteurs pas à pas en boucle ouverte convertissent les signaux d’impulsions électriques en déplacements angulaires et sont utilisés dans une très large gamme d’applications. En l’absence de surcharge, la vitesse et la position d’arrêt du moteur dépendent uniquement de la fréquence et du nombre d’impulsions du signal d’impulsion, et ne sont pas affectées par les variations de charge. À la réception d’un signal d’impulsion, le variateur entraîne le moteur pas à pas pour le faire tourner pas à pas selon un angle fixe, appelé « angle de pas ». La rotation s’effectue pas à pas à angle fixe.
L’amplitude des déplacements angulaires peut être contrôlée par le nombre d’impulsions, afin d’obtenir un positionnement précis. La vitesse et l’accélération de rotation du moteur peuvent également être contrôlées par la fréquence d’impulsion, afin de réguler la vitesse.
Un moteur pas à pas est un moteur à induction qui fonctionne grâce à un circuit électronique, un variateur, qui transforme le courant continu en un courant de commande de synchronisation multiphasé à temps partagé. Bien que les moteurs pas à pas soient alimentés par du courant continu, ils ne peuvent pas être considérés comme des moteurs à courant continu. Ces moteurs convertissent l’énergie électrique continue en énergie mécanique. Les moteurs pas à pas, quant à eux, sont des moteurs à commande en boucle ouverte qui convertissent les signaux d’impulsions électriques en déplacement angulaire.
Sept différences entre un moteur pas à pas et un servomoteur
Il est important de noter que les moteurs pas à pas sont utilisés dans des applications à faible vitesse (jusqu’à 1 000 tr/min par minute), et que leur plage de fonctionnement optimale est de 150 à 500 tr/min. En revanche, la plage de fonctionnement optimale d’un moteur pas à pas en boucle fermée peut atteindre 1 500 tr/min. Les moteurs pas à pas biphasés à 60~70r/min sont sujets à une résonance à basse vitesse, générant des vibrations et du bruit, ce qui doit être évité en modifiant le rapport de réduction, en augmentant la subdivision et en ajoutant des amortisseurs magnétiques, etc. Si la précision de l’angle de pas ne peut pas être garantie lorsque le niveau de subdivision est supérieur à 4, il est préférable de le remplacer par un moteur pas à pas avec plus de phases (c’est-à-dire un angle de pas plus petit) ou un moteur pas à pas en boucle fermée ou un servomoteur.
● Précision de contrôle
La précision de contrôle du servomoteur peut être réglée en fonction du codeur pour une plus grande précision.
● Caractéristiques basse fréquence
Le moteur pas à pas est sujet aux vibrations à basse fréquence, tandis que le servomoteur ne vibre pas.
Caractéristiques couple-fréquence
Le couple du moteur pas à pas diminue à mesure que la vitesse augmente, de sorte que sa vitesse maximale de fonctionnement est généralement inférieure à 1 000 tr/min. Le servomoteur, à sa vitesse nominale (généralement 3 000 tr/min), peut fournir le couple nominal à puissance constante et sa vitesse maximale peut atteindre 5 000 tr/min.
● Capacité de surcharge
Le moteur pas à pas personnalisé ne peut pas être surchargé, tandis que les servomoteurs peuvent être surchargés jusqu’à trois fois leur couple maximal.
● Performances opérationnelles
Le moteur pas à pas adopte une commande en boucle ouverte et le servomoteur une commande en boucle fermée.
● Réponse en vitesse
Le moteur pas à pas peut démarrer en 0,15 à 0,5 s, tandis que le servomoteur ne met que 0,15 à 0,5 s pour démarrer, et ce dernier peut atteindre 3 000 tr/min en seulement 0,01 s.
● Indicateur de rendement
Le rendement du moteur pas à pas est d’environ 60 % et celui du servomoteur d’environ 80 %.
● Coût
En pratique, le servomoteur est beaucoup plus cher que le moteur pas à pas. Ce dernier est donc plus largement utilisé, notamment dans les applications exigeant une faible précision de positionnement.
Six avantages des moteurs pas à pas en boucle fermée
Un moteur pas à pas en boucle fermée est un moteur pas à pas auquel est ajouté un codeur, permettant ainsi une commande en boucle fermée. La commande en boucle fermée est un système d’asservissement qui utilise la rétroaction de position et/ou de vitesse pour déterminer la transition de phase compatible avec la position du rotor, ce qui peut améliorer considérablement les performances des moteurs pas à pas sans perte de pas. Six avantages majeurs d’un moteur pas à pas en boucle fermée sont présentés ici pour vous aider à mieux comprendre ses caractéristiques.
1. Réponse rapide
Comparé au servomoteur, le moteur pas à pas en boucle fermée peut suivre les commandes de positionnement avec précision, ce qui se traduit par un temps de positionnement extrêmement court. Dans les applications avec des démarrages et des arrêts fréquents, le temps de positionnement peut être considérablement réduit.
2. Couple produit plus élevé que le servomoteur
Le moteur pas à pas en boucle fermée peut compenser les inconvénients d’un moteur pas à pas classique, tels que le décalage et les vibrations insuffisantes à basse vitesse.
3. Un fonctionnement à couple élevé et sans déphasage est possible même à 100 % de charge, éliminant ainsi la prise en compte des pertes de couple, contrairement aux systèmes pas à pas classiques.
4. L’entraînement en boucle fermée permet d’augmenter le rendement jusqu’à 7,8 fois, la puissance de sortie jusqu’à 3,3 fois et la vitesse jusqu’à 3,6 fois. Le moteur pas à pas en boucle fermée offre une vitesse de fonctionnement plus élevée, plus stable et plus régulière qu’un moteur en boucle ouverte.
5. Le moteur pas à pas en boucle fermée est totalement immobile à l’arrêt, sans les micro-vibrations d’un servomoteur classique. Il peut remplacer un servomoteur polyvalent lorsqu’un positionnement économique et de haute précision est requis.
6. L’échauffement et les vibrations du moteur pas à pas en boucle fermée sont inférieurs à ceux du moteur pas à pas en boucle ouverte. La rétroaction du codeur lui confère une précision supérieure à celle d’un moteur pas à pas classique.
Pour conclure, le moteur pas à pas en boucle fermée présente les caractéristiques d’un faible coût, d’une efficacité élevée, d’aucune micro-vibration à l’arrêt, d’une rigidité élevée, d’aucune rectification, d’une vitesse élevée et d’une réponse dynamique élevée, etc. Par conséquent, il est devenu la solution la plus rentable pour remplacer les systèmes d’asservissement à coût élevé et les systèmes pas à pas en boucle ouverte bas de gamme.
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