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Choisir un moteur à pas: Exemple réel (1)

Jul 28, 2017

Il n'est pas si difficile de choisir un moteur d'étape une fois que vous comprenez comment cela fonctionne et ses principales limites. Un moteur à pas convertit l'énergie d'entrée électrique en énergie de sortie mécanique rotative. La boîte "Qu'est-ce qui fait un moteur pas à pas?" Donne une certaine théorie. Le moteur à pas est un dispositif pratique qui, lorsqu'il reçoit une séquence prédéterminée d'impulsions de tension d'entrée, se déplace dans des incréments discrets, prévisibles et angulaires (angles de pas). Les angles intermédiaires communs sont de 7,2, 3,6, 1,8, 0,9, 0,72, 0,36 et 0,18 degrés. Le niveau d'angle à utiliser dépend de votre application. La caméra de surveillance panoramique et inclinable de la figure 1 , par exemple, utilise des moteurs de petit angle pour aider à atténuer la gigue et un flou apparent lorsque la caméra se déplace et s'arrête. Nous verrons plus tard comment les moteurs ont été choisis.

L'utilisation de signaux numériques tels que les impulsions d'entrée signifie que le moteur à pas peut être actionné en boucle ouverte, c'est-à-dire sans rétroaction. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'utiliser un codeur ou une électronique connexe. L'erreur d'inclinaison ou la déviation de la position réelle de l'arbre par rapport à la position angulaire théorique est faible et non cumulable; la détection d'erreur ou la correction n'est pas nécessaire. Vous pouvez fermer la boucle sur un moteur à pas si vous choisissez, cependant.

Il n'est pas si difficile de choisir un moteur d'étape une fois que vous comprenez comment cela fonctionne et ses principales limites. Un moteur à pas convertit l'énergie d'entrée électrique en énergie de sortie mécanique rotative. La boîte "Qu'est-ce qui fait un moteur pas à pas?" Donne une certaine théorie. Le moteur à pas est un dispositif pratique qui, lorsqu'il reçoit une séquence prédéterminée d'impulsions de tension d'entrée, se déplace dans des incréments discrets, prévisibles et angulaires (angles de pas). Les angles intermédiaires communs sont de 7,2, 3,6, 1,8, 0,9, 0,72, 0,36 et 0,18 degrés. Le niveau d'angle à utiliser dépend de votre application. La caméra de surveillance panoramique et inclinable de la figure 1 , par exemple, utilise des moteurs de petit angle pour aider à atténuer la gigue et un flou apparent lorsque la caméra se déplace et s'arrête. Nous verrons plus tard comment les moteurs ont été choisis.

L'utilisation de signaux numériques tels que les impulsions d'entrée signifie que le moteur à pas peut être actionné en boucle ouverte, c'est-à-dire sans rétroaction. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'utiliser un codeur ou une électronique connexe. L'erreur d'inclinaison ou la déviation de la position réelle de l'arbre par rapport à la position angulaire théorique est faible et non cumulable; la détection d'erreur ou la correction n'est pas nécessaire. Vous pouvez fermer la boucle sur un moteur à pas si vous choisissez, cependant.

Les meilleures questions

En tant qu'ingénieur de l'application, certaines des questions que je trouve les plus utiles lorsque je tente de dimensionner un moteur à pas incluent:

• Quel couple est nécessaire pour déplacer le mécanisme et à quelle vitesse le mécanisme doit-il se déplacer? Rappelez-vous, le couple total inclut à la fois le couple de course requis plus le couple requis pour accélérer et décélérer le système. Le couple d'accélération et de décélération est souvent négligé. J'ai vu des gens essayer de déplacer ce qui équivaut à un camion Mack avec un moteur Volkswagen, avec peu de succès.
• Quelle est l'inertie du système réfléchie sur l'arbre du moteur? L'inertie est influente lorsque l'accélération et la décélération sont importantes. La quantité de couple d'accélération et de décélération dépend beaucoup de l'inertie du système. Une règle de base: l'inertie de la charge telle que vue sur l'arbre du moteur devrait être inférieure à 10 fois l'inertie du rotor du moteur sélectionné. Plus la vitesse du moteur est élevée, plus le rapport des inerties est proche de 1: 1. La plupart des manuels de mécanique et des catalogues de nombreux fabricants montrent comment calculer l'inertie.
• Quel type de mouvement nécessaire? Par exemple, l'appareil doit-il parcourir une distance donnée dans un temps fixe, ou doit-il atteindre une vitesse donnée après un temps fixe? Connaître le mouvement requis aide à déterminer quel type de profil de rampe à utiliser. La figure 2 montre quelques exemples.
• Quel est le mécanisme entraîné? Est-ce que ce sera une vis de plomb ou autre chose? Beaucoup d'imprimantes de billets d'avion utilisent des rouleaux de pincement pour alimenter les billets à travers la tête d'impression. De nombreuses tables d'index rotatives utilisent des poulies à la fois pour ralentir la vitesse de rotation du système et pour réduire l'inertie de la charge réfléchie sur le moteur. La réponse est importante pour déterminer la résolution du moteur, les vitesses nécessaires pour déplacer le rotor et à quelle distance le rotor doit se déplacer.

Garder un oeil pointu

Ce qui suit décrit comment nous avons déterminé le moteur d'étape nécessaire pour un cas spécifique - une caméra de surveillance panoramique et inclinable. Les moteurs à deux étapes sont nécessaires, un pour l'opération panoramique; un pour l'inclinaison.

Les premiers détails dont nous avions besoin: exigences de vitesse et de couple pour le mécanisme. Nous avons également besoin de valeurs d'inertie de charge réfléchies. Si le mécanisme nécessitait une accélération ou une décélération élevée, il s'agirait d'informations importantes concernant la sélection du moteur à pas et le type de moteur à utiliser. Les paramètres de performance que le client nous a donnés étaient les suivants:

Fonctionnement panoramique:
Plage de vitesse, de 3 à 200 deg / sec
Couple, 9,2 oz-in.
Rapport d'engrenage, 3: 1
Tension d'entraînement, 12 à 40 Vdc