Commande de moteur pas à pas unipolaire          english

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Mister Oli
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Les performances des moteurs pas à pas et leur parfaite adaptation aux contraintes de l'astronomie, condamne désormais l'utilisation des moteurs à courant continu et des moteurs synchrones.


1. Avantages des moteurs pas à pas

1.1 Vitesse constante

Contrairement aux moteurs à courant continu qui ralentissent quand on augmente le couple appliqué sur l'axe, le moteur pas à pas avance d'un pas à chaque oscillation de l'horloge qui pilote l'électronique. Elle est indépendante du couple appliqué sur l'axe du moteur pas à pas.


1.2 Électronique plus simple

Les moteurs à courant continu et synchrone peuvent tourner sans électronique de contrôle alors que le moteur pas à pas nécessite un circuit de commande. Cependant, pour obtenir une vitesse constante, l'électronique nécessaire aux moteurs à courant continu et synchrone est plus compliquée que celle utilisée pour les moteurs pas à pas.


1.3 Basse vitesse de rotation

Les moteurs pas à pas peuvent rester immobiles avec un couple sur leur axe et n'avancer d'un pas que lorsque l'horloge l'ordonne. Cela permet de tourner très lentement en contrôlant la vitesse ce qui n'est pas possible avec les moteurs à courant continu et synchrones.

 
2. Moteur

2.1 Caractéristiques

Les paramètres de votre moteur sont susceptibles d'être légèrement différents de celui décrit ici. Quelques composants devront avoir des valeurs différentes. Le moteur utilisé ici a les paramètres suivants:
  • Tension: 5,1 V
  • Résistance des enroulements: 5 ohms
  • 200 pas/tour
Table des matières

1. Avantages des moteurs pas à pas
      1.1 Vitesse constante
      1.2 Électronique plus simple
      1.3 Basse vitesse de rotation

2. Moteur
      2.1 Caractéristiques
      2.2 Déterminer le câblage
 
3. Circuit électronique  
      3.1 Circuit de puissance
      3.2 Circuit de commande

4. L'alimentation
2.2 Déterminer le câblage

Si les 6 fils du moteur pas à pas unipolaire ne sont pas repérés, il suffit de mesurer la résistance entre chaque fil pour déterminer les enroulements qui y sont reliés.

Dans cet exemple:
  • 5 ohms entre 1 et 2,
  • 10 ohms entre 1 et 3,
  • résistance infinie entre 1 et 4.
Schéma électrique d'un moteur pas à pas unipolaire
Schéma électrique d'un moteur pas à pas unipolaire
3. Circuit électronique

Les circuits électroniques décrits ici nécessitent une alimentation continue stabilisée à 5V. Le circuit complet de commande du moteur se compose de 3 parties:
  • Le circuit de puissance avec les transistors qui commutent l'énergie qui alimente le moteur
  • Le contrôleur qui commande les transistors au bon moment
  • L'oscillateur qui fixe la vitesse du moteur
3.1 Le circuit de puissance

Circuit de puissance
Le circuit de puissance alimentant le moteur pas à pas

Les transistors sont commandés par les fils A, B, C et D décrits sur le schéma suivant. Le moteur se connecte aux bornes repérées 1 à 6.

3.2 Le circuit de commande

a. Le contrôleur L297 de SGS-Thomson


Le L297 est spécialisé dans la commande des moteurs pas à pas. Il commande les transistors au moment voulu pour imposer la vitesse déterminée par l'horloge (CLOCK).

L297
Schémas de câblage d'un L297 en boîter DIP 20.
b. L'oscillateur NE 555

Ce composant classique aux applications multiples est utilisé ici pour donner la vitesse du moteur. A chaque oscillation, le moteur avance d'un pas. La fréquence est donnée par la formule:

fréquence

Valeurs des composants


Avec les composants choisis, la vitesse de rotation du moteur peut varier entre 0,6 pas/s et 595 pas/s soit entre 0,18 tr/min et 178 tr/min. En pratique la qualité de l'oscillation et les performances du moteur à grande vitesse sont insuffisantes pour atteindre ces limites.


4. L'alimentation

Ce moteur doit pouvoir tourner en atmosphère humide. J'ai choisi une batterie au plomb étanche, 6 V, 10 Ah. Les batteries Ni-Cd ou Ni-MH ont de bien meilleures performances mais sont plus chères. 
NE 555 utilisé en oscillateur
Oscillateur utilisant le NE 555