Commande de Moteur

 

Commande de moteur pas à pas En micro pas

 

Les différents moteurs d’asservissement  • Les moteurs DC à balais

• Les moteurs DC sans balais

• Les moteurs Synchrones

• Les moteurs pas à pas

 

Moteurs pas à pas •  Avantages

• Inconvénients

 Asservissement de position ou de vitesse en boucle

Positionnement discret

ouverte Fort couple à basse vitesse

Bruyant, source d’oscillations  d’oscillations  Faible puissance

Simplicité de mise en œuvre  Positionnement statique Fiabilité Faible prix

Faible vitesse maximale

Faible rendement

 

Différents type de moteurs pas à pas •  Aimant permanent permanent Un aimant permanent est solidaire de l'axe du moteur. Couple élevé, faible résolution, couple résiduel moteur hors tension.

• Réluctance variable Rotor à encoches en fer doux se positionnant dans la direction de la plus ffaible aible réluctance. Couple faible, bonne résolution, pas couple résiduel moteur hors tension.

• Hybride Deux rotor à encoches en fer doux reliés par un aimant permanent. Couple élevé, très bonne résolution, faible couple résiduel moteur hors tension.

• Enroulements Deux enroulements par phases: commande unipolaires, électronique simple, couple faible. Un enroulement par phase : commande bipolaire, pont en H, couple fort.

 

La commande • Principe:  – alimenter successivement successivement les phases, si possible en courant.

• Partie logique:  – CI combinatoire  – CI Spécialisés  – µ contrôleurs

• Partie puissance  – Composants discrets (Bip/Mos résistance limitation courant)  – CI interface (Ponts en H intégrés, avec PWM, CNA....)

 

Pas/demi pas/quart de pas taratata •

Pas entier :  – Un seul enroulement alimenté à chaque pas

 – Deux enroulements alimentés à chaque pas (plus de couple)

 

Pas/demi pas/quart de pas taratata •

Demi pas

! Variation importante de couple (Soit 1, soit 2 enroulements alimentés)

 

Pas/demi pas/quart de pas taratata •

Demi pas avec compensation de couple  – Même cycle que précédemment, mais i = 0.707 i 0 (sin π/4) lorsque les deux enroulements sont alimentés pour obtenir une force magnétomotrice constante

Nécessité d’une régulation de courant  courant 

Sans compensation de couple

Avec compensation de couple

 

Pas/demi pas/quart de pas •

Quart de pas  – Même cycle que précédemment, en rajoutant des valeurs intermédiaires du courant Nécessité d’un CNA  CNA 

I/I0 Phi A

I/I0 Phi B

0

1

0

22.5

0.924

0.383

45

0.707

0.707

67.5

0.383

0.924

90

0

1

112.5

-0.383

0.924

135

-0.707

0.707

157.5

-0.924

0.383

180

-1

0

202.5

-0.924

-0.383

225 247.5

-0.707 -0.383

-0.707 -0.924

270

0

-1

292.5

0.383

-0.924

315

0.707

-0.707

337.5

0.924

-0.383

 Angle

 

Pas/demi pas/quart de pas • Les options possibles pour le DAC  – DAC « standard », 4,8,12... bits • Moins bonne résolution à nb équivalent • Correction Correction possible possible d’angle d’angle par soft soft (non (non llinéar inéarité ité du moteurs) • Composant hyper classiques

 – DAC « sinus », 3 ou 4 bits • Excellente résolution • Mouton Mouton à 5 pattes pattes difficile difficile d’approvis d’approvisionne ionnement ment  

 – Inutile d’espérer d’espérer mieux que le 1/16 1/16 de pas sans correction logicielle

 

Les circuits de commande • Les ultra classiques   – SAA 1027 Unipolaire SAA 1024 Bipolaire L6506/L296 (ST)

• Les fabricants  –  Alegro (le spécialiste spécialiste en CNA sinus)  – Fairchild  – Mitsubishi  – NS  – PMD (Performance Motion Devices) ( produits très spécifiques )  – ST

 

Exemple de circuit de commande • Cahier des charges  – Commande de moteur bipolaire  – 3A 30V  – Commande pas entier à huitième de pas  – Vitesses très lente (qqs µm/min)  – Affichage de la vitesse  – Affichage vitesse de translation  – Interface RS232

 

Choix des circuits • Pour la partie commande :

 – µ contrôleur pour gérer l’interface, le moteu moteur, r, l’affichage   l’affichage • 4+7+3 sorties cmd afficheurs et pts décimaux • 2+2+2 entrées butées, poussoirs, sélection vitesse • 2*4 + 2 bits CNA et direction 30

E/S + RS232 = 16F877

• Pour la partie puissance :  – Pont en H avec CNA 4bits intégré LMD18245

National semiconductor

 

Présentation du LMD18245 • 3A, 55V DMOS Full-Bridge Motor Driver

 

Schéma général Bts cmd Buttées

 Affichage 4digits 4digits 7 segments

#6

#10 #14

16F877

#2 MAX232

2*LMD18245

 

Code de commande moteur • Rotation des phases et valeurs du courant dans un tableau de constantes  – Par 0b00001111 exemple en pas entiers phase A 0b00000000 0b00001111 0b00000000

• A ch chaq aque ue int inter errup rupti tion on tim timer er on on av avan ance ce d’u d’un n pas pas dans le tableau modulo 4,8,16 ou 32

 

Code de commande moteur •

Fonc Foncttion ion av avance ance/r /rec ecu ule d’ d’un un pas pas  void step(char dir) { static int16 pos = 0; int16 steps,indice; steps= microstep