moteur pas à pas

Dans cette article j'explique comment contrôler un moteur pas à pas . Pour ce démo j'ai utilisé un MSP430 launchpad et un C.I. L293D pour piloter le moteur. Comme moteur j'ai utilisé le mécanisme de transport de la tête de lecture d'un graveur de CD. On retrouve aussi le même type de mécanisme dans les lecteurs de disquettes.

schématique

Le moteur a 2 bobines et comme illustré ci-haut. Il s'agit d'un moteur bipolaire il y a donc 4 connections au moteur. Sur les moteurs unipolaire il y a en 6.

Description

En fait le programme pour contrôler un moteur pas à pas est simple. On a besoin d'un pont H pour chaque bobine et c'est le L293D qui contient 4 demi-pont H qui est utilisé dans ce but. Lorsqu'on alimente une bobine le rotor s'aligne sur le champ magnétique créé par la bobine. Si on alimente les 2 bobines en même temps le champ magnétique résultant est entre les 2 bobines et le rotor s'aligne donc entre celle-ci. Donc pour déplacé le rotor on déplace le champ magnétique du stator en alimentant alternativement les bobines.

Il y a plusieurs façon d'alimenter un moteur pas à pas mais celle qui donne le plus petit angle de rotation à chaque pas est la suivante:

pas	a1	b1	a2	b2
1	+5v	0v	0v	0v
2	+5v	+5v	0v	0v
3	0v	+5v	0v	0v
4	0v	+5v	+5v	0v
5	0v	0v	+5v	0v
6	0v	0v	+5v	+5v
7	0v	0v	0v	+5v
8	+5v	0v	0v	+5v

Pour faire tourner le moteur en continu dans un direction il suffit de répéter ces 8 pas en boucle et pour le faire tourner dans l'autre sens on les répète à l'envers c'est à dire de 8 à 1. J'ai branché les 4 fils des bobinages sur le même port (PORT1) de sorte qu'il suffit de conserver les valeurs pour chaque pas dans un tableau indicé par la phase. Il faut écrire la valeur correspondant à la phase ou le moteur est rendu dans P1OUT. La valeur de chaque nombre dans le tableau correspond aux étapes de cette table.

Un moteur pas à pas il n'y a pas de rétroaction comme pour le cerveau moteur donc on ne connaît pas la position du moteur. Il faut compter les pas et habituellement on utilise des commutateurs en fin de course pour indiquer que la limite est atteinte. Mais si la charge est trop grande et que le moteur glisse le compteur de pas n'est plus valide il faut voir à ce que la charge ne dépasse pas la capacité du moteur. Il faut aussi tenir compte de l'inertie. Plus la charge est grande plus le moteur va prendre de temps pour s'aligner sur la nouvelle position. Donc le délais de pas doit-être augmenter avec la charge. Comme au départ je ne connaissait pas les caractéristiques du moteur j'ai commencer les tests avec un délais long (50msec), pour le réduire progressivement jusqu'à 1msec. Mais à 1 msec le moteur vibre. A 2msec c'est parfais. Mais si je mettais une charge sur le chariot il faudrait probablement augmenter ce délais.

Pour ce démo j'ai simplement vérifier à quelle vitesse je pouvais déplacer le chariot de tête du graveur en envoyant 200 impulsions dans un sens et ensuite 200 dans l'autre. /* * NOM: phase-motor-ctrl.c * DESCRIPTION: démonstration du contrôle d'un moteur pas à pas. * Il s'agit d'un moteur bipolaire (4 fils) * AUTEUR: Jacques Deschênes * DATE: 2013-11-23 * */ #include <msp430.h> // bit du PORT 1 utilisés pour contrôler le moteur pas à pas #define PHA1 BIT1 // bobine A fil 1 #define PHB1 BIT2 // bobine B fil 2 #define PHA2 BIT3 // bobine A fil 2 #define PHB2 BIT4 // bobine B fil 1 #define ENABLE BIT0 #define phase_dly 2 // délais qui contrôle la vitesse déplacement void delay_ms(unsigned int msec){ while (msec--) __delay_cycles(1000); }// delay_ms() #define NUM_PHASES 8 unsigned char phase; const char phase_seq[NUM_PHASES]={2,6,4,12,8,24,16,18}; void one_step(char dir){ // dir > {0,1} if (dir) phase = (++phase) % NUM_PHASES; else phase = (--phase) % NUM_PHASES; P1OUT = phase_seq[phase]|ENABLE; delay_ms(phase_dly); }//one_step() /* * main.c */ int main(void) { WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; // Stop watchdog timer P1DIR = ENABLE|PHA1|PHB1|PHA2|PHB2; P1OUT =0; phase= 0; int i; while (1){ for(i=200;i;i--){ one_step(1); } for(i=200;i;i--){ one_step(0); } } return 0; }

déplacement lent, 50msec/pas déplacement rapide 2msec/pas.

Conclusion

Comme on le voie un pilote de moteur pas à pas c'est simple. Il serait facile d'adapter ça en assembleur pour n'importe quel microcontrôleur.