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Les servomoteurs et les moteurs pas à pas ont la même structure et utilisent le même principe de fonctionnement. Les deux moteurs comprennent un rotor à aimant permanent et un stator à enroulements bobinés. Les deux fonctionnent à l'électricité ou en appliquant une tension continue aux enroulements du stator, ce qui signifie que le rotor se déplace. Cependant, c'est la seule similitude entre le servomoteur et le moteur pas à pas.
Méthode d'entraînement par moteur pas à pas
Les moteurs pas à pas ont de 50 à 100 pôles et sont des dispositifs biphasés. En revanche, les servomoteurs ont 4 à 12 pôles et sont des appareils triphasés.
Le pilote du moteur pas à pas génère une onde sinusoïdale avec une fréquence qui change avec la vitesse, mais la magnitude est constante.
Les servomoteurs, quant à eux, génèrent des ondes sinusoïdales avec conversion de fréquence et amplitude, ce qui leur permet de contrôler la vitesse et le couple.
Méthode de contrôle du moteur pas à pas
Le moteur pas à pas traditionnel avance à un certain nombre d'impulsions pour se déplacer après avoir reçu une instruction, qui est liée à la distance. Les moteurs pas à pas sont considérés comme des systèmes en boucle ouverte car ils ne disposent pas d'un mécanisme de rétroaction pour confirmer que la position cible a été atteinte. Le servomoteur se déplacera également après avoir reçu la commande du contrôleur. Contrairement au fonctionnement d'un système de moteur pas à pas en boucle ouverte, le servomoteur est un système en boucle fermée avec un encodeur intégré qui entre constamment en contact avec le contrôleur, qui effectue les ajustements nécessaires pour garantir que la position cible est atteinte.
Dans un système de moteur pas à pas, si le couple moteur disponible n'est pas suffisant pour surmonter la charge, le moteur s'arrête ou saute une ou plusieurs impulsions, créant une différence entre la position idéale et la position réelle atteinte. Pour éviter ce problème, les moteurs pas à pas sont généralement de grande taille pour garantir un surplus entre le pire couple de charge et le couple disponible du moteur. En plus d'augmenter la taille du moteur, il existe une autre option. En ajoutant un encodeur et en fonctionnant en mode servo, le système de moteur pas à pas peut obtenir une surveillance et un contrôle de position, tout comme un servomoteur.
La manière la plus simple de faire fonctionner un moteur pas à pas en mode boucle fermée consiste à comparer la position théorique obtenue en fonction du nombre de pas et la position réelle en fonction du retour du codeur. S'il y a une différence entre la position cible et la position réelle, le contrôleur lancera une action corrective.
Bien que la méthode ci-dessus soit réactive, une fois le mouvement terminé, la position du moteur est modifiée. Un moteur pas à pas en boucle fermée peut surveiller en continu la différence entre le nombre de pas de position et la rétroaction du codeur (celle-ci est généralement intégrée à la charge). Avec une rétroaction continue, la compensation peut être effectuée en temps réel, en augmentant la fréquence d'impulsion, en augmentant temporairement le courant ou en ajustant l'angle de pas.
En mode boucle fermée, la troisième façon de faire fonctionner un moteur pas à pas consiste à utiliser une commutation sinusoïdale. Si les champs magnétiques du stator et du rotor ne sont pas correctement alignés, le codeur ajuste le courant du moteur pour qu'il corresponde précisément au couple requis pour déplacer ou contrôler la charge. Parce que la rétroaction est utilisée pour contrôler le couple, en surveillant le courant du moteur, ce mode est parfois appelé servocommande. En mode de servocommande, le moteur pas à pas se comporte en fait comme un servomoteur à pôle haut. Cependant, il n'y a pas de bruit et de résonance comme les moteurs pas à pas traditionnels, ce qui permet un mouvement plus fluide et un contrôle plus précis. Parce que le courant est dynamique au lieu d'une valeur constante comme le moteur pas à pas traditionnel, le problème du chauffage du moteur est grandement évité.
Les moteurs pas à pas en boucle fermée éliminent de nombreux défauts des systèmes traditionnels en boucle ouverte, ce qui les rend similaires en termes de performances aux servomoteurs. Dans les applications nécessitant une vitesse élevée, une vitesse élevée et un couple élevé, ainsi que la capacité de gérer des charges changeantes, les performances du servomoteur sont dues au moteur pas à pas en boucle fermée.
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