Stratégies pour éviter les problèmes de résonance du moteur pas à pas

Lorsqu'une application nécessite un moteur fiable et peu coûteux avec un fonctionnement simple, les moteurs pas à pas peuvent être difficiles à battre. Cependant, la même conception simple et la même méthode de conduite qui rendent les moteurs pas à pas populaires peuvent entraîner des problèmes de résonance dans certaines conditions.

Lorsqu'une application nécessite un moteur fiable et peu coûteux avec un fonctionnement simple, les moteurs pas à pas peuvent être difficiles à battre. Ils peuvent être entraînés pas à pas sans avoir besoin d'un encodeur ou d'un capteur Hall pour le retour de position du rotor. Cependant, la même conception simple et la même méthode d'entraînement qui rendent les moteurs pas à pas populaires peuvent entraîner des problèmes de résonance dans certaines conditions. Cet article passera en revue différentes façons d'éviter les problèmes de résonance et d'assurer un mouvement sans problème.

Les phases du moteur pas à pas sont commutées séquentiellement par un pilote électronique externe qui déplace ensuite le rotor - qui porte souvent un aimant permanent - d'une position stable à la suivante. Un moteur approprié fournira un couple suffisant pour déplacer le rotor et charger à l'étape suivante après chaque commutation. Si le couple n'est pas suffisant ou si la vitesse est trop élevée, la synchronisation entre l'entraînement et la position réelle du rotor peut être perdue.

A chaque pas, le rotor tend à aligner ses pôles avec les pôles du stator. Tant qu'une phase est alimentée en continu, sans passer à la phase suivante, le rotor conserve une position stable.

Éviter la fréquence naturelle La résonance se produit généralement lorsque la fréquence de commutation est proche de la fréquence de vibration naturelle du système mécanique. Par conséquent, la manière la plus élémentaire d'empêcher l'apparition de résonances est de maintenir la fréquence de commutation éloignée de la fréquence naturelle du système. Travailler avec une fréquence de commutation différente peut nécessiter d'autres changements dans l'application afin de conserver la même vitesse, mais de tels changements ne sont pas toujours possibles.Décaler la fréquence naturelle Au lieu de changer la fréquence de commutation, vous pouvez décaler la fréquence naturelle vers le haut ou vers le bas, en fonction de vos contraintes ou défis, afin d'empêcher la fréquence de commutation de s'y adapter. Cela peut être fait en travaillant sur les deux facteurs qui influencent la fréquence propre : le couple de maintien et l'inertie totale du système.

Empêcher la résonance avec le micropas Plus l'énergie apportée au système mécanique est élevée, plus le risque de déclencher un phénomène de résonance est élevé. Pour éviter cela, le micropas peut être une bonne alternative à l'entraînement d'un moteur pas à pas avec des pas complets. Chaque micropas a un angle de pas plus petit et nécessite moins d'énergie pour passer d'une position stable à la suivante. Étant donné que le dépassement de la position cible est plus petit avec l'amplitude de l'oscillation, le micropas est souvent un moyen efficace d'éviter la résonance. De plus, les micropas offrent généralement moins de bruit, moins de vibrations et un fonctionnement plus fluide.Amortissement par frottement La friction fournit un couple de freinage opposé au sens de rotation instantané. Ce couple est constant, quelle que soit la vitesse du moteur. Bien qu'il aide à amortir l'oscillation et empêche la résonance, gardez à l'esprit que le frottement ajoute également à la charge appliquée sur le moteur à n'importe quelle vitesse. Par conséquent, il est important de s'assurer que le moteur fournit des performances suffisantes lors de l'ajout de friction pour éviter la résonance. Le frottement visqueux fournit également un couple de freinage, mais son amplitude dépend de la vitesse du moteur. Plus la vitesse est élevée, plus l'amortissement visqueux est fort. Pour cette raison, l'amortissement visqueux fournit un freinage puissant au début tandis que la vitesse et l'amplitude d'oscillation sont plus importantes et un freinage très léger une fois que l'oscillation est plus petite, contrairement au frottement sec qui fournit la même amplitude de freinage même à très basse vitesse. Cela rend le frottement visqueux souhaitable pour l'amortissement des oscillations en très peu de temps et sans ajouter trop de charge au moteur. Différents phénomènes peuvent amener des frottements visqueux dans un système :

Alors que les moteurs pas à pas offrent un positionnement facile et économique, leur fonctionnement séquentiel pas à pas peut entraîner des problèmes de résonance dans certaines conditions. Parfois, la résonance peut être résolue en agissant sur une seule cause. Mais, selon la technologie et la conception du moteur, il peut y avoir des plages de fréquences supplémentaires telles que la résonance à moyenne fréquence qui peuvent déclencher une résonance, en dehors de la fréquence d'oscillation naturelle. Les fournisseurs de moteurs peuvent vous aider à déterminer les plages de fréquences susceptibles de déclencher une résonance et à proposer des solutions pour éviter que les problèmes ne se produisent. Pour plus d'informations sur les moteurs pas à pas Portescap, visitez notre page produit.

Daniel Muller est ingénieur d'application chez Portescap.

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