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 pilotage 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 pilotés 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 de pilotage qui rendent les moteurs pas à pas populaires peuvent entraîner des problèmes de résonance dans certaines conditions. Cet article passera en revue différentes manières d'éviter les problèmes de résonance et de garantir 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 la charge vers 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 ceux du stator. Tant qu'une phase est alimentée en continu, sans passer à la phase suivante, le rotor conserve une position stable.

Évitez la fréquence naturelle La résonance se produit généralement lorsque la fréquence de commutation est proche de la fréquence de vibration naturelle du système mécanique. En conséquence, le moyen le plus simple d'éviter l'apparition d'une résonance 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 modifications dans l'application afin de conserver la même vitesse, mais de telles modifications ne sont pas toujours possibles.Décaler la fréquence naturelle Au lieu de modifier la fréquence de commutation, vous pouvez augmenter ou diminuer la fréquence naturelle, en fonction de vos contraintes ou défis, afin d'éviter que la fréquence de commutation ne lui corresponde. Cela peut se faire en travaillant sur les deux facteurs qui influencent la fréquence propre : le couple de maintien et l'inertie totale du système.

Prévenir 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 la conduite 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, tout comme l'ampleur 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 friction 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 que cela aide à amortir l'oscillation et à empêcher la résonance, gardez à l'esprit que la friction 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 ampleur dépend de la vitesse du moteur. Plus la vitesse est élevée, plus l'amortissement visqueux est fort. Pour cette raison, l'amortissement visqueux permet un freinage puissant au début alors que la vitesse et l'amplitude d'oscillation sont plus grandes et un freinage très léger seulement 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 amortir les oscillations dans un délai très court et sans ajouter trop de charge au moteur. Différents phénomènes peuvent amener des frottements visqueux dans un système :

Bien que les moteurs pas à pas offrent un positionnement facile et rentable, leur fonctionnement séquentiel étape par étape peut entraîner des problèmes de résonance dans certaines conditions. Parfois, la résonance peut être résolue en agissant sur une seule cause. Mais, en fonction de la technologie et de la conception du moteur, il peut exister des plages de fréquences supplémentaires, telles que la résonance 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 surviennent. Pour plus d'informations sur les moteurs pas à pas Portescap, visitez notre page produit.