COMMANDE DE MOTEUR PAS À PAS

COMMANDE DE MOTEUR PAS À PAS
COMMANDE DE MOTEUR PAS À PAS
Le but de cette séquence est d’étudier la commande d’un moteur pas à pas bipolaire à l’aide d’un circuit spécialisé. On étudiera
plus spécifiquement l’adaptation de puissance. Pour ce la, nous allons utiliser une carte à base de deux circuits TEA3718. Le schéma
fonctionnel de cette carte peut se présenter ainsi :
GND
CMF
SENS
Demi-Pas
SEL
Elaboration
des signaux
de commande
PHA_A
PHA_B
IN_0
IN_1
V12
Adaptation
de puissance
BobineA+
BobineABobineB+
BobineB-
Conversion
Energie électrique
Energie Mécanique
ROT
La première fonction, Elaboration des signaux de commande, est réalisée à l’aide d’un circuit logique programmable qui nous
permet d’obtenir à partir des signaux CMF, SENS et DEMI–PAS, les deux signaux de commande des deux phases d’un moteur pas à
pas bipolaire. Le signal SEL en entrée permet de sélectionner le courant maximum circulant dans les phases du moteur en créant les
signaux IN_0 et IN_1 nécessaires pour chaque phase.
La conversion Energie électrique en énergie mécanique est réalisée bien entendu par le moteur pas à pas.
L’adaptation de puissance est réalisé pour chaque phase du moteur par un TEA3718 dont on se propose d’étudier le
fonctionnement.
I. ADAPTATION DE PUISSANCE : ÉTUDE DU TEA 3718 :
Ce circuit permet de commander une des phases d’un moteur pas à pas bipolaire. Il est construit autour d’un pont de
transistors qui permet d’alimenter la phase dans les deux sens. Les diodes de roue libre sont déjà intégrées dans le circuit. Il est
compatible TTL en entrée, possède une régulation en courant réglable, et un circuit de détection de température limite.
I.1. Etude du pont en H:
Le trigger T1 est non inverseur. RS0 permet d’avoir une image du courant traversant la phase du moteur ,représentée
par la bobine,et est faible (1 ohm).
Dans cette étude, lorsque les transistors sont passants, ils sont saturés. De plus ,on négligera la résistance série de la
bobine.
PIAU J.P. LYCÉE DORIAN 19/01/2003 23:14
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I.1.1. Le signal PHASE est à un niveau logique haut:
Q 1.
Donner l’état des différents transistors et diodes.
Q 2.
En déduire un schéma équivalent du pont en H.
Q 3.
Exprimer la valeur du courant traversant la bobine en fonction de VMM1,L et de t.
I.1.2. Le signal PHASE passe à un niveau logique bas:
Q 4.
Sachant que la bobine assure la continuité du courant la traversant, donner l’état des différents transistors et
diodes.
Q 5.
En déduire un schéma équivalent.
Q 6.
Exprimer la valeur du courant traversant la bobine en fonction de VMM1,L et t.
Q 7.
Donner un schéma équivalent du pont en H losque le courant s’annule. L’expression du courant traversant la
bobine est-elle différente de la précédente?
Q 8.
Quel est le schéma équivalent lorsque le signal PHASE passe à nouveau au niveau logique haut.
Q 9.
Tracer les chronogrammes de Vab et de i pour un signal PHASE périodique de période T.
Q 10. Donner l’expression du courant maximun circulant dans la bobine.
Q 11. Conclure sur les caractéristiques du pont en H.
I.2. Etude de la boucle de courant.
Le fonctionnement précédant impose au signal PHASE d’être périodique et de période faible. En effet, si le signal PHASE
reste au niveau logique haut, le courant augmente jusqu’à une valeur qui pourrait détruire les transistors de commande. De plus, on
perd tout contrôle du moteur pas à pas. C’est pour cela que le courant dans le moteur doit être contrôlé. La boucle de courant permet
de réguler le courant dans une phase du moteur afin de le fixer à une valeur donnée en consigne. Nous allons étudier un schéma
simplifié de cette boucle de courant avec le signal PHASE au niveau logique bas.
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Dans cette étude, la résistance en série avec la bobine n’est pas négligée.
Le signal PHASE est à un niveau logique bas, ainsi que la sortie du monostable, les transistors Q2 et Q3 sont donc
passants dans un premier temps. Le courant traversant la bobine à l’instant t=0 est noté Imin.
Q 12. Quelle valeur, I0, pourrait prendre le courant traversant la bobine s’il n’y avait pas de limite?
Q 13. Donner l’expression du courant en fonction de I0,Imin ,Rb0 et t .En déduire le temps ton tel que le courant soit
égal à Imax.
Q 14. Pour quelle valeur, Imax,du courant traversant la bobine, le monostable est-il déclenché?
Le comparateur A1 utilisé dans la boucle de courant est programmable. A l’aide des entrées IN0 et IN1, on sélectionne un
comparateur parmi trois. Cela permet d’obtenir trois seuils de basculement différents.
Q 15. Donner les équations logiques de sélection des comparateurs et résumer le fonctionnement correspondant dans
une table.
Q 16. Trouver dans la documentation constructeur la valeur des seuils des comparateurs. (Vref=5v)
Q 17. Quel est le rôle de la structure réalisée avec RC0 et CC0 ?
Q 18. Quelle est la conséquence du déclenchement du monostable ?
Q 19. Sachant que la bobine assure la continuité du courant, donner un schéma équivalent pendant toff.
Q 20. Quel est alors l’expression du courant dans la bobine?
Q 21. Tracer les chronogrammes de I et de Vba .
Q 22. Que ce passe-t-il si la période du signal PHASE est trop petite ?
Q 23. Conclure sur les caractéristiques de la boucle de courant.
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II. MISE EN OEUVRE DU TEA3718 :
Nous avons étudié le fonctionnement du TEA3718. Nous allons nous intéresser à sa mise en oeuvre dans la fonction FS23 de
l’imprimante.
Sur notre maquette :
RS0 = 2.2
La structure composée par la résistance R et le condensateur C est un circuit d’amortissement et n’est pas présent sur
notre maquette.
Pour les applications numériques suivantes, on prendra L=30mH et Rb0=40 Ohms.
Q 24.
Quelle est la valeur de toff ?
Q 25. Trouver dans les documents constructeur, les valeurs du Vcesat des transistors et de la tension directe Vd des
diodes.
Q 26. Compléter le schéma pour avoir un courant maximum dans la bobine de Imax=0,25 A.
Q 27. Quel temps t1, faut-il pour atteindre le courant max Imax ? ( à t=0 s, I=0 A)
Q 28. Quelle est la valeur, Imin, du courant au bout du temps toff ?
Q 29. En déduire la valeur du temps, ton, pour atteindre Imax.
Q 30. Lorsque le signal PHASE passe à 0, quel temps, t2, faut-il pour atteindre -Imax ?
Q 31. Compléter les chronogrammes de Vrs0 et de I .
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