Les moteurs pas à pas unipolaires, qu'ils soient à aimant permanent ou hybrides, à 5 ou 6 fils, sont généralement câblés comme illustré sur le schéma de la figure 1.2, avec une prise médiane sur chacun des deux enroulements. En fonctionnement, les prises médianes des enroulements sont généralement reliées à l'alimentation positive, et les deux extrémités de chaque enroulement sont mises à la terre en alternance pour inverser le sens du champ fourni par cet enroulement.

La section transversale du moteur illustrée à la figure 1.2 correspond à un moteur à aimant permanent ou hybride de 30 degrés par pas ; la différence entre ces deux types de moteurs n'est pas pertinente à ce niveau d'abstraction. L'enroulement n° 1 est réparti entre les pôles supérieur et inférieur du stator, tandis que l'enroulement n° 2 est réparti entre les pôles gauche et droit du moteur. Le rotor est un aimant permanent à six pôles, trois au sud et trois au nord, disposés sur sa circonférence.

Pour des résolutions angulaires plus élevées, le rotor doit comporter proportionnellement plus de pôles. Le moteur à 30 degrés par pas illustré est l'un des modèles de moteurs à aimants permanents les plus courants, bien que des moteurs à 15 et 7,5 degrés par pas soient largement disponibles. Des moteurs à aimants permanents offrent des résolutions allant jusqu'à 1,8 degré par pas, et des moteurs hybrides sont couramment fabriqués avec des résolutions de 3,6 et 1,8 degrés par pas, avec des résolutions allant jusqu'à 0,72 degré par pas.

Comme le montre la figure, le courant circulant de la prise centrale de l'enroulement 1 à la borne a transforme le pôle supérieur du stator en pôle nord et le pôle inférieur en pôle sud. Ceci attire le rotor dans la position indiquée. Si l'enroulement 1 est coupé et que l'enroulement 2 est alimenté, le rotor tourne de 30 degrés, soit un pas.

Pour faire tourner le moteur en continu, il suffit d'alimenter les deux enroulements en séquence. En logique positive, où un 1 signifie l'activation du courant dans un enroulement du moteur, les deux séquences de commande suivantes feront tourner le moteur illustré à la figure 1.2 dans le sens horaire, soit 24 pas, soit 4 tours :

Enroulement 1a 1000100010001000100010001

Enroulement 1b 0010001000100010001000100

Enroulement 2a 0100010001000100010001000

Enroulement 2b 0001000100010001000100010

temps --->

Enroulement 1a 1100110011001100110011001

Enroulement 1b 0011001100110011001100110

Enroulement 2a 0110011001100110011001100

Enroulement 2b 1001100110011001100110011

temps --->

Notez que les deux moitiés de chaque enroulement ne sont jamais alimentées simultanément. Les deux séquences présentées ci-dessus entraînent la rotation d'un aimant permanent pas à pas. La séquence supérieure n'alimente qu'un seul enroulement à la fois, comme illustré sur la figure ci-dessus ; elle consomme donc moins d'énergie. La séquence inférieure, quant à elle, alimente deux enroulements simultanément et produit généralement un couple environ 1,4 fois supérieur à celui de la séquence supérieure, tout en consommant deux fois plus d'énergie.

La section de ce didacticiel sur le contrôle de niveau intermédiaire fournit des détails sur les méthodes de génération de telles séquences de signaux de contrôle, tandis que la section sur les circuits de contrôle décrit les circuits de commutation de puissance nécessaires pour piloter les enroulements du moteur à partir de telles séquences de contrôle.

Les positions de pas produites par les deux séquences ci-dessus ne sont pas identiques ; leur combinaison permet donc un demi-pas, le moteur s'arrêtant alternativement aux positions indiquées par l'une ou l'autre séquence. La séquence combinée est la suivante :

Enroulement 1a 11000001110000011100000111

Enroulement 1b 00011100000111000001110000

Enroulement 2a 01110000011100000111000001

Enroulement 2b 00000111000001110000011100

temps --->

Moteurs bipolaires

Figure 1.3

Les moteurs bipolaires à aimants permanents et hybrides sont construits selon le même mécanisme que les moteurs unipolaires, mais les deux enroulements sont câblés plus simplement, sans prise médiane. Ainsi, le moteur lui-même est plus simple, mais le circuit de commande nécessaire pour inverser la polarité de chaque paire de pôles est plus complexe. Le schéma de la figure 1.3 illustre le câblage d'un tel moteur, tandis que la section transversale du moteur présentée ici est identique à celle de la figure 1.2.

Le circuit d'entraînement d'un tel moteur nécessite un circuit de commande en pont en H pour chaque enroulement ; ces circuits sont décrits plus en détail dans la section « Circuits de commande ». En résumé, un pont en H permet de contrôler indépendamment la polarité de l'alimentation appliquée à chaque extrémité de chaque enroulement. Les séquences de commande pour un moteur pas à pas de ce type sont présentées ci-dessous, avec les symboles + et - pour indiquer la polarité de l'alimentation appliquée à chaque borne du moteur :

Terminal 1a +---+---+---+--- ++--++--++--++--

Terminal 1b --+---+---+---+- --++--++--++--++

Borne 2a -+---+---+---+-- -++--++--++--++-

Terminal 2b ---+---+---+---+ +--++--++--++--+

temps --->

Il est à noter que ces séquences sont identiques à celles d'un moteur à aimant permanent unipolaire, à un niveau abstrait, et qu'au-dessus du niveau de l'électronique de commutation de puissance du pont en H, les systèmes de contrôle des deux types de moteur peuvent être identiques.

Notez que de nombreux circuits de commande de pont en H complet possèdent une entrée de commande pour activer la sortie et une autre pour contrôler le sens de rotation. Avec deux de ces circuits, un par enroulement, les séquences de commande suivantes feront tourner le moteur de manière identique à celles présentées ci-dessus :

Activer 1 1010101010101010 1111111111111111

Direction 1 1x0x1x0x1x0x1x0x 1100110011001100

Activer 2 0101010101010101 1111111111111111

Direction 2 x1x0x1x0x1x0x1x0 0110011001100110

temps --->

Pour distinguer un moteur bipolaire à aimants permanents des autres moteurs 4 fils, mesurez la résistance entre les différentes bornes. Il est à noter que certains moteurs pas à pas à aimants permanents possèdent quatre enroulements indépendants, organisés en deux jeux de deux. Dans chaque jeu, si les deux enroulements sont câblés en série, le résultat peut être considéré comme un moteur bipolaire haute tension. S'ils sont câblés en parallèle, le résultat peut être considéré comme un moteur bipolaire basse tension. S'ils sont câblés en série avec une prise médiane, le résultat peut être considéré comme un moteur unipolaire basse tension.