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Catégorie: Commande Electronique
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Nota: les cartes de puissance sont souvent intégrées avec les cartes de commande dans un ensemble unique, voir les cartes du commerce les plans de cartes et les cartes à réaliser.

La carte de puissance, qui fournit le courant aux moteurs pas à pas, peut être de plusieurs types :

Les cartes sans régulation, avec des résistances de 'ballast'.

Le moteur est alimenté au travers de résistances. La tension dépassant la valeur nominale du moteur est chutée par la résistance.
Par exemple, un moteurs 2.6V, 2A, alimenté avec une alimentation stabilisée 5V, devra avoir une résistance de (5V - 2.6V)/ 2A = 1.2 Ohm. La résistance chute la tension de 1.2 Ohm x 2 A = 2.4 V.
Lorsque le moteur tourne, le courant tend naturellement à baisser. Quand le courant dans le moteur chute, la tension aux bornes de la résistance chute aussi, et il y a alors un peu plus de tension disponible aux bornes du moteur.
En rotation, prenons par exemple un courant qui se réduit à 1.5A, la tension aux bornes de la résistance devient: 1.5 A x 1.2 Ohm = 1.8 V. Ce qui fait que le moteur est désormais alimenté avec 5V - 1.8V = 3.2V au lieu de 2.6V précédemment. Ceci compense légèrement la perte de performance en rotation mais c'est globalement très insuffisant, et ce type de carte a des performances très limitées dès qu'on veut faire tourner un moteur à une certaine vitesse (au delà d'un tour/seconde).
Malheureusement la tension chutée dans la résistance se transforme en chaleur, qu'il faut évacuer. Les résistances sont donc généralement de couteuses résistances haute puissance équipée d'un radiateur.
L'alimentation doit être régulée.
Un exemple typique de ce genre de carte est la carte VisualCNC, du constructeur belge ITC. N'ayant pas besoin de grandes performances, les cartes pour la découpe au fil chaud fonctionnent aussi généralement suivant ce principe.
Ces cartes, dont le prix est élevé, ne sont pas adaptées dès qu'on a besoin d'une puissance, même faible, ou d'une certaine vitesse.

Les cartes à régulation de courant 'linéaires'.

La résistance chutrice de tension telle que définie au paragraphe précédent est remplacée par un transistor classique. La tension d'alimentation du moteur peut donc atteindre une valeur proche de la tension de l'alimentation.
Dans l'exemple ci-dessus, la tension minimum de chute dans le transistor est de 0.7V, on peut donc alimenter au maximum le moteur avec une tension de 4.3V quand c'est nécessaire, au lieu de 2.6V en nominal.
Malheureusement moteur à l'arrêt ou à basse vitesse, la tension chutée dans le transistor se transforme en chaleur, qu'il faut évacuer avec un radiateur robuste. Ceci limite la valeur de la surtension qu'on peut installer et donc la vitesse de rotation du moteur. Ces cartes sont néanmoins plus performantes que les cartes à résistance. Une carte typique de ce mode de fonctionnement est la carte Linistepper, qui offre en outre l'avantage de gérer des fractions de pas.

Les cartes à régulation de courant par hacheur, dites carte à PWM ou 'chopper'.

Ces cartes sont régulées en générant un découpage qui limite considérablement les pertes thermiques. De ce fait, il est possible d'installer une valeur de surtension très élevée, permettant aux moteurs de tourner vite. la valeur de surtension typique est de 8 à 10 fois la tension nominale. Le moteur 2.6V tel que ci-dessus sera typiquement alimenté en 24V, lui permettant des vitesses de rotation pouvant atteindre six tours par secondes.
La majorité des cartes utilisées en fraisage CNC fonctionnent suivant ce principe. Voir par exemple les cartes à réaliser. Les cartes 'intégrées' Xylotex, NC-Step fonctionnent comme cela. Les cartes de puissance simple Gecko aussi. Plus de détails sur ce mode de fonctionnement dans Contrôle des moteurs PAP.

L'avantage d'une carte à régulation de courant, c'est qu'on peut installer une alimentation avec une tension qui peut être variable, la régulation de la carte se chargeant de corriger pour obtenir l'intensité requise au moteur. Un simple transformateur suivi d'un pont redresseur et d'un gros condensateur est donc suffisant et beaucoup moins cher qu'une alimentation régulée.

La grande majorité des cartes à régulation de courant utilisent des résistances de shunt pour mesurer le courant et le comparer à une valeur souvent prédéfinie.

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Page mise à jour le 15/12/2015 02:48