Calcul de la puissance mécanique d'un moteur pas à pas

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Auteur du sujet

Bonjour,

dans le cadre d’un projet je dois acheter un moteur pas à pas. J’aimerais calculer sa puissance pour pouvoir ensuite dimensionner la taille des poulies du projet.

J’essaye de calculer la puissance de ce moteur pas à pas : https://www.robotshop.com/eu/fr/moteur-pas-a-pas-5v-avec-controleur-uln2003.html

Je connais cette relation :

Relation
Relation

Cependant, je ne trouve pas la vitesse angulaire du moteur ni le couple sur le site précédant. Sur la photo, j’ai vu qu’il y avait écrit sur le moteur : 28BYJ-48. J’ai ainsi trouvé la fiche technique après recherche : https://www.gotronic.fr/pj-1136.pdf

Je crois que le couple est le suivant : 300gf.cm Ce couple est associé à 100pps. Mais je ne sais pas si c’est cette vitesse que je dois prendre. Puis ensuite, faut-il multiplier cette vitesse par l’angle correspondant à 1 pas ? Par ailleurs, je n’ai pas trouvé cet angle.

Ainsi je n’arrive toujours pas à calculer la puissance mécanique. Je me pose donc une question : la manière de calculer la puissance mécanique d’un moteur pas à pas est-elle identique à celle du moteur permanent à courant continu ? Si la manière de calculer est identique, quelle partie de mon raisonnement est faux ?

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Generalités

Pour ton moteur "ULN2003", il y a écrit "64 étapes" sur le site. Tu as donc 64 pas. Effectivement tu as réussi, à partir de la fiche technique, à trouver :

  • Le couple à une certaine vitesse (300gf.cm à 100pps)

Couple/potentiel et Vitesse/intensité

Sachant que "le couple à une certaine vitesse" dépend du courant et du potentiel que tu vas appliquer à ton moteur. Il est important de connaitre ces relations :

  • Plus la tension est élevé, plus la vitesse angulaire sera grande
  • Plus l’intensité sera élevé plus le couple sera colossal
Information

D’où l’indication "à 5V" à chaque ligne de détail de ta fiche technique. Car pour d’autre potentiel ton moteur fonctionnerait différemment.

Attention

Il faut comprendre que le 5V5V sert surtout à définir la tension d’utilisation de ton moteur, sortir de cette indication détériorera le moteur inutilement.

Conversions

Maintenant le cœur du sujet pour toi c’est la conversion à priori. Notamment le "100 pps" qui correspondent à à 100 pas par seconde. Un peu plus d’un tour du coups :

10064=1.5625\mathrm{ \dfrac{100}{64} = 1.5625 }

Cela signifi que ton moteur fera 1.56251.5625 cycle toutes les secondes. Suffit de convertir en rpm, 93,75rpm\mathrm{93,75\; rpm} ou encore 9,817rad/s\mathrm{9,817 \; rad/s}.

L’autre conversion étant "gram-force par centimètre" à convertir en N.m\mathrm{N.m} soit 0.02942N.m\mathrm{0.02942 \; N.m}

Tu as tout entre les mains :

  • C=0.02942N.m\mathrm{C\;=\; 0.02942 \; N.m}
  • ω=9,817rad/s\mathrm{\omega = 9,817 \; rad/s}
EDITION :

294.20.02942294.2\to0.02942

Édité par Blackline

Нова Проспект (/,>\text{(}/ , \text{>}

+3 -0
  • C=294.2N.m\mathrm{C\;=\; 294.2 \; N.m}
  • ω=9,817rad/s\mathrm{\omega = 9,817 \; rad/s}
Blackline

Soit presque 2.9 kW pour un moteur 5V, donc 580 Ampères de moyenne, à rendement de 100% ? Si seulement des moteurs de voiture de cette taille existaient… Ta conversion de gram-force.cm à N.m donne un petit 10510^{-5} sur ton couple final (ce sont bien des newton multipliés par des mètres, et non divisés), soit 0.02942N.m0.02942 N.m.

« La sottise, l’erreur, le péché, la lésine occupent nos esprits et travaillent nos corps » – Charles Baudelaire, Les Fleurs du Mal

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Salut,

dans le cadre d’un projet je dois acheter un moteur pas à pas. J’aimerais calculer sa puissance pour pouvoir ensuite dimensionner la taille des poulies du projet.

J’essaye de calculer la puissance de ce moteur pas à pas : https://www.robotshop.com/eu/fr/moteur-pas-a-pas-5v-avec-controleur-uln2003.html

De combien de puissance tu vas avoir besoin ?

Le moteur 28BYJ-48 5V est fait pour faire du positionnement sans besoin de puissance (pense lecteurs de CD/DVD) plutôt que pour actionner avec de la puissance (modélisme par exemple). Tu vas être très vite limité, puisqu’en gros il peut sortir de l’ordre de 1 W.

Pour de la puissance, il faudra se tourner vers autre chose.

Cependant, je ne trouve pas la vitesse angulaire du moteur ni le couple sur le site précédant. Sur la photo, j’ai vu qu’il y avait écrit sur le moteur : 28BYJ-48. J’ai ainsi trouvé la fiche technique après recherche : https://www.gotronic.fr/pj-1136.pdf

Je crois que le couple est le suivant : 300gf.cm Ce couple est associé à 100pps. Mais je ne sais pas si c’est cette vitesse que je dois prendre.

Le couple en question est le « pull-in torque ». Grossièrement, il s’agit du couple maximal que le moteur peut vaincre pour se mettre en mouvement depuis l’arrêt. C’est utile à connaître en fonction des frottements internes de tes mécanismes. Il ne s’agit pas du couple moyen exercé par le moteur. Ici, il vaut de l’ordre de 30 mN.m.

Le couple moyen que peut fournir le moteur est disponible dans cette datasheet, sous l’intitulé « frictional torque ». Il s’agit du couple qui sera disponible à vitesse constante, une fois que l’inertie et le « collage » sont vaincus. Il vaut de l’ordre de 600 à 1200 gf.cm soit de l’ordre d’une centaine de millinewtons.

En faisant le calcul à 100 Hz, on peut retrouver l’ordre de grandeur de 1 W dont je parlais tout à l’heure :

Pmeca0,100×2π×100/64=1 WP_{meca} \approx 0,100 \times 2 \pi \times 100 / 64 = 1~\mathrm{W}

où :

  • 0,100 N.m est le couple,
  • 2π×100/642 \pi \times 100 / 64 est la vitesse de l’axe de sortie, en prenant en compte commande et le rapport de réduction.

À noter que 2π×100/649,82 rad/s2 \pi \times 100 / 64 \approx 9,82~\mathrm{rad / s}, comme dans le calcul de @Blackline (qui est effectivement faux par ailleurs, attention aux ordre de grandeurs :D).

Tout ça me fait penser qu’on aurait bien besoin d’un tuto sur le dimensionnement de moteurs électriques.

+2 -0

J’vais éditer mon message.

Ce qui s’est passé à mon avis c’est un soucis lors du copier-coller du site où j’ai fais mes conversions ! Et j’me suis évidement pas relu :-° Chuis content d’avoir du backup !

Нова Проспект (/,>\text{(}/ , \text{>}

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