Moteurs pas-à-pas : le mouvement au cran près

Sur le moteur à courant continu, la vitesse se dosait en largeur d'impulsions — le rapport cyclique du PWM. Sur le pas-à-pas, oublie le dosage : chaque impulsion vaut UN pas, ni plus ni moins, et c'est leur CADENCE qui fait la vitesse. À 1 000 pas par seconde sur un moteur de 200 pas : 1 000 ÷ 200 = 5 tours par seconde, soit 300 tours par minute. Double la fréquence, tu doubles la vitesse — la relation est exacte, sans glissement ni patinage.

La conséquence est superbe : le même train d'impulsions porte TOUT. Son total, c'est la position ; sa cadence, c'est la vitesse. Ton programme devient un métronome, et les patrons de rythme que tu connais — la boucle cadencée, millis — deviennent des outils de pilotage moteur. À condition d'être régulier : un train d'impulsions qui hoquette, c'est une vitesse qui hoquette, et un moteur qui tape au lieu de tourner.

Chaque pas est un coup de courant dans une bobine. Or une bobine — tu l'as vu avec les diodes de roue libre — déteste les changements brusques : le courant y monte en pente, pas en marche. À cadence lente, il a le temps d'atteindre sa pleine valeur avant le pas suivant : couple entier. À cadence rapide, on commute avant qu'il soit établi : le champ magnétique reste à moitié construit, et le couple fond à mesure que la fréquence monte.

D'où la règle d'or du pas-à-pas : on ne DÉMARRE pas à pleine vitesse. À l'arrêt, il faut vaincre l'inertie — le moment où le couple doit être le plus grand — précisément quand une cadence élevée le rend le plus faible. Exiger 1 000 pas par seconde dès la première impulsion, c'est demander l'impossible : le rotor décroche, gronde sur place, et des pas se perdent. Le remède, tu l'as appris avec le PID : une rampe — partir lent, grimper progressivement.

Jusqu'ici le driver alimentait une bobine à fond, puis l'autre : tout ou rien, et le rotor saute de cran en cran. Mais il sait faire plus fin : doser les DEUX bobines à la fois. Beaucoup de courant dans A, un peu dans B, et le point d'équilibre magnétique se déplace ENTRE deux crans. En graduant ce dosage, il fabrique 8, 16 positions intermédiaires par pas : c'est le micro-stepping. En seizième de pas, chaque marche vaut 1,8° ÷ 16 = 0,1125° — soit 3 200 micro-pas par tour.

Le gain est immédiat à l'oreille et au toucher : des sauts seize fois plus petits, un rotor qui ne claque plus contre chaque cran, un grondement devenu chuchotement, des vibrations apaisées. Mais tiens ta comptabilité à jour : tout ton code compte désormais en micro-pas — un tour vaut 3 200 impulsions, un quart de tour 800. Et garde un soupçon pour la leçon suivante : cette douceur a un prix, payé en couple de maintien sur chaque micro-pas.

Deux pas-à-pas, un chariot X, un chariot Y, un crayon : voilà une machine à dessiner. Mais dessiner une diagonale n'est pas « faire tourner deux moteurs » : si X trace toute sa course puis Y la sienne, le crayon dessine un L. Pour une droite, il faut ENTRELACER les pas des deux axes, chacun à son rythme, du départ à l'arrivée — les deux moteurs avancent ensemble, jamais l'un sans l'autre bien longtemps.

La clé est un rapport : si X doit parcourir trois fois plus de pas que Y, alors on glisse trois pas X pour chaque pas Y, répartis régulièrement — pas trois cents X d'un bloc puis cent Y. C'est l'esquisse de l'interpolation que la leçon de maîtrise formalisera, jusqu'au cercle : une ronde de petits segments entrelacés que l'œil prend pour une courbe. Le défi de cette leçon t'y fait goûter dès maintenant.