La circulation d'un courant électrique dans un bobinage entraine l'apparition d'un champ magnétique, comme le détaille la figure de gauche dans le cas du solénoïde, et donc la présence de pôles Nord et Sud (deux pôles de même nature se repoussent, deux pôles Nord et Sud s'attirent) ; c'est sur ce principe de base que repose le fonctionnement de tout moteur électrique, et, de manière plus générale, de bon nombre de dispositifs électro-mécaniques : relais, compteurs, galvanomètres, certains haut-parleurs ou microphones, gâches électriques de porte, etc.

Le moteur pas à pas, représenté à droite, est constitué d'un rotor aimanté (en gris) avec deux pôles, Nord et Sud, ainsi que d'un double-stator (une partie en bleu, l'autre en vert) : à chacune de ces deux parties, est associé un bobinage avec un point milieu et deux phases ; en alimentant l'une ou l'autre des phases, on peut ainsi inverser l'aimantation au niveau du stator correspondant.
Comme le montre l'animation, une rotation s'effectue en quatre étapes, reprises dans ce qui suit. La flèche noire représente l'aiguille d'une boussole qui serait disposée en place et lieu du rotor ; elle indique l'orientation du champ magnétique (elle pointe vers le nord, qui attire donc le pôle Sud du rotor) et se décale alors d'un quart de tour à chaque étape :

Etape 1, position 1 :

• Premier bobinage (stator bleu) :
  - Phase 1 (inter gauche) non alimentée.
  - Phase 2 (inter droit) alimentée.
  
• Second bobinage (stator vert) :
  - Phase 1 (inter gauche) alimentée.
  - Phase 2 (inter droit) non alimentée.
  

Etape 2, position 2 :

• Premier bobinage :
  - Phase 1 alimentée.
  - Phase 2 non alimentée.
  
• Second bobinage :
  - Phase 1 alimentée.
  - Phase 2 non alimentée.
  

Etape 3, position 3 :

• Premier bobinage :
  - Phase 1 alimentée.
  - Phase 2 non alimentée.
  
• Second bobinage :
  - Phase 1 non alimentée.
  - Phase 2 alimentée.
  

Etape 4, position 4 :

• Premier bobinage :
  - Phase 1 non alimentée.
  - Phase 2 alimentée.
  
• Second bobinage :
  - Phase 1 non alimentée.
  - Phase 2 alimentée.
  

La table de vérité ci-dessous résume les états successifs des différentes phases ; l'état logique indique si la phase est alimentée ("1") ou non ("0").

	Etape 1	Etape 2	Etape 3	Etape 4	Etape 1...
Bobinage 1, Phase 1	0	1	1	0	0
Bobinage 1, Phase 2	1	0	0	1	1
Bobinage 2, Phase 1	1	1	0	0	1
Bobinage 2, Phase 2	0	0	1	1	0

Et le chronogramme correspondant :

Le chronogramme laisse apparaître que pour le bobinage 1, les signaux de contrôle de la phase 1 (B1,P1) et de la phase 2 (B1,P2) sont complémentaires ; il en va de même pour le bobinage 2, concernant (B2,P1) et (B2,P2) ; comme nous le verrons dans l'étude du schéma électrique, la génération des signaux de commande est une opération assez simple...

Il va de soi que les schémas présentés ont simplement pour but de faire comprendre le principe de fonctionnement du moteur pas à pas à 4 phases ; dans la réalité, le moteur est constitué d'une succession d'alternance de pôles : ainsi, l'axe du modèle dont nous disposons fait un tour complet en 48 pas (un pas correspond donc à 360/48 = 7,5°).

Le moteur de notre schéma effectue une rotation en quatre pas, il se caractérise par un fonctionnement dit "par pas" ; il existe également un mode de fonctionnement par "demi-pas" : il consiste à intercaller entre deux étapes, une période au cours de laquelle l'on coupe l'alimentation du bobinage du stator dont l'aimantation s'apprête à changer de sens (elle passe donc par zéro); durant cette nouvelle étape, le rotor tourne d'un demi-pas (45°) en s'alignant sur le seul stator alimenté ; une rotation totale se produit alors au bout de huit demi-pas :

Numéro de l'étape :	1	2	3	4	5	6	7	8	1...
Bobinage 1, Phase 1	0	0	1	1	1	0	0	0	0
Bobinage 1, Phase 2	1	0	0	0	0	0	1	1	1
Bobinage 2, Phase 1	1	1	1	0	0	0	0	0	1
Bobinage 2, Phase 2	0	0	0	0	1	1	1	0	0

Je n'ai pas retenu cette solution pour conserver au montage une certaine simplicité...

Le mouvement s'effectue à la suite d'une inversion du champ magnétique en alimentant l'une ou l'autre des phases d'un bobinage à point milieu ; seule une moitié du bobinage est donc utilisée à un instant donné. Un autre type de moteur, dit moteur à deux phases, permet d'obtenir un couple plus important ; son principe consiste à utiliser un bobinage sans point milieu, et à faire circuler le courant dans un sens ou dans l'autre...
Cela complique néanmoins la partie "puissance" : une simple mise à la masse de l'une des phases ne suffit plus, il faut alors prévoir, par exemple, une structure "en H", ou avoir recours à un circuit spécialisé (beurk !!!) qui intègre cette fonction.

Si la question des moteurs pas à pas vous intéresse, il y a à ce propos sur le web bon nombre de choses à voir ; consultez les différents moteurs de recherche sur le sujet (mots-clef : moteurs pas à pas, stepper motor, motion control)...
Voici quelques sites en vrac (hélas en anglais !) :

• Engineering Reference Guide. (fichiers PDF)
  
• Site d'ERICSSON : Stepper Motor Applications notes. (fichiers PDF)
  
• Guide de référence des moteurs pas-à-pas.
  
• STEPPER MOTOR Information and Technical Forum.
  

La plupart des informations de ce petit résumé sont inspirées du cours de l'un de mes professeurs d'il y a quelques années, Michel PHILIPPIN.