Les Servos moteurs DC, par où commencer?

[guol64]

Bonjour,

Voilà un bout de temps que je cogite à la réalisation d'une CNC.
J'ai testé un petit peu les PaP mais j'ai été confronté à l'équation insoluble: couple, vitesse, précision.
Alors je me suis mis en chasse de servos moteurs et j'ai "trouvé" une dizaine de Sanyo Denki, 200W, 300W et 500W : autant dire l'idéal pour la CNC (enfin je le crois).
Ces moteurs sont équipés d'encodeurs 1000 pas par tour et de tachymètres, la doc complète se trouve là .

Ces moteurs sont donc mon point de départ.
Mon objetcif est de définir la chaine complète de l'électronique pour les utiliser correctement.
Je précise que je ne suis pas un as en électronique et que mes qualités dans ce domaine se limittent à la réalisation de PCB et soudure des composants.

Ci-dessous les caractéristiques de mes trois types de moteur (merci de corriger les erreurs de traduction ):

Je mettrais sur cette page le résultat de vos conseils et l'avancement du projet.

 

[guol64]

L'alimenation

Premiere étatpe l'alimentation:

Choix des moteurs : quelle puissance retenir?
1°Cas : 200W et vis à bille pas de 5mm, l'effort transmis est d'environ 100Kg en prise directe (F=C*2PI/pas soit 0.77*2*3.14/0.005), en pic l'effort peu atteindre 650Kg
Le moteur étant donné pour 3000tr/mn, la vitesse de déplacement serait donc de 15m/min ou 0.25m/s
Si on démultiplie par 3: F= 300Kg et V= 5m/min

2°Cas : 300W et vis à bille pas de 10mm, l'effort transmis est d'environ 100Kg en prise directe (F=C*2PI/pas soit 1.43*2*3.14/0.01), en pic l'effort peu atteindre 600Kg
Le moteur pouvant tourner à 2500tr/mn, la vitesse de déplacement serait donc de 25m/min ou 0.41m/s
Si on démultiplie par 5: F= 500Kg et V= 5m/min

3°Cas : 500W et vis à bille pas de 10mm, l'effort transmis est d'environ 135Kg en prise directe (F=C*2PI/pas soit 2.16*2*3.14/0.01), en pic l'effort peu atteindre 1000Kg
Le moteur pouvant tourner à 2500tr/mn, la vitesse de déplacement serait donc de 25m/min ou 0.41m/s
Si on démultiplie par 5: F= 650Kg et V= 5m/min
Conclusion sur le choix des moteurs : pour une utilisation en déplacement linéaire je crois que les 200W/300W seront suffisant.
Le 500W pourra servir pour alimenter une broche ou un 4ième axe.

Quelle que soit la solution retenue, il faudra alimenter ces moteurs, je vais donc commencer par là avant de choisir une solution pour le pilotage.
L'alimentation sera naturellement un gros torique avec pont de diode.
Disons que je vais utiliser 2x200W et 2x300W, soit 2x3.4A + 2x5.2A soit 17.2A au minimum.
Un premier problème se situe au niveau du choix de la tension du torique:
Le 200W a une tension d'utilisation de 80V et le 300W de 75V, alors que choisir:
Un torique de 50V -> 50x1.414 = 71V
Un torique de 55V -> 55x1.414 = 78V
Un torique de 60V -> 60x1.414 = 85V

Selon vous vaut-il mieux : 1 gros torique ou 2, 3 plus petits?

 

[Foxtrot]

Hello,

Beaux engins!

Quelle dimension pour ta CN? Parce que si c'est relativement important, c'est bête de te limiter à 5m/min. Sur une grande surface, cette vitesse parait ridicule, pour ainsi dire.
400Watts, c'est quand même costaud. Des vis à billes avec pitch de 20 seront sans doute mieux, en même temps tu les fera tourner moins vite mais encore une fois, ça dépend de tes courses prévues.

Ne pas hésiter à augmenter un peu le voltage si tes drivers le permettent bien sûr. Ca monte à 40A je vois...
Tu comptes les trouver où?

 

[erolhc]

Bonjour

Ca revient moins cher de prendre un gros torique que deux plus petits pour une même puissance finale

 

[biduleur34]

Salut,
je possede exactement les memes moteur que toi..

tu compte utilisé quoi comme drivers ??

Concernant l'alimentation des miens je suis parti sur 1 seul torique de 500VA 2*30V.

Le redressement ce fait avec deux pont de diode, l'emploi de condo chimique de 63V est donc possible, car sinon avec un seul rail de 84V il faut passer a des condo de 100V et le prix est pas le meme.


++

 

[guol64]

Hello foxtrot,

Tu viens de poser à peu près toutes les questions que je me pose.
Pour les dimensions de la machine rien de bien défini, en fait j'ai plusieurs projets que je voudrais gérer avec la même électronique et pour tout dire je découvre les servos.
En fait, j'ai le projet fraisseuse courses : 330x150x300 avec 4ième axe.
Le projet tour courses : 500x200 avec indexation de la broche
Le projet routeur (pour le bois) très ressemblante à la tienne : 1500x800x150 avec possibilité de rajouter un tour à bois, mais pas forcément indexé : on verra.
Pour la fraiseuse et tour: usinage de matériaux dur, donc pas besoins de grandes vitesses de déplacement mais de puissance et inversement pour le bois.

Suite au post de ta fraiseuse j'ai contacté cncdrive: il préconise son driver 160V/35A ici mais à 120€ pièce.
Son autre driver ne va que jusqu'à 80V/20A, comme la gecko 320X
En fait je n'ai rien trouvé d'autre en "tout fait" et là ça fait quand même 500€ de driver pour 4 moteurs et sans breakout board.
D'ailleurs tu utilises celle de cncdrive?
J'ai donc regardé les cartes à monter soi-même: celle de MaxMod notament, mais je n'ai pas trouvé beaucoup de retour.
Je suis prêt à prendre le fer à souder, mais je n'ai pas les compétences de développement, il faut donc que je sois quasi-sûr que la carte marche et qu'il y ait un gain financier important.

Donc selon toi le torique de 55V serait pas mal?
Par contre le moteur de 500W peut prendre jusqu'à 62A ponctuellement

 

[biduleur34]

Pour le dimensionnement de l'alim de partirai sur 1/2 voir 3/4 de la puissance max. les pic de courant seront debité par les condos d'alim.
Pour rapel je suis en train de metre au point une carte pour le controle de la puissance pour servo DC capable d'etre alimenté en 100V max.

https://www.usinages.com/threads/driver-servo-moteur-dc-pour-emc2-schema-a-jour-p8.22967/

 

[guol64]

Pour le dimensionnement de l'alim de partirai sur 1/2 voir 3/4 de la puissance max. les pic de courant seront debité par les condos d'alim.

Pour rapel je suis en train de metre au point une carte pour le controle de la puissance pour servo DC capable d'etre alimenté en 100V max.

Je suis ton post avec attention

Pour les condos, voilà ce dont je dispose :

Par contre ceux-ci ont 4 pates:

Et les diodes

J'ai plusieurs pièces de chaque.

 

[erolhc]

Attention la 320X ne marche pas sur les servo brushless (cas des tiens ?)

 

[guol64]

Attention la 320X ne marche pas sur les servo brushless (cas des tiens ?)

Eh bien à priori je dirais que ce sont des servos DC, brushless je ne crois pas. Biduleur34 tu peux confirmer ?

 

[guol64]

Pour le dimensionnement de l'alim de partirai sur 1/2 voir 3/4 de la puissance max. les pic de courant seront debité par les condos d'alim.
Pour rapel je suis en train de metre au point une carte pour le controle de la puissance pour servo DC capable d'etre alimenté en 100V max.

https://www.usinages.com/threads/driver-servo-moteur-dc-pour-emc2-schema-a-jour-p8.22967/

Si je parts sur 1/2 de la puissance max : 25A pour les 200w et 40A pour les 300W, pour 2 de chaque ça fait une alim de 65A
Ton alim de 500VA en 2x30V délivre environ 8A, comment as-tu fait le calcul?

 

[biduleur34]

Attention la 320X ne marche pas sur les servo brushless (cas des tiens ?)

Eh bien à priori je dirais que ce sont des servos DC, brushless je ne crois pas. Biduleur34 tu peux confirmer ?

Nous avaons les memes servo il sagit de moteur brusched c'est a dire avec charbon, on voit d'ailleur les caches sur tes photos.

Si je parts sur 1/2 de la puissance max : 25A pour les 200w et 40A pour les 300W, pour 2 de chaque ça fait une alim de 65A
Ton alim de 500VA en 2x30V délivre environ 8A, comment as-tu fait le calcul?

pour le calcul de puissance de ton alim ne considere pas les puissance Pic de tes moteur mais les puissance nominale moyene.
les pic de courant seront fournis par les condo si ceux ci sont corectement dimensioné.
De plus le pilotage en PWM de nos moteur lissera les courants de pointes.

dans mon cas 500W c'est peu etre un peu light mais j'ajusterai en changent de transfo.. j'en suis pas encore la..

 

[Foxtrot]

Tant que j'y pense, ce sont des brushless? Si oui, les drivers de CncDrive ne vont pas aller je crois. Mais il met au point de nouveaux drivers qui vont driver des AC ou des DC mais alors limités à 50V.
Tu peux voir si il en ont deux (des balais), si oui alors pas de problème.

Pour le routeur, c'est tout bon, si on travaille de grands panneaux, les grandes vitesses sont un plus, mais pour les deux premières...... c'est quand même gros comme servos.

Si tu veux les mettre absolument, ne t'inquiètes pas trop pour l'alim, un minimum suffit.

Je viens de voir la réponse de biduleur. Dans ce cas, les plus petits drivers seront plus que suffisant pour tes 2 premières machines.

 

[biduleur34]

Tu peux voir si il en ont deux (des balais), si oui alors pas de problème.

En fait ils ont 4 charbons pour le moteur et 4 charbons pour la tachy, mais comme je ne les utiliserai pas je les ai suprimé."ceux de la tachy"

Avant de faire des frais attend un peu je doit faire des test sous peu, ma carte est presque fini, bien que en CMS elle sera facilement realisable par un debutant, que je suis aussi en fait lol .

 

[guol64]

Tu peux voir si il en ont deux (des balais), si oui alors pas de problème.

En fait ils ont 4 charbons pour le moteur et 4 charbons pour la tachy, mais comme je ne les utiliserai pas je les ai suprimé."ceux de la tachy"

Avant de faire des frais attend un peu je doit faire des test sous peu, ma carte est presque fini, bien que en CMS elle sera facilement realisable par un debutant, que je suis aussi en fait lol .

Mon intention aujourd'hui était de lancer le sujet
J'ai déjà atteint plus que mon objectif.

Je voulais avoir quelques avis, car je viens de passer 15j à lire un peu tout ce que je peux et j'avoue que ce n'est pas aussi simple que les PaP (mais quand même bien plus cher).

Je suis bien entendu en attente de l'avancement de ta carte, et si ça marche chez toi il n'y a pas de raison que ça ne marche pas chez moi .

 

[Foxtrot]

En fait je n'ai rien trouvé d'autre en "tout fait" et là ça fait quand même 500€ de driver pour 4 moteurs et sans breakout board.
D'ailleurs tu utilises celle de cncdrive?

Oublié de te répondre.

Je l'ai achetée, j'ai fais tout mes essais avec, sur mon bureau et une fois installée dans le boitier, elle ne fonctionnait plus. J'y ai pourtant fais très attention. Alors j'en ai fait une provisoire pour mes essais et je verrais une fois la Smoothstepper que j'ai commandée, installée.
Sinon, pour 58€, elle fait tout et bien. Elle commande même un variateur qui accepte le 0 à 5V comme les vario modernes le font.
Le plus pratique, c'est bien la facilité de connections avec de simples câble RJ45

 

[gralo]

Personne n'a regarder chez les fabricants électronique qui ont du sample?
Avec une bonne datasheet tout est possible.
Il faudrait juste une driver qui pilote un pont de mos, on met les mos suivant la tension et l'ampérage du moteur.

Pour ma par, sur mes petit servo j'ai pris en sample du basique, trois résistances et deux condos en plus et je piloté mes petit servo( 50v max)

Edit, je viens de voir chez On semi, ils ont vraiment beaucoup de matos , je vais étudie ça cette semaine

 

[freedom2000]

Salut laurent,

Je m'abonne, mais juste pour apprendre avec toi

A bientôt
JP

 

[biduleur34]

Personne n'a regarder chez les fabricants électronique qui ont du sample?
Avec une bonne datasheet tout est possible.
Il faudrait juste une driver qui pilote un pont de mos, on met les mos suivant la tension et l'ampérage du moteur.

Pour ma par, sur mes petit servo j'ai pris en sample du basique, trois résistances et deux condos en plus et je piloté mes petit servo( 50v max)

Edit, je viens de voir chez On semi, ils ont vraiment beaucoup de matos , je vais étudie ça cette semaine

C'est ceux que j'ai fait, mais de toute façon mais sans passer par du sample il n'y en a pas pour cher, j'estime a moins de 30€ de matos par carte.

 

[guol64]

Salut laurent,

Je m'abonne, mais juste pour apprendre avec toi

A bientôt
JP

Salut JP

On verra bien ce que ça va donner, mais je suis persuadé qu'une bonne CNC passe par des servos et si en plus on comprend en faisant passer par les méninges c'est encore mieux

Tu passes à la maison quand tu veux.

 

[guol64]

Personne n'a regarder chez les fabricants électronique qui ont du sample?
Avec une bonne datasheet tout est possible.
Il faudrait juste une driver qui pilote un pont de mos, on met les mos suivant la tension et l'ampérage du moteur.

Pour ma par, sur mes petit servo j'ai pris en sample du basique, trois résistances et deux condos en plus et je piloté mes petit servo( 50v max)

Edit, je viens de voir chez On semi, ils ont vraiment beaucoup de matos , je vais étudie ça cette semaine

C'est ceux que j'ai fait, mais de toute façon mais sans passer par du sample il n'y en a pas pour cher, j'estime a moins de 30€ de matos par carte.

Biduleur tu m'interresse, à ce prix là le test vaut le coup. Combien d'ampérage as-tu prévu sur la carte?
Que te manque-t-il pour avancer sur ton projet?
As-tu besoins d'aide, quelle qu'elle soit, si c'est dans mes moyens ce sera avec plaisir?

 

[guol64]

En fouillant un peu le net je suis tombé sur le projet UHU et sur un site qui propose le PCB : http://www.embeddedtronics.com/uhuservo.html à 15$ + 7$de FDP.
Que pensez-vous de cette carte si on change les mosfet pour accepter 60A/100V ?
Pensez-vous que ce soit réalisable?

 

[biduleur34]

Je m'etait interesser à ette carte avant de comencer la miene, sauf que sur cette carte,
-- pas de gestion des codeurs en RS485
-- pas de gestion du codeur Z "index"
-- pas de posibilité gestion du frein des moteur.
de plus je n'est pas le programateur atmel.

++ possibilité de l'utilisé avec autre chose que EMC2

elle ressemble a celle de Max-Mod

 

[guol64]

Hello Biduleur,

Pour le frein, mes moteurs ne sont pas équipés, donc ça ne me gène pas.
Compatibilité avec Mach3 ET EMC2 : un gros plus pour moi: d'abbord sur Mach3 puis migration vers EMC2.

Pour les deux autres points, excuses mon ignorance, mais pourrais-tu m'expliquer?

Merci

A+

 

[biduleur34]

Les codeurs, notemement ce que l'on possede sur nos servos, ont troix signaux de sortie, A et B deux crenaux dephasé de 90° et Z, il sagit d'un signal d'index qui donne la position du "tour moteur", une impulsion par tour.
Le RS 485 est en" gros " une norme de transmission de donné evitent de perdre des informations, chaque signal, par exemple les train d'impulsion A sont envoyes avec un niveau logique inversé su deux fils. le decodeur en bout de ligne s'assure que le signal reçu soit bien complementaire. et evite de perdre des données.

Voila en resumé...

 

[Doctor_itchy]

alors pour avoir des servo de 500watt aussi !

les miens sont couplé avec des drivers infranor 0-10V et une carte yapsi pour l'encodeur ! cela fonctionne TRES TRES BIEN et FORT ^^

l'alim j'ai un gros transfo de 1500VA qui va sur une carte avec gros redresseur et condo et qui sort le +80V et +15v et -15v , une sortie par carte drivers je pilote en step/dir

comme drivers tu peu trouver des carte ampli avec entrée tachymetre et entrée 0-10v pour presque rien , reste a prendre des yapsi c'est maxmod qui fabriquais ses carte la , mais je ne sais pas si il en vend encore !! perso ça marche du feu de dieu ça demare net de 0 a 3000t en quelque micro seconde et ça stop aussi net sans perdre un seul pas et c'est hyper précis !!! environ 4000 step par tour (codeur en 4* par défaut sur la carte ! codeur 1000 step/tour )

tu ne sera pas décu crois moi

mnt une carte toute faite pour servo brush , sur ebay surement mais pas donné , soprolec en fait aussi (mais je ne connais pas le tarif ! )

500watt de servo c'est ENORME tu auras plus que 1tonne de forçe le couple du moteur dc est en mode libre en mode servo tu as bcp plus

 

[guol64]

Les codeurs, notemement ce que l'on possede sur nos servos, ont troix signaux de sortie, A et B deux crenaux dephasé de 90° et Z, il sagit d'un signal d'index qui donne la position du "tour moteur", une impulsion par tour.
Le RS 485 est en" gros " une norme de transmission de donné evitent de perdre des informations, chaque signal, par exemple les train d'impulsion A sont envoyes avec un niveau logique inversé su deux fils. le decodeur en bout de ligne s'assure que le signal reçu soit bien complementaire. et evite de perdre des données.

Voila en resumé...

Ok j'ai compris.
Sur la carte en entrée encoder il n'y a que A et B
Sur celle de cncdrive il y A, A_, B et B_ , mais pas le contrôle périodique de positionnement (1 par tour).
J'ai déjà vu ce système sur des règle Heidenhain.

 

[Doctor_itchy]

transmission des donnée en symétrique , donc signal A est le + et signal A_ négatif , et relatif a la masse , se sont tout les deux des signaux identique sauf que l'un est inverser en phase , ça permet de supprimé les parasite sur de grande longueur , vu que si par exemple dans le chemin de câble il y as un cable d'alim 50hz , le cable va capté le 50hz , mais au récepteur sommateur des deux tension en opposition de phase cette fréquence parasite va être éliminée par l'aop en entrée , bref c'est juste pour avoir de grande longueur de cable si moins de 3 metre c'est pas utile

 

[guol64]

l'alim j'ai un gros transfo de 1500VA qui va sur une carte avec gros redresseur et condo et qui sort le +80V et +15v et -15v , une sortie par carte drivers je pilote en step/dir

Ok, donc pour l'alim en résumé, 1500-2000VA sera suffisant pour la plupart des applications a 3 ou 4 moteurs de 300W.
Pour la tension de sortie 78VDC avec un transfo 220VAC/55VAC ce qui impose un Driver de puissance supérieure.

mnt une carte toute faite pour servo brush

Hello Doctor_itchy
Peux-tu être un peu plus explicite?

Pour la gestion du signal : OK j'ai compris.

Merci

 

[biduleur34]

A mon Avis 1500Va c'est pas justifié, 1000VA devrai suffir, en tout cas dans ton cas, tes condos ne sont pas adapté. il faudrai 22000uF 100V par rail minimum.

D'ou l'interet d'une alim double pont avec des condo de 63V et deux rail de 40V DC

++