variateur 220V de vitesse de broche commandé par PWM

[freedom2000]

Je viens de tester un petit montage électronique qui permet de commander la vitesse de broche à partir d'un signal PWM.

Ça s'adapte à à peu près tout type de moteur de défonceuse, perceuse ou autre moteur universel.

Le schéma électronique est assez simple :

- la partie logique est pilotée par un µcontroleur PIC12F675

- deux résistances sur le secteur détectent le passage à 0 du secteur (indispensable pour piloter le triac), un opto coupleur isole la logique du secteur
- le signal PWM de Mach3 est détecté à chaque alternance du secteur (toutes les 20ms) et est converti en consigne de retard pour le déclenchement du triac
- le triac est déclenché via un opto coupleur MOC3021

Plutôt qu'un long discours, voici la vidéo des premiers tests

JP

 

[horsot]

Salut JP,

Encore bien joué, on dirait le montage pour ma régie lumière de mes booms !

Fais attention au bruitage du secteur avec ce genre de montage.

Tu n'as plus qu'à faire un capteur de rotation pour asservir la vitesse de ta broche avec Mach3. Je n'y connais pas grand chose en moteur à courant continu mais pense que tu vas pas mal perdre en vitesse lorsqu'il sera chargé.

Bonne nuit

Xavier

 

[freedom2000]

Salut JP,

Encore bien joué, on dirait le montage pour ma régie lumière de mes booms !

Fais attention au bruitage du secteur avec ce genre de montage.

Tu n'as plus qu'à faire un capteur de rotation pour asservir la vitesse de ta broche avec Mach3. Je n'y connais pas grand chose en moteur à courant continu mais pense que tu vas pas mal perdre en vitesse lorsqu'il sera chargé.

Bonne nuit

Xavier

La capa de 470nF est là pour filtrer les parasites. Si tu alimentes une charge inductive, une simple capa suffit. POur une charge résistive il faut capa + self

J'ai trouvé presque tout dans ce doc fort bien fait.

Par contre ce n'est pas un moteur continu, mais un moteur universel alimenté en alternatif.

Pour l'asservissement en vitesse, c'est mon prochain challenge

JP

 

[Foxtrot]

Très bien, voilà un montage qui pourrait s'avérer utile.

Avec le signal step, serait-il aussi possible de commander assez simplement une broche par exemple?

Tout un tas d'applications, ces µcontrôleur....

 

[JKL]

Pour l'asservissement en vitesse, c'est mon prochain challenge

De mon point de vue faire varier la vitesse de rotation d'une broche sans boucle d'asservissement c'est d'un piètre intérêt.
Une solution qui a fait ses preuves puisque Motorola l'a développée en son temps pour un grand nombre de fabricants de MàL, elle repose sur l'emploi du TDA1085C. Voir le datasheet il y a tout.

 

[freedom2000]

Pour l'asservissement en vitesse, c'est mon prochain challenge

De mon point de vue faire varier la vitesse de rotation d'une broche sans boucle d'asservissement c'est d'un piètre intérêt.
Une solution qui a fait ses preuves puisque Motorola l'a développée en son temps pour un grand nombre de fabricants de MàL, elle repose sur l'emploi du TDA1085C. Voir le datasheet il y a tout.

piètre intérêt : certes certes...

Je connais le CI en question, il n'est pas cher mais requiert tout de même une trentaine de composants...

pour l'asservissement en vitesse je ne pense pas que ça soit bien compliqué. Mach3 propose de base une boucle d'asservissement avec un PID. Il suffit de lui rentrer un PWM fonction de la vitesse mesurée.
Reste à mesurer la vitesse de broche. Faut juste trouver la bonne sonde : Ils, hall, opto ?

A voir

JP

 

[freedom2000]

Très bien, voilà un montage qui pourrait s'avérer utile.

Avec le signal step, serait-il aussi possible de commander assez simplement une broche par exemple?

Tout un tas d'applications, ces µcontrôleur....

C'est vrai que les PICs sont particulièrement simples à utiliser et vraiment pas chers.

Je ne comprends pas ta question sur la broche et le signal step : dis m'en plus STP

JP

 

[horsot]

Salut,

Ok pour la capa. Merci pour la doc.

Il me semble qu'un moteur universel est un moteur à courant continu.

Pour le capteur, il semblerait que l'approche optique soit la plus simple et la moins sujette au "bruits" parasites que la méthode magnétique (hal). Pour la mise en œuvre de la solution led + photo transistor tu as le choix, de toute façon ça ne coute pas bien cher. Du phototransistor avec led intégré (chez ton fournisseur préféré http://futurlec.com/LEDOptoSwitch.shtml) à la récupération d'une barrière optique sur une vielle souris ou une led émettant vers les 880nm (sensibilité du silicium) sur un transistor décalotté les possibilités sont grandes!

Xavier

 

[freedom2000]

Salut,

Ok pour la capa. Merci pour la doc.

Il me semble qu'un moteur universel est un moteur à courant continu.

Pour le capteur, il semblerait que l'approche optique soit la plus simple et la moins sujette au "bruits" parasites que la méthode magnétique (hal). Pour la mise en œuvre de la solution led + photo transistor tu as le choix, de toute façon ça ne coute pas bien cher. Du phototransistor avec led intégré (chez ton fournisseur préféré http://futurlec.com/LEDOptoSwitch.shtml) à la récupération d'une barrière optique sur une vielle souris ou une led émettant vers les 880nm (sensibilité du silicium) sur un transistor décalotté les possibilités sont grandes!

Xavier

Je me demande même si la capa est nécessaire ...

Je m'explique :
Après avoir théorisé un peu sur le circuit (voir doc) et commencé par allumer une lampe, je me suis demandé si je pouvais piloter la défonceuse sans la modifier... Tout ça pour dire qu'elle a déjà un variateur triac dans le ventre avec une belle capa de filtrage.

Donc :
- la capa peut être "économisée"
- le circuit est robuste à la mise en cascade des deux variateurs
- la défonceuse n'a pas a être modifiée

cool non ?

et merci pour le lien pour le phototrans

Mais je n'aurais jamais osé décalotter un transistor

JP

 

[natale]

Avec le signal step, serait-il aussi possible de commander assez simplement une broche par exemple?

Il existe dejà un circuit que transforme le signal step en signal 0-10V ou 0-5V pour controler les variateurs de vitesse et avec dir tu change le sense de marche.
http://homanndesigns.com/store/index.ph ... ducts_id=2

 

[freedom2000]

Avec le signal step, serait-il aussi possible de commander assez simplement une broche par exemple?

Il existe dejà un circuit que transforme le signal step en signal 0-10V ou 0-5V pour controler les variateurs de vitesse et avec dir tu change le sense de marche.
http://homanndesigns.com/store/index.ph ... ducts_id=2

OK j'ai compris !

Oui ça serait trivial à faire (vraiment simple, juste du code dans le PIC à changer -> 10 lignes max !)

Au lieu de mesurer la largeur d'impulsion du PWM il suffit de mesurer la fréquence des pulses.

JP

 

[enolay]

salut à tous
freedom je vois que tu as fait un lourd investissement en défonceuse
tu m as pris de vitesse ! il faisait froid a l atelier , je me suis cantonné devant mon bureau et pondu un truc similaire , mais g attaqué la défonceuse après sa propre regul (pourquoi je sais pas!) , pour la compensation en charge le meilleur capteur doit être l optique opto (mauvais jeu de mot!)
bon dodo @ + les copains

 

[freedom2000]

salut à tous
freedom je vois que tu as fait un lourd investissement en défonceuse
tu m as pris de vitesse ! il faisait froid a l atelier , je me suis cantonné devant mon bureau et pondu un truc similaire , mais g attaqué la défonceuse après sa propre regul (pourquoi je sais pas!) , pour la compensation en charge le meilleur capteur doit être l optique opto (mauvais jeu de mot!)
bon dodo @ + les copains

Si tu attaques après le triac de la défonceuse, il vaudrait peut être mieux utiliser un Mosfet qui sert de hacheur plutôt que le triac.

De toute façon vu l'investissement initial il faut un truc simple et pas cher. Si c'est plus cher que la défonceuse (17€) c'est raté

Pour l'instant je m'en sors avec 12 composants et 3 connecteurs.
Une ruine

JP

 

[enolay]

te disais ça car g acheté la même (ou sa soeur) en provenance dircte de chine !

 

[christian-tr]

Salut,



Il me semble qu'un moteur universel est un moteur à courant continu.

Exact, mais c'est un moteur continu serie donc qui à tendance a s'embaler à vide.

 

[freedom2000]

te disais ça car g acheté la même (ou sa soeur) en provenance dircte de chine !

Une merveille ces chinoiseries Mais je ne sais pas si elle va durer longtemps... encore que pour le prix il y a des charbons de rechange


A propos, j'ai testé avec ma dremel hier soir --> ça marche pas bien... J'ai l'impression que le variateur de la dremel supporte mal le variateur triac de mon système...

Par contre j'ai rajouté une table non linéaire de pilotage du triac... juste pour le fun et selon l'idée de bigonoff, c'est cool même si on ne "voit" aucune différence !

JP

 

[guol64]

Je vais être obligé de faire un suivi automatique sur tous tes posts : tu réalises tout ce à quoi je pense.

Dans le même esprit, pour quand tu auras fini ce projet, regardes les sujets d'Henri qui a réalisé un pilotage manuel de sa cn : super interressant mais il faudrait vulgariser.

A+ et continue comme ça.

 

[freedom2000]

J
Dans le même esprit, pour quand tu auras fini ce projet, regardes les sujets d'Henri qui a réalisé un pilotage manuel de sa cn : super interressant mais il faudrait vulgariser.

Hello !
Tu as un lien ?

A+
JP

 

[guol64]

La fraiseuse : https://www.usinages.com/threads/cnc-pcb.9292/
Le tour : https://www.usinages.com/threads/conversion-tour-type-c3-mini-lathe.6567/
La commande manuelle :https://www.usinages.com/threads/commande-moteur-pap.8837/#112992

 

[freedom2000]

La fraiseuse : https://www.usinages.com/threads/cnc-pcb.9292/
Le tour : https://www.usinages.com/threads/conversion-tour-type-c3-mini-lathe.6567/
La commande manuelle :https://www.usinages.com/threads/commande-moteur-pap.8837/#112992

OK cool !

Il fait des choses superbes l'ami Henri

JP

 

[freedom2000]

J'ai rajouté l'asservissement de vitesse.

Pour l'instant j'utilise un simple phototransistror avec un bout de papier alu collé sur le mandrin. La variation de flux (sans aucun éclairage autre que la lumière de mon garage, suffit à créer des pics de tension (vers le 0V) qui sont entrés dans le comparateur du PIC pour remise en forme.

Le signal est entré dans Mach3 sur l'entrée "index".
Il suffit alors d'activer le PID pour que la vitesse s'asservisse sur la consigne

Une petite vidéo (à refaire parce que floue...) pour montrer le résultat :

JP

 

[horsot]

Tu as eu vite fait, bravo! Je vois que tu as fini par prendre l'opto transistor

J'avoue qu'une petite led infrarouge dans les 880nm serait quand même plus sure! Je t'imagine, dans ton garage, lancer un cycle d'usinage et voir ta broche qui s'emballe en pleine matière car ton ampoule crame ou que distrait t'éteigne la lumière en quittant la pièce Je sais que tu aimes les circuits minimalistes mais il y a des limites

Sur la vidéo, il semblerait que le PID ne soit pas bien réglé ou que ta commande de triac n'est pas une résolution temporelle suffisante pour se caler sur un régime établi (semble sauter d'une vitesse à une autre de manière periodique).

Bon courage pour le paufinage

Xavier

 

[Anonymous]

Est ce que vous pensez que ce système serait "montable" sur une X2 ? En mettant un commutateur par exemple, d'un coté on garde la variation de vitesse via le potar en façade, de l'autre coté on bascule en asservissement auto.

 

[freedom2000]

Tu as eu vite fait, bravo! Je vois que tu as fini par prendre l'opto transistor

J'avoue qu'une petite led infrarouge dans les 880nm serait quand même plus sure! Je t'imagine, dans ton garage, lancer un cycle d'usinage et voir ta broche qui s'emballe en pleine matière car ton ampoule crame ou que distrait t'éteigne la lumière en quittant la pièce Je sais que tu aimes les circuits minimalistes mais il y a des limites

Sur la vidéo, il semblerait que le PID ne soit pas bien réglé ou que ta commande de triac n'est pas une résolution temporelle suffisante pour se caler sur un régime établi (semble sauter d'une vitesse à une autre de manière periodique).

Bon courage pour le paufinage

Xavier

Oui tu as raison, il faut que je resserre la table des pas de retard du triac dans les hautes vitesses pour avoir une meilleure résolution.
Quant aux décrochages ils sont effectivement dus à l'absence de diode IR pour éclairer le mandrin, ce qui fait que le comparateur travaille vraiment en limite.... et bouffe parfois des pulses. Le circuit initial est plutôt prévu avec une sonde effet hall, ça me paraît plus "clean" comme système et ça me fait gagner une résistance

Mais j'attends ce capteur qui vient de Thaïlande

Le PID est réglé par défaut sur Mach3, je le trouve un peu "mou"... il va falloir que je touche un peu au terme P et I pour le booster au risque d'avoir des overshoots...

JP

 

[freedom2000]

Est ce que vous pensez que ce système serait "montable" sur une X2 ? En mettant un commutateur par exemple, d'un coté on garde la variation de vitesse via le potar en façade, de l'autre coté on bascule en asservissement auto.

Je ne connais pas la X2...

Mais ce montage peut se monter sur tout type de moteur universel alimenté en 220V AC

Je l'utilise sur une défonceuse chinoise qui a un variateur intégré. Pour l'instant je n'ai pas retiré le variateur d'origine et ça marche avec les deux en cascade

Donc a priori ça devrait marcher avec une X2


JP

 

[Anonymous]

Ok, je vais attendre que le projet soit finalisé et je vais essayé de le monter sur la mienne.
Par contre je suppose qu'il y a un pic à programmer ? Non ?

 

[freedom2000]

Ok, je vais attendre que le projet soit finalisé et je vais essayé de le monter sur la mienne.
Par contre je suppose qu'il y a un pic à programmer ? Non ?

oui mais ça je peux le faire !

Sinon je publierai le .hex pour ceux qui savent programmer les PICs

pour ce qui est de la compatibilité de la X2, il suffit de prendre un bête variateur à potentiomètre (celui d'un spot halogène par exemple) et de faire l'essai. Si ça marche alors ça marchera aussi avec mon montage !

JP

 

[Anonymous]

Pour la X2 le moteur, c'est certain est un moteur universel, 230v.
Par contre , je crois qu'il est alimenté en continu, via la régulation intégré de la fraiseuse, c'est pour ça que je posais la question , car il faudrait quand même que je puisse garder la protection en surintensité.
Bref je vais creuser la question

 

[freedom2000]

Pour la X2 le moteur, c'est certain est un moteur universel, 230v.
Par contre , je crois qu'il est alimenté en continu, via la régulation intégré de la fraiseuse, c'est pour ça que je posais la question , car il faudrait quand même que je puisse garder la protection en surintensité.
Bref je vais creuser la question

Oui, fais attention car mon système est fait pour le 220V... si ton moteur est alimenté en continu il faudrait virer toute la partie triac de mon schéma ce qui est faisable mais nécessite aussi des modifs de code.

JP

 

[horsot]

Pour le réglage du PID (de coefficients Kp Ki Kd) de manière empirique :
- Mettre Ki et Kd à zéro et choisir un Kp pour une oscillation pas trop importante. Plus Kp est grand plus le système sera rapide mais deviendra vite instable (oscillations). Un compromis est à trouver. Une fois fait l'asservissement est opérationnel mais il y a un dépassement (oscillations amorties) et une erreur de vitesse finale (erreur statique).
- Pour annuler l'erreur statique, il faut "jouer" sur Ki sans rendre le système instable. Plus Ki est grand plus le système se "souviendra" de l'erreur passé et essayera de l'annuler, c'est pour ça qu'une petite erreur statique sur un long temps peut être corrigé.
- Enfin pour limiter l'oscillation, le terme Kd permet au système de prendre en compte la tendance (pente) du système et ainsi limiter les oscillations.
Des itérations peuvent être faite pour paufiner le tout.

D'autres méthodes existent comme celle de Ziegler Nichols ou par identification du système en boucle ouverte...

Amuse toi bien

Xavier