Circuit masse/terre sur boitier de commande Protoneer Raspi

[zenographie]

Bonjour

Je suis en train de câbler le boitier de commande d'une petite cnc portique (Isel / charlyrobot revenue des enfers).

Le "cerveau" dudit boitier est une carte Protoneer pour Raspberry pi (3B+ en l'occurrence). Comme il s'agit de ma toute première incursion dans le domaine de l'usinage, je me sur-documente sur certains points, et souffre de totales méconnaissance sur d'autres... c'est une constante des apprentissages.

La question que je me pose : puis-je mettre directement tous mes points "gnd" à la masse du châssis (également reliée à la terre du réseau électrique d'ailleurs, via un filtre secteur conséquent). En l'occurrence les gnd des sorties de la protoneer, le négatif des alimentations 5Vcc (raspi), du 24Vcc drivers/steppers et du 20/100Vcc du moteur de broche ?

En théorie, la réponse est "oui" -en pratique aussi d'ailleurs. Mais j'ai lu des trucs totalement contradictoires et parfois chamaniques concernant les conséquences néfastes des boucles de masse, rayonnements parasites etc sur certaines entrées des protoneer (entrées des fins de course et du capteur notamment), avec pour conséquence le plantage de la cpu. Comment ont fait les autres propriétaire de ces cartes protoneer ?

En complément d'information, les torons de sortie de la protoneer, de sortie des drivers vers les moteurs pas à pas, des capteurs de position et fins de course sont tous physiquement séparés et éloignés pour éviter les couplages, et tous chokés par un tube ferrite conséquent (si ça ne sert à rien, ça ne peut pas faire de mal non plus). Les points de raccordement gnd au chassis, s'ils sont adoptés, seront câblés en étoile à partir d'un point de raccordement commun et unique.

Avec mes remerciements
Zen

 

[albatros_del_sur]

Bonsoir,
Oui tu peux relier toutes tes masses, mais en 1 seul point qui sera relié à la terre. Il faut surtout éviter de faire des boucles dans lesquelles des tensions parasites pourraient, être induites. Donc attention aux fils blindés qui pourraient être reliés aux 2 extrémités ce qui est fortement déconseillé.

 

[vres]

Ne pas confondre masse qui est toute parties conductrice et blindage des conducteurs
En CNC ou on est surtout sensible aux hautes fréquences, on raccorde les blindages des 2 cotés. Ill n'y a pas de ronflette en CNC.

De même il faut faire la différence entre les conducteurs qui perturbent comme les moteurs et les conducteurs sensibles aux perturbations.

le gnd est le zéro volt, c'est ni une masse ni une terre, c'est un conducteur actif.

En revanche le gnd, la masse et la terre doivent être au même potentiel, donc oui il faut raccorder les gnd a la masse.
Souvent sur les alimentations on mets le gnd à la masse par un petit pont entre la terre et V-.

 

[zenographie]

Merci à tous deux pour cette confirmation
@CNCSERV Oui, je fais bien le distinguo entre référentiel 0V, masse et terre, mais ce rappel est toujours salutaire :- )

Donc équipotentialité et câblage en étoile comme j'avais l'intention de le faire. Disons que d'après ce que j'avais compris, les entrées des gpio de la carte protoneer (de l'Atmel embarqué devrais-je dire) seraient un peu trop sensibles aux transitoires. Au pire, j'ajoute 100nF et une ferrite en by-pass, en dernier ressort.
@Albatros Aucun fil n'est blindé, tout est réalisé en mode "câblage électrotechnique", avec ségrégation des torons selon la nature des fils : puissance, signaux, alims etc. Il n'y a pas de masse indépendante à proprement parler puisque toute l'électronique se situe dans un même boitier métallique. Mais effectivement, votre remarque a du sens. Souvenir désagréable d'une liaison RS422 "blindée" avec un appareil distant affecté par un énorme défaut de mise à la terre (et pas de différentiel de ce coté). Les résultats étaient assez... exothermiques et électronivores.

J'achève mon câblage demain, j'espère pouvoir voir tourner mes "pas à pas"
Merci encore
Zen

 

[albatros_del_sur]

Oui on ne traite pas de la même manière les signaux forts et les signaux faibles. Les séparer est une bonne chose, mais quelques fois un blindage est nécessaire pour empêcher les perturbations entrantes ou sortantes.
L'excès en tout étant nuisible il n'y a pas obligation d'en mettre d'office juste quand c'est indispensable.

 

[gustavox]

Salut,

Je te conseille la chaîne jipihorn sur youtube, j'y avais vu pas mal d'infos sur les "boucles de masse"

Cdt Gus

 

[vres]

On n'est pas en sono, je vais retrouver le document sur ce site sur blindage et masse. Les blindage au même endroit il ne faut surtout pas. La mise a la masse des blindages doit se faire a la sortie du câble.

 

[Jmr06]

Je te conseille la chaîne jipihorn sur youtube, j'y avais vu pas mal d'infos sur les "boucles de masse"

En audio, on s'intéresse aux perturbations de quelques mili-volt à des fréquences inférieures à 20kHz. Le couplage magnétiques avec les courants d'alim peut générer ce type de perturbation, donc on fait attention aux boucles de masse.
Sur une CNC, même sur les circuits capteurs, on a une immunité de plusieurs centaines de mili-volt. Et les transitoire des circuits de découpages génère des fréquences bien plus hautes. Aucune crainte vis à vis des boucles de masse.
Peut-être s'il y avait un capteur analogique avec de faibles tensions, il faudrait faire attention à son câblage de masse, mais je ne pense pas que cela existe sur un CNC.
Faut pas s'inspirer d'un domaine pour un autre sans avoir une bonne conscience des ordres de grandeur.

Ceci dit, la chaîne de Jipihorn est super et le bonhomme est compétent. Il a les idées claires dans ce monde de l'audio où les idées les plus farfelues circulent.

 

[vres]

quelques liens :

CEM | Forma TIS

Blog sur l'électricité

blog.formatis.pro

MASSE, TERRE ET RONFLETTES

essais gratuits, aide aux devoirs, cartes mémoire, articles de recherche, rapports de livres, articles à terme, histoire, science, politique

studylibfr.com

Est-il nécessaire d'utiliser un câble blindé entre un variateur et un moteur ? | Schneider Electric France

https://www.usinages.com/attachments/servo-drive-installation-best-practice-pdf.347450/

LA COMPATIBILITE ELECTRO-MAGNETIQUE

Bon tout ça c'est pour les puristes, des machines fonctionnent très bien sans aucun blindage.

 

[coredump]

Disons que tu n'as jamais eu a faire passer une certification CEM a une machine sans blindage

En analogique faible signaux ca fait longtemps qu'on a résolu le pb des boucles de masses en passant en différentiel.

 

[Jmr06]

Petit complément pratique, pour une CNC, je dirais les règles de base suivantes :
- De manière générale, comme pour tout ce qui est numérique ou puissance, il faut relier toutes les masses à tous les endroits possibles de manière à avoir un réseau d'équipotentialité efficace.
- Le zéro volt, alim et signal d'un capteur doit faire partie d'un même câble.
- De même, même câble pour le fils d'alim d'un moteur.
- de manière générale, un fil qui amène du courant doit avoir son fil de retour de courant qui suit le même chemin.
- Et si un câble est blindé, son blindage doit être à la masse des 2 côtés.
- Perso, je ferrai attention au VFD. Je placerais un filtre CEM sérieux sur l'arrivée 230 s'il n'y en a pas déjà un dans le VFD. Et je blinderais le câble de sortie vers la broche, s'il doit circuler proche des câbles capteur. Le problème principale sur les CNC, ce sont les perturbations conduites de ces VFD.
- je ferrais aussi attention à la liaison USB entre ordi et carte de contrôle : l'ordi doit être à la même masse que la carte. Si besoin, rajouter des ferrites à clipser sur le câble mais normalement il doit déjà y en avoir.

Avec ces précautions de base, normalement on ne devrait pas avoir de problème.

Peut-être que des spécialistes complèteront ces règles ?

Pour info, le câblage en étoile des conducteurs de terre ( le PE vert/jaune) , c'est pour l'installation électrique du bâtiment. C'est ce qui permet de mesurer l'impédance de mise à la terre. Rien à voir avec la machine.

 

[Jmr06]

Disons que tu n'as jamais eu a faire passer une certification CEM a une machine sans blindage

Ben mois si. Enfin, pas des CNC, mais des machines spé.
Et ce qui nous em..dait, c'étaient les variateurs, même les Schneider et autres. Alors les chinois, avec leur filtres symboliques en entrée, je n'ose pas imaginer.
Les commandes moteur servo ou pas à pas cela allait à peu près.

 

[gaston48]

Peut-être s'il y avait un capteur analogique avec de faibles tensions, il faudrait faire attention à son câblage de masse, mais je ne pense pas que cela existe sur un CNC.

Bonjour,
Cela existe sur les anciennes CNC dont les asservissements boucle vitesse n'étaient possible qu'avec de l'analogique .
Avec une tachy analogique sur les servo-moteurs et des amplis nécessitant une commande en +/- 10 V

Ici les précautions à prendre concernant l'installation d'un drive Bosch :

 

[Jmr06]

du 6 carré pour le ground d'un capteur, ils ne rigolaient pas chez Bosh !

Donc apparemment, câblage séparé de la masse du capteur et blindage du câble à une seule extrémité côté commande.

C'est ce qu'on faisait sur les machines biomédicale (début de ma carrière, il y a ... beaucoup d'années) où on avait des signaux de moins d'1 mV.
Mais bon, je pense que ce n'est plus d'actualité. Maintenant les signaux seraient converti en différentiel et amplifié sur le capteur lui-même. On ne s'ammuserait pas à faire circuler de si petit niveau.

Des tachymètres analogiques, c'est toujours utilisés sur les CNC modernes ?

 

[vres]

Disons que tu n'as jamais eu a faire passer une certification CEM a une machine sans blindage

Ou plutôt elle n'existaient pas quand les machines ont étés fabriquées.

Ceci dit pour trouver un câble normalisé pour détecteur blindé, tu vas chercher longtemps. Si tu prends des câbles puissances pour servomoteur AC, ils ne sont pas toujours blindés. Il n'y a que pour l'éléctroche que c'est presque indispensable et encore !!!
Un moteur Pas à Pas c'est max 80V avec une fréquence de découpage < 20kHz et un courant lisé par l'inductance du moteur, ça perturbe vachement

Des tachymètres analogiques, c'est toujours utilisés sur les CNC modernes ?

Sur les anciens Servomteur AC il y avait des résolveurs 100% analogique, il fallait de 3 paires blindés par paires.

 

[Jmr06]

Ha oui, j'ai connu ça.
Quand j'étais gamin, j'avais récupéré une girouette qui fonctionnait avec un synchro-resolver. J'ai mis du temps à comprendre comment cela marchait !
Une fois compris qu'il fallait l'alimenter en alternatif, c'était magique, l'aiguille reproduisait la position de l'aimant de la girouette. Sans aucun effort sur la girouette et sans contact mobile. J'étais heureux d'avoir remis en route ce déjà vieux machin à l'époque, mais il m'avait fallu 2 ans pour comprendre, récupérer les info, faire la bidouille d'alim. Il n'y avait pas internet, et adolescent on ne s'y prenais pas forcément bien pour avancer vite.
Mais bon, c'était une autre époque.
A titre professionnel, je n'ai connue cela qu'une fois, pour les déposer et les remplacer par des roues codeuses, dans un marché de rénovation.

 

[gaston48]

câblage séparé de la masse du capteur et blindage du câble à une seule extrémité côté commande.

Non, ici il s'agit du câblage de la commande analogique +/-10 V issue du DAC (14 bits) de la CN, donc avec sa propre alim,
vers l'ampli Bosch (classe D) qui lui dispose de ses propres alims aussi, dont une de grosse puissance.
la tachy, c'est un générateur flottant, il suffit de tout blinder. Les règles optique sont analogique aussi dans une certaine mesure
mais sous les alim de la CNC, donc un montage diff et un blindage suffit.

 

[Jmr06]

Ok, je n'avais pas compris à quel niveau se situait ce montage. On comprend mieux le 6 carré du coup.

Les règles optiques analogiques ? Celles que j'ai ont des portes logiques dans le capteur. Mais bon, on ne va pas polluer le post pour cela.

 

[gaston48]

Les règles optiques analogiques ?

Heidenhain sin/cos

 

[zenographie]

Bonjour à tous, et merci à tous les contributeurs.

Le câblage étant une activité fastidieuse, sans grand intérêt intellectuel mais hélas assez chronophage, je n'ai pu répondre à chacun. La corvée est achevée

https://wiki.electrolab.fr/images/a/a9/Commande_drivers_2.jpg

Concernant la CEM, j'avoue que la conformité de ma CNC était le cadet de mes soucis. Je craignais surtout que des équipements extérieurs ne viennent traumatiser le fonctionnement des "pas à pas" (sans entrer dans les détails, il arrive que la salle "bidouille" soit généreusement baignée dans un bain électromagnétique assez violent, situé, selon mon humeur, entre 3MHz et 10 GHz avec des puissances diverses)

Toujours est-il que la Charly est revenue à la vie, après une vissabillectomie et son remplacement, une éviscération de son électronique d'origine -et son remplacement- quelques débillages débiles et rebillages acrobatiques https://wiki.electrolab.fr/images/0/0d/Setup_sur_table.jpg
Merci encore à tous !

 

[vres]

Le câblage étant une activité fastidieuse, sans grand intérêt intellectuel

Il n'y a pas que le travail intellectuel qui procure du plaisir, le travail manuel aussi Le travail manuel lui il reste.
Le travail manuel n’empêche pas de faire travailler le cerveau, un petit coup d'oeil et on voit qu'il manque le commun des Enables.

 

[zenographie]

:- ))
je ne parlais que du câblage... pas des activités manuelles en général ...
Le commun des enable n'a pas été oublié (merci de l'avoir signalé), il est ignoré. EN+ est seul activé (ce qui m'a, au début, plongé dans un océan de perplexité quant à l'utilisation des params $2 $3 et $4)

Amicalement
Zen