couple avec micro pas versus couple plein pas

[freedom2000]

Bonjour,

J'ai récemment réalisé ma première CNC et j'en suis fort content (voir détail ici : http://www.usinages.com/cnc-de-type-mra-amelioree-t6362.html)

Cependant j'ai essayé d'usiner du bois et j'observe des pertes de pas (non retour à 0, 0, 0 en fin d'usinage).

J'alimente actuellement mes moteurs en mode micro pas (au 1/8° de pas).
Je viens de lire ce document http://www.theme2009.fr/telechargement/contrats/moteur/ROSIER_Extrait_pour_site.pdf qui tend à prouver que le micro pas n'améliore pas la précision de la fraiseuse, mais par contre je n'ai pas vraiment compris si le micro pas peut réduire le couple de mes moteurs ce qui pourrait être une raison de perte de pas.


Merci de votre aide

JP

 

[MaX-MoD]

pas de gain en précision, en effet.
la perte de couple, pour moi ça dépend des cas, la résonnance des pas à pas pouvant fortement contribuer à leur décrochage est réduite par le micropas. ça dépend de la machine.

 

[mdog]

Dans l'absolu, le micropas réduit le couple, mais comme l'a dit Max-Mod, il y a un très fort gain au niveau de la résonance qui peut elle aussi faire perdre du couple (ou du moins provoquer des décrochages). Peut-être que tes moteurs ne sont tout simplement pas adaptés ou que la configuration de ton driver est mauvaise.

@+
Mdog

EDIT: Je viens de faire un tour sur ton site. J'ai vu que tu utilisais des moteurs pas à pas 1A/Phase avec la carte HobbyCnc, donc unipolaire, et si on tient compte du fait que tu utilises des tiges filetées comme transmission, il est tout à fait normal que tes moteurs ne produisent pas suffisamment de couple, ne cherche pas le problème viens très certainement de là . Le contrôle unipolaire produit un couple moindre que le bipolaire, déjà que 1A/Phase c'est très léger. De plus les transmissions par tiges filetée ont un très mauvais rendement et accrochent facilement.

 

[CNCSERV]

Pas mal le lien rosier, un document qui pourrai être dans la théorie des pas a Pas. A dégainer pour torpiller quelques idées reçues.

 

[phil916]

Dans ce cas pour le savoir je pense qu'un petit coup de bombe huile téflon (décathlon rayon vélo) sur les tiges filetées devrait vite améliorer le rendement et donc confirmer le problème ?!

 

[freedom2000]

Je viens de faire un tour sur ton site. J'ai vu que tu utilisais des moteurs pas à pas 1A/Phase avec la carte HobbyCnc, donc unipolaire, et si on tient compte du fait que tu utilises des tiges filetées comme transmission, il est tout à fait normal que tes moteurs ne produisent pas suffisamment de couple, ne cherche pas le problème viens très certainement de là . Le contrôle unipolaire produit un couple moindre que le bipolaire, déjà que 1A/Phase c'est très léger. De plus les transmissions par tiges filetée ont un très mauvais rendement et accrochent facilement.

Arghh... on m'avait dit que cette carte était "parfaite"... C'est vrai qu'elle ne gère que les moteurs unipolaires..

Donc je ne risque rien de passer à 1/2 pas ?
ça ne peut qu'améliorer les choses non ?

Je peux aussi monter encore un peu la sauce sur les moteurs qui sont réglés un peu en dessous de 1A... (960 mA)

En tout cas, merci de m'avoir confirmé que le microstepping réduisait bien le couple (en théorie)

JP

 

[romteb]

Je vais encore me faire brocarder mais je vais encore citer Le bon Dr Gecko

PS je vais le citer en anglais parceque la j'ai la flemme de traduire, je repasserai demain pour traduire parce que je pense que c'est assez interessant.(n'esperez pas avoir quelque chose de sensé avec un traducteur en ligne)

Do my motors produce more torque while microstepping or full stepping?

A.) It's a give and take kind of situation:

1) For the same peak current, a microstepped motor will have 71% (1/sqrt 2) the holding torque of a full-step drive. This is because motor torque is the vector sum of the phase currents. Advantage: Goes to full-steppers.

2) Most people want motors to turn, not just 'hold'. As soon a full-step driven motor turns, its torque drops to 65% of its holding torque. Where did the missing torque go? To resonating the motor is where. Motor manufacturers sometimes specify 'dynamic torque'; this is specified at 5 full steps per second. It is always between 60 to 65% of holding torque. Not mentioned is the horrible racket the motor makes at 5 full steps per second.

Microstepped motors do not resonate at low speeds, so no torque is invested in resonance. Microstepped motors keep all their holding torque while turning slowly. 65% for full-steppers, 71% for microsteppers. Advantage: By a hair (6%), goes to microsteppers.

3) Things get a little dicey as speed increases. Microstepping ceases to have any benefit above 3 to 4 revolutions per second. The motor is now turning fast enough to not respond to the start-stop nature of full steps. You can say the step pulse rate is above the mechanical low-pass frequency limit (100Hz or so) of the motor. Motion becomes smooth either way.

Simple drives persist in microstepping anyway above this speed. This means they still try to make the motor phase currents sine and cosine past this speed. A little problem with that and it's called 'area under the curve'. The area under the sine function (0 to 180 degrees) is only 78% of a square wave (full-step). Advantage: Goes to full-step again.

More sophisticated drives transition from sine-cosine currents to square-wave quadrature currents about then. Same as full-steppers. Advantage: Draw.

4) As speed increases even more, another really big problem crops up; mid-band resonance. This is the bane of full-steppers and microsteppers alike.

Maybe you have experienced it; the motor is turning 5 to 15 revs per second when you hear a descending growing sound from the motor and then it stalls for no good reason at all. Faster it's OK; slower it's OK, but not OK in that range. All you know is there is a big notch in the speed-torque curve. This is mid-band instability or parametric resonance.

Simple drives have no defense against this except to try not running the motor in this speed range. Better drives have circuitry to suppress this phenomena and it involves rate damping.

This is the equivalent of shock absorbers (rate dampers) on a car, without them a car bounces repeatedly. Imagine a washboard road surface in sync with this bounce; there would be sparks flying from the undercarriage in short order. With rate dampers the 'bounce' is suppressed to a single cycle. Mid-band compensation does the same with steppers.

5) More than any other type of motor, step motor performance is tied to the kind of drive connected to it. More than any other type motor, a stepper can be driven from very simple drives (full-step unipolar L/R) to very complex ones (microstepping full-bridge bipolar synchronous PWM mid-band compensated).

A demain pour la traduction

 

[freedom2000]

Dans ce cas pour le savoir je pense qu'un petit coup de bombe huile téflon (décathlon rayon vélo) sur les tiges filetées devrait vite améliorer le rendement et donc confirmer le problème ?!

Elles baignent dans l'huile mes tiges filetées.

Je peux confirmer qu'elles n'ont pas de point dur... Mais bon, il faut quand même "forcer" un peu pour faire avancer le charriot en tournant la tige entre les doigts...

J'avais déjà essayé de supprimer le mode "courant de repos réduit de 50 %" mais sans effet positif...

Il ne me reste que deux réglages : intensité et micro step... sino pas de sculpture sur bois...

JP

 

[freedom2000]

Je vais encore me faire brocarder mais je vais encore citer Le bon Dr Gecko

PS je vais le citer en anglais parceque la j'ai la flemme de traduire, je repasserai demain pour traduire parce que je pense que c'est assez interessant.

A demain pour la traduction

Par chance je comprends (bien) le british

Quand le bon docteur dit 1/racine(2) pour le couple des Micropas, je suppose que c'est lié (de près ou de loin) au pilotage "vectoriel" des moteurs en micro pas (voir pdf de mon premier post) et que le racine(2) est là pour un micro stepping de 1/2 ???

Sinon je ne pense pas avoir le décrochage de"milieu de bande" vu que j'usinais mon bout de bois à vitesse lente sur l'axe qui a décroché (axe des x). Par contre j'usinais en "balayage" avec des aller/retours sur l'axe des x donc changements de directions "sauvages" en début et fin de balayage...

En tout cas MERCI pour l'explication. Si tu as la flemme et si quelqu'un demande je peux aussi la traduire ! (mais là il est tard )

JP

 

[romteb]

Quand le bon docteur dit 1/racine(2) pour le couple des Micropas, je suppose que c'est lié (de près ou de loin) au pilotage "vectoriel" des moteurs en micro pas (voir pdf de mon premier post) et que le racine(2) est là pour un micro stepping de 1/2 ???

Tu sais moi je suis un prophète de la religion Gecko, essayer de comprendre la logique derrière les révélations du Dr Gecko serait un blasphème.

Sérieusement, non ce n'est pas en 1/2 pas, le couple en 1/2 pas varie en fonction de la séquence, et ce n'est pas un mode considéré comme du micropas mais comme un séquencage different, le micro pas en sine cosine qui nous interesse a un couple constant tout au long de la séquence et le couple ne change pas en fonction de la division du micropas.

Voila les diagrames de phase (Avec leur diagrame de timing respectif) du pas entier et micropas en sine cosine, la longeur du phasor (je sais pas si ca signifie quelque chose en francais, mais c'est les flêches quoi) donne une indication de l'intensité, donc du couple. (Avec leur diagrame de timing respectif)

Pas entier:

Et micro pas sine cosine (sinus cosinus en francais)

Pour repondre à ta question sur le 1/racine2 du texte au dessus, à partir des diagrames de phase je dirais que la relation entre le couple en micropas sinus cosinus et en plein pas peut être considerée comme la relation entre le coté d'un carré (micropas) et sa diagonale (plein pas), d'ou cette relation mathématique, c'est comme ca que je le vois.

A ce propos, tout ca n'est valable que pour le couple de maintient, à faible vitesse (jusqu'à 3 ou 4 tour par seconde), les micropas ont légerement plus de couple que le pas entiers parcequ'ils raisonnent moins, au dela de cette vitesse l'avantage s'inverse, voir le texte en mauve au dessus.

Sinon je ne pense pas avoir le décrochage de"milieu de bande" vu que j'usinais mon bout de bois à vitesse lente sur l'axe qui a décroché (axe des x). Par contre j'usinais en "balayage" avec des aller/retours sur l'axe des x donc changements de directions "sauvages" en début et fin de balayage...

Tes valeurs d'acceleration sont peut être trop élevées ou tes moteurs sous-dimensionnés

En tout cas MERCI pour l'explication. Si tu as la flemme et si quelqu'un demande je peux aussi la traduire ! (mais là il est tard )
JP

Oula va pas falloir que tu fasse des propositions comme ca malheureux , vu ma paresse je suis capable d'accepter, mais je vais m'en charger pour ce coup la.

 

[mdog]

Tu ne va pas nécessairement gagner du couple en demi-pas (à cause de la résonance comme l'a dit Max-Mod), mais tu peux toujours essayer, ça ne coute rien. Je pense que le problème vient surtout de tes moteurs qui sont vraiment très jutes pour ce type de transmission. La meilleur solution serait à mon avis de changer les moteurs, car même en changeant de transmission ils resteront vraiment justes pour usiner du bois. La carte HobbyCnc est bien je n'ai rien contre elle, elle a un excellent rapport qualité/prix donc ça reste un bon choix . Enfin, supprimer la réduction d'intensité n'a aucun intérêt puisque cette réduction se produit seulement après un certain temps d'inactivité du moteur, donc pas en utilisation.

@+
Mdog

 

[CNCSERV]

Personnellement je préfère le lien rosier et le lien d'Étienne qui sont un peu plus étoffé avec de vrai formule mais il faut travailler.
J'ai fait quelques tests (très facile) et a aucun moment je n'ai vu de baisse de performance en micropas.
Pour ce qui est des tests il sont en video voir lien dans ma signature.
Pour info avec les même moteurs, Drivers, courant, Tension, j'ai réussi a monter a 4700tr/mn en micropas et seulement 2700tr/mn en demipas.
L'explication est peut-être que le décalage généré a chaque pusle est moins important ce qui permet d'approcher le décalage fatidique du pas entier sans le dépasser.
Voir le lien Rosier avec plein de formules et l'excellent site d'Étienne avec des formules et des super graphiques vectoriels. Bon il faut travailler un peu mais cela vaut de coup de se creuser un peu la tête.

(au passage sur la vidéo regardez un peu la dynamique des moteurs PàP la structure de la machine n'encaisse pas a ce regime la)

 

[freedom2000]

Personnellement je préfère le lien rosier et le lien d'Étienne qui sont un peu plus étoffé avec de vrai formule mais il faut travailler.

Voir le lien Rosier avec plein de formules et l'excellent site d'Étienne avec des formules et des super graphiques vectoriels. Bon il faut travailler un peu mais cela vaut de coup de se creuser un peu la tête.

Jolie la vidéo.

Je n'ai pas trouvé le lien pour le site d'Etienne. Comme j'aime bien les formules, merci de me le faire passer

JP

 

[CNCSERV]

je ne pas faire de copier coller. Il s'agit du site aerofun.be il faut chercher theorie des moteurs pas a pas. Ce site est une mine d'or et je pense que l'on peut faire confiance.

 

[CNCSERV]

comme on peut le voir sur les 2 liens et comme la demontre ici max, le couple du moteur depend du decalage entre la position du rotor et la position magnetique.
Le couple est a son maximum quand le decalage est de 1 pas(comfirme par rosier).
En demi pas le decalage pour un pulse est plus important que pour un micropas. Le couple impulsionnel est donc plus important.
Je pense que la resolution ideale est celle qui produit un couple impulsionel legerement superieur au couple a fournir. P
ersonnellement j'aime bien le 1/8 il permet de ne pas monter trop haut en frequence donc de garder des largeurs d'impulsion suffisament large pour etre compatible avec certain driver, et garde un couple impulsionnel suffisant.