couple avec micro pas versus couple plein pas

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freedom2000

Compagnon
Bonjour,

J'ai récemment réalisé ma première CNC et j'en suis fort content (voir détail ici : https://www.usinages.com/threads/cnc-de-type-mra-amelioree.6362/)

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

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
 
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
 
phil916 a dit:
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 ?!
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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
 

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
 

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.



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

freedom2000 a dit:
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
Cliquez pour agrandir...

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.
 
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
 
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)
 

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
 
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.
 
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.
 
J'ai encore trouvé ce pdf (en anglais) qui donne de bonnes explications sur les relations couple/micropas http://www.designnews.com/file/401-click_here_.pdf

En particulier l'explication entre le full step et le 1/2 step est particulièrement claire.

Par contre j'ai du mal à saisir la généralisation au 1/64 de pas et je comprends mal pourquoi le courant moyen sur les phases reste à 1,4A... J'aurais dit 1A ...

Mais on progresse dans la compréhension !

Voici le lien du site d'Etienne : http://www.aerofun.be/modules/wfsection/article.php?articleid=23

JP
 
freedom2000 a dit:
je comprends mal pourquoi le courant moyen sur les phases reste à 1,4A... J'aurais dit 1A ...
Cliquez pour agrandir...
Car il y a deux bobines
ia^2 + ib^2 = 1^2 + 1^2 = 2 = Irms^2
=> Irms = 1.4A

ça a l'air bien comme doc, je vais la lire je pense.

PS: ils ont comparé une méthode de contrôle, pas les performances d'un même moteur selon ces méthodes. Ils brident les performances du moteur an pas complet et micropas en utilisant un courant nominal plus faible. Le mode 1/2 pas est donc valorisé lors de ces tests.
 

La résultante à 1,414 A est compréhensible pour du plein pas masi pas pour du micro pas "circulaire" ou sine/cosine.

Voir également ce document qui est fort bien fait et démontre qu'en sine/cosine le "module" du "phasor" (vecteur de force en "bon français") serait de 1 pour une intensité de 1A (en circular path): http://www.zaber.com/wiki/Microstepping_Tutorial

Il ne pourrait jamais être de 1,4A en continu ...

JP
 
MaX-MoD a dit:
Ah?

tu nous montre tes calculs?
Cliquez pour agrandir...

Ben voila ce que j'ai trouvé de plus parlant :

http://www.zaber.com/wiki/Microstepping_Tutorial

Voir Microstepping - square path Microstepping - circular path
Les deux dessins parlent d'eux mêmes
circular path = 100% sur une phase (1A dans mon cas)
square path = 140% max (dans les coins !) = 1,4A max mais pas tout le temps

J'ai aussi regardé ce que fait mon controleur de moteurs sur la carte hobbyCNCPro.
Le datasheet est ici : http://www.google.fr/url?sa=t&sourc...GiRm9v6CYJfD6nvOQ&sig2=1op3njJKGFGIb83B-2oxgA

au delà du fait que sa lecture est "passionnante" on y trouve que ce driver peut piloter en circular path ou en square path selon les configurations de pattes (M1, M2 et M3)
J'ai demandé sur le forum HobbyCNC comment travaille la carte en focntion des jumpers de sélection des modes de micro pas...
Je vous en dis plus dès que j'ai la réponse

Le micro stepping finira par ne plus avoir de secrets pour nous

JP
 
Attention!

le courant (je viens de le comprendre bien en fait) écrit sur les moteurs pas à pas In (en A/phase) n'indique pas le courant maximal que supporte la bobine
Si on suit http://www.designnews.com/file/401-click_here_.pdf, le courant par phase donné dans les docs des moteurs peut être supporté par les deux phases en même temps

Ce que compte dans le calcul du couple, c'est la norme du vecteur courant. Cette norme est non seulement proportionnelle à la puissance résistive (pertes cuivre) mais aussi proportionnelle à la densité de champ magnétique (et donc, au couple). Donc, si une des phases du pas à pas est alimentée à √ 2 = 1.41 fois l'intensité nominale In et l'autre est traversée par un courant nul, il n'y a aucun risque de saturation magnétique (éventuellement desaimantation du rotor=destruction) ou de surchauffe
ce qui veut dire que si on alimente un pas à pas 3A/phase avec un driver microstep "3A max", on exploite pas le pas à pas au max de sa puissance!

Ben oui, la norme du vecteur courant ne sera pas √(In + In) = 4.24 mais In = 3!
Donc on ne peut atteindre que 3/4.24 = 71% du couple dispo en pas complet.

Donc la hobbycnc n'est pas faite pour contrôler des pas à pas de 3A/phase, mais pour des pas à pas de 2.12A/phase, puisque les SLA74xx ont un maximum de 3A.

à partir du moment où on fait ces calculs, pas étonnant (en gardant la même intensité maximale) que le microstep fournisse moins de couple que le pas complet.
Pour un même moteur, il faut donc un driver "plus costaud" en micropas qu'en pas complet, pour tirer les même performances des moteurs.

CQFD.


ps:
freedom2000 a dit:
J'ai demandé sur le forum HobbyCNC comment travaille la carte en focntion des jumpers de sélection des modes de micro pas...
Cliquez pour agrandir...
circular path uniquement.
les jumpers sélectionnent le nombre de micropas.
 
Bonsoir.

je vois que vous ne parlez que de l'intensité, il faut aussi choisir une tension d'alimentation proche de la tension max de la carte.
 
maitrefred a dit:
Bonsoir.

je vois que vous ne parlez que de l'intensité, il faut aussi choisir une tension d'alimentation proche de la tension max de la carte.
Cliquez pour agrandir...

oui c'est vrai (et c'est fait )

JP
 
MaX-MoD a dit:
Donc la hobbycnc n'est pas faite pour contrôler des pas à pas de 3A/phase, mais pour des pas à pas de 2.12A/phase, puisque les SLA74xx ont un maximum de 3A.

.
Cliquez pour agrandir...

Pas tout à fait sûr de ça.. Le SLA est donné pour une intensité max de 3A par phase

il suffit de regarder cette documentation technique http://www.allegromicro.com/en/Products/Design/an/2821003.pdf
où l'on voit page 30 :
- la puissance dissipée = 2 * R*I^2 (le facteur deux prouve qu'il y a bien deux circuits mosfet indépendants capables chacun de fournir l'intensité max de 3A)
- ceci est confirmé page 31 : The SLA7070M series is designed as a multichip, with separate power elements (MOSFET), control IC (MIC), and sense resistance.

donc pour moi la carte hobbyCNC est bien capable de gérer un moteur 3A unipolaire à son intensité max de 3A par phase

JP
 

Pas d'accord là non plus

N'ayant pas encore obtenu de réponse sur le forum HobbyCNC je viens de regarder comment est câblé le SLA7078 sur la carte...
Voici un extrait de la carte vue côté cuivre (enfin surtout du côté opposé aux composants... parce que le côté cuivre pour un double face n'est pas une référence !)



J'ai repéré les jumpers J1, J2 et J3 de la carte qui sont reliés soit à la masse soit à une résistance de pull up

On voit que ces jumpers vont directement aux pattes 9, 8 et 7 du circuit SLA ce qui correspond aux commandes logiques des micro steps (les signaux M3, M2 et M1 du SLA7078).

J'en déduis (mais j'attends confirmation de hobbyCNC himself) que la carte hobbyCNC peut piloter en mode circular path mais aussi en mode square path

ça devrait me permettre de récupérer un peu de torque si je mets les jumpers dans la position suivante :


M3 = J1 jumper on
M2 = J2 jumper off
M1 = J3 jumper off

On notera que cette configuration correspond bien à la configuration proposée par HobbyCNC pour le 1/2 pas... Ils ne sont pas fous chez HobbyCNC (mode offrant le plus de torque)

Il existe donc une configuration non documentée de la carte :
le demi pas en mode "circular path" (plus doux mais moins de torque)


M3 = J1 jumper on
M2 = J2 jumper off
M1 = J3 jumper on

et une dernière (inutile) le mode plein pas circulaire... tous les jumpers on


Bien sûr les autres configurations pilotent les moteurs en 1/4, 1/8 et 1/16 de pas en mode sine/cosine circulaire (le SLA ne faisant pas autrre chose sur ces modes)

CQFD ??? ou je me plante quelque part ???


Je résume pour ceux qui n'ont pas suivi (et pour moi sinon j'aurai oublié d'ici demain ) :
- alimenter avec la tension max de la carte
- monter la sauce à l'intensité max (1A) par phase avec le potentiomètre de réglage
- passer en mode 1/2 pas "square path" (gain de 40% de couple sur 50% des steps ... soit 20% en moyenne de couple en plus par rapport aux autres configurations de micro pas)
- mais des résonances un peu plus fortes qu'en 1/4 de pas...

Essayer et retenter la gravure sur bois

JP
 
je suis déçu... Dave Rigotti (Mr HobbyCNC) ne veut pas répondre...

Il me recommande juste de passer en 1/2 pas et de changer mes vis sans fin...

Mais il ne veut pas débattre du fonctionnement de sa carte...

Dommage ... je ferai sans lui

JP
 
Je pense que tu as bon pour le circular path.
J'avais zappé, j'ai l'ancienne hobbycnc qui n'utilise pas le même SLA
Je vérifierai quant même quant je l'aurai sous les yeux


Mes explications n'étaient pas assez claires : la sortie maximale du SLA est de 3A.
Pour un moteur 3A/phase elle devrait être de 3*1.41 = 4.23A en micropas ou demi pas pour avoir le même couple qu'en pas complet.

En pas complet les deux phases du moteur sont alimentées ensemble, donc la norme du vecteur courant qui traverse le moteur est bien de Im = 4.23A :
Ia = Im*cos( Θ )
Ib = Im*sin( Θ )
En pas complet, pour Θ = 45°, Ia = Ib = 3A = Im * √(2)/2 => Im = 3 * √(2) = 4.23A

En micropas maintenant, Θ = 0° =>
Ia = Im * cos(0) = Im = 4.23A
Ib = Im * sin(0) = 0A

Ou j'ai fait une ânerie?
 
MaX-MoD a dit:
En pas complet les deux phases du moteur sont alimentées ensemble, donc la norme du vecteur courant qui traverse le moteur est bien de Im = 4.23A :
Cliquez pour agrandir...

Tu es sûr, je pensai que c'etait en demi-pas que les deux phases etaient alimentées en même temps ?

Je pense qu'il est important d'avoir un couple le plus contant possible pour eviter les vibrations.
 
CNCSERV a dit:
Tu es sûr, je pensai que c'etait en demi-pas que les deux phases etaient alimentées en même temps ?

Je pense qu'il est important d'avoir un couple le plus contant possible pour eviter les vibrations.
Cliquez pour agrandir...
En fait les deux sont possibles, soit les deux phases soit une phase en pas complet, et en demi-pas, c'est un coup une phase, un coup les deux.
Cette discussion est très intéressante, j'ai pas tout suivit mais il va falloir que je relise tout ça avant de me lancer dans mon prochain projet de driver en microstepping ^^.

@+
Mdog
 
tout est dit

En alimentant les deux phases (ex: les deux à 3A) c'est le mode qui donne le plus de couple (par rapport au cas où une seule phase est à 3A)
 
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