Driver+moteur stepper pour un vérin pour simulateur

[Lebois]

Bonjour à tous ! Je travaille actuellement sur un vérin pour créer un simulateur de mouvement pour Simracing.
J'ai actuellement des moteurs act-motor :
Nema 34 6A/phase, 12Nm closed loop

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Avec leur driver HBS68H, 60V-6A (le tout pour 150€)

Et une alimentation 60V 20A 1200W.

Pour le moment, j'ai uniquement construit un vérin (il m'en faut trois). Mais sur les premiers tests, j'ai pu observer que le driver se mettait souvent en sécurité. Je soupçonne l'alim d'en être à l'origine. Et globalement, s'il faut prévoir une alimentation par driver, ça augmente pas mal la facture.

Or, je vois qu'act-motor propose un ensemble nema 42 28Nm (open loop), avec un driver dm2722 qui se branche sur secteur pour 260€. Le prix est bien supérieur, mais en plus de se passer d'alimentation, on a beaucoup plus de puissance.

Mes questions :
1) Est-ce que c'est bien un driver à brancher sur secteur ? (donc on économise une alim)
2) Est-ce qu'il n'y a pas de piège (genre en fait il faut un composant en plus, ou alors les capacités sont largement inférieures si je ne sais quoi)
3) On passe d'un closed loop à un open loop. Donc perte possible de position, d'un autre côté vu la puissance, il y a des chances qu'on ne perde pas la position. Qu'en pensez-vous ? Trop optimiste ?

 

[vres]

Je pense surtout que tu devrais déjà calculer le couple et la vitesse dont tu as besoin.

 

[Lebois]

à vrai dire, le plus sera le mieux... mais à titre de comparaison, les vérins openSFX utilisent des servos moteurs qui sortent 2,4Nm (7.4 en peak).

 

[vres]

à vrai dire, le plus sera le mieux..

Un pas a pas mieux qu'un servomoteur ? Je ne suis pas convaincu.

d'un autre côté vu la puissance

Le servomoteur sera probablement toujours le plus puissant.

 

[Lebois]

Oui oui le servo est évidemment largement meilleur. Mais le but ici est de développer un vérin plus économique...

 

[zed]

Si le couple est correctement dimensionné, regarde peut-être du coté de la vitesse et/ou accélération.
J'ai fait des essais avec le même type de moteur, il se mettait en défaut lorsque je démarrais trop vite (en gros, directement à 2000 tr/mn).
Si je démarrais progressivement, j'atteignais les 2800tr/mn sans problème...

 

[Lebois]

Si le couple est correctement dimensionné, regarde peut-être du coté de la vitesse et/ou accélération.

hm...intéressant ! Je ferai le test quand j'en aurai remonté un !

 

[vres]

Si je démarrais progressivement, j'atteignais les 2800tr/mn sans problème...

Oui mais avec quel couple.?
On ne sait pas la vitesse de rotation du moteur, c'est pourtant important, comment est-il piloté ?

 

[zed]

Oui mais avec quel couple.?

Aucune idée, mais c'est pour dire que la mise en mouvement demande un couple plus important. Donc démarrer avec un couple maximal (à faible vitesse), puis atteindre progressivement la vitesse désirée.

On ne sait pas la vitesse de rotation du moteur, c'est pourtant important, comment est-il piloté ?

Cette question m'est adressée ?

 

[Lebois]

le moteur est piloté en pulse/dir... à vitesse maximale. Plus j'augmente le délais entre chaque pulsation, moins le driver se met en sécurité.

 

[zed]

le moteur est piloté en pulse/dir... à vitesse maximale. Plus j'augmente le délais entre chaque pulsation, moins le driver se met en sécurité.

C'est donc bien un problème de vitesse et/ou d'accélération.

Tu es réglé comment en micro pas ?
Quand tu dis "vitesse maximale" c'est combien ?

 

[Lebois]

je dois bien me mettre deux ou trois fois la taille de pulsation minimale pour pas que ça plante...
J'ai essayé plusieurs réglage de micro-step... le problème c'est que plus le micro pas est petit, plus c'est lent...

 

[zed]

Ok, mais tu ne réponds pas aux questions...
C'est quoi ton réglage de micros pas ?
Et c'est combien de tour/min ton besoin réel ? (le mini au dessous du quel ce n'est pas acceptable pour ton application)

 

[big bloc]

bonsoir , de ce que j ai vu les gars prennent tjrs des AASD-15 (ce sont les moins chers et ils sont bien connus , je pense) en servo 750w , je crois, je doute que les pap suivent la cadence..
ça bouge pas mal quand même..
tu as à peine plus cher et tu as un vrai servo..

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[vres]

Cette question m'est adressée ?

non

je dois bien me mettre deux ou trois fois la taille de pulsation minimale pour pas que ça plante...

Mais un moteur Pas à Pas se contrôle en position et aussi en vitesse, il faut que le nombre d’impulsions et la fréquence soient cohérentes et pour atteindre des vitesses élevées, il faut faire des rampes d'accélération et de décélération.

 

[big bloc]

donc si je comprenrds ton raisonnement CNCSERV, on ne peux pas avoir la meme "reactivité "qu'un servo, enfin de ce qu on a en video ?

 

[vres]

Tout depend de la plage de vitesse mais c'est certain que le servomoteur est mieux adapté car il a un couple constant sur toute la plages de vitesse et a beaucoup plus de possibilités de réglage

 

[Lebois]

Pour commencer, merci de votre aide ! Vous ne répondez à aucune de mes questions, et en posez pleins d'autres x) C'est la preuve que j'y connais rien et que je pose les mauvaises ^^. Et du coup j'apprends pleins de choses, merci !

@big bloc le moteur que tu indiques, avec fdp et douanes, revient facilement à plus de 300€, le mien est à 150€ livré. Je le répète : le but est de faire un vérin moins cher. Evidemment, il sera moins performant. La question à laquelle ce projet répondra est : est-ce que ce sera quand même exploitable ? (au passage, rien ne m'empêche par la suite de remplacer mon stepper par un servo)

@zed Je vise les 100mm/s avec une vis à bille 1605. Un tour c'est 5mm, donc ça fait du 0,05s/tr, donc 1200 tr/min. Par contre le micro pas, j'ai vraiment essayé des choses très variables. Là le vérin est démonté, j'ai posté ici en vu de son remontage, donc je ne peux pas encore faire de tests... Si ça aide, je peux fixer le micro pas.

@CNCSERV tu aurais une piste pour les rampes en question ? Le code (basique) que j'utilise :

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[enguerland91]

De mon point de vue, dans ce type de réalisation il faut raisonner en terme d'accélération plutôt qu'en terme de vitesse.
La façon de caractériser par les fabricants les moteurs pas à pas d'une part et les servomoteurs d'autre part est bien différente. Un moteur PàP est caractérisé par son couple au démarrage et à vitesse lente, tandis qu'un servomoteur est caractérisé par un point relevé sur la courbe de rendement généralement là où il est maximum. A ce point correspond une vitesse et un couple donc une puissance disponible sur l'axe.
La bonne utilisation d'un servomoteur passe obligatoirement par l'acquisition de toutes les données fabricants concernant le courant maximum admissible avant démagnétisation des aimants puis par le courant maximal crête durant un temps très court puis par le courant maximal en continu à vitesse lente. A chacun de ces courants correspondent des valeurs de couple car le fabricant donne la correspondance.
Je crains qu'une fabrication de ces vérins en visant le moins cher possible ne donne satisfaction que durant un temps très court car visiblement "ça secoue"

 

[Lebois]

Je crains qu'une fabrication de ces vérins en visant le moins cher possible ne donne satisfaction que durant un temps très court car visiblement "ça secoue"

Oui et non...si je pars sur cette solution, c'est parce que j'ai déjà utilisé ces moteurs pour un 2 DOF (degré de liberté). (vidéo de démo). Du coup je veux monter ces moteurs sur vérins pour passer à un 3 DOF (quitte à utiliser 4 vérins). Sur le test que j'avais effectué sur un proto de vérin, ça supportait entre 50 et 70kg..

 

[vres]

,1200tr/min pour ces moteurs c'est beaucoup.
Sur Arduino il existe il me semble une librairie qui gère l'accélération.
@jpbbricole

 

[Lebois]

,1200tr/min pour ces moteurs c'est beaucoup.

Ce qui est certain, c'est qu'il va falloir exploiter ces moteurs au maximum

Sur Arduino il existe il me semble une librairie qui gère l'accélération.

Je vais regarder ça !

 

[vres]

Aussi avec une vis à billes 1605 1Nm = 130 Kgf

 

[Lebois]

Aussi avec une vis à billes 1605 1Nm = 130 Kgf

Et donc ?

 

[Lebois]

j'ai commencé à regarder la doc d'accelstepepr. Par contre au niveau de la longueur de pulsation, ils indiquent un valeur minimale de 20 microsecondes, ça me paraît beaucoup. Dans la doc du driver, on a ça :
For reliable response, pulse width should be longer than 10μs.

setMinPulseWidth()

void AccelStepper::setMinPulseWidth

(

unsigned int

minWidth

)

Sets the minimum pulse width allowed by the stepper driver. The minimum practical pulse width is approximately 20 microseconds. Times less than 20 microseconds will usually result in 20 microseconds or so.

 

[Lebois]

Bon le vérin est assemblé, mais les premiers tests sont catastrophiques, je ne retrouve pas les performances que j'ai pu avoir par le passé. J'ai écrit un code de calibrage : le vérin monte jusqu'à un switch, puis redescends à la moitié de la distance parcourue. Le vérin monte bien , mais la descente, plus rapide, le fait planter systématiquement, même avec une pulsation qui fait 70 microsecondes...

Je vais essayer de faire une conversion vers accel stepper...

 

[Lebois]

La librairie accelstepper est trop lente :/ J'ai essayé ce code basique avec pleins de paramètres différents, et j'obtiens toujours quelque chose de 10 fois plus lent que ce que j'ai en créant mes pulsations moi-même :

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[Doctor_itchy]

un stepper n'est pas adapté ! tu peu le faire monté plus haut en vitesse avec une "poulie damper" en gros un volant lourd sur l'axe moteur , l'inertie de celui çi permet en rotation de fluidifier et de monté plus haut en régime moteur avant décrochage , mais la masse en mouvement va grandement diminuer le "star/stop" il faut une courbe de freinage plus lente ! , et pour avoir un "star/stop" rapide il faut le moins d'inertie d'axe ! , donc c'est l'un ou l'autre avec un stepper , et meme un gros stepper n'en est pas capable !

tu dit upgrader plus tard , car 300€ le servo et 150 le stepper , mais c'est donc 3*150€ perdu sur les futur servo moteur ! autant economiser un peu et prendre les servo !

ou tu peu tenté les pas a pas "servo" avec l'ajout d'un encodeur , mais les drivers doivent etre capable de géré cela au final le cout sera proche du servo !

en général c'est du servo sur tout les simulateur "qui se valent" ! voir du dc brushed avec encodeur et drivers servo ça marcheras 100x mieux que tes pas a pas , et couteras moins cher que du brushless (mais la faut voir en occasion ! )

tu peu aussi faire un bras de levier via un réducteur a vis et gros moteur tri AC sur vfd + encodeur et crée le drivers toi meme

ou passer en hydraulique avec encodeur linaire ! la c'est le top , et en occasion le matos doit se trouver a bon prix

 

[Lebois]

@Doctor_itchy Je sais très bien que les steppers sont moins adaptés que les servos (300€, c'est sans la douane). Cependant ils ne sont pas non plus incapables. Mon simulateur 2DOF (roulis et tangage) était basé sur ces steppers, et c'était très correct. Donc oui ces vérins seront moins bien, mais ils ne seront pas forcément inutile. Je sais aussi qu'on ne peut pas avoir à la fois couple maxi et vitesse maxi, il faut trouver un compromis, et l'accélération nous y aide.
Au passage, je suis ton raisonnement sur le fait que l'argent que je mets dedans, c'est de l'argent en moins pour les servos. Mais je mets toujours mon travail à disposition des autres, donc ce n'est pas en pure perte (si ça aboutit).

Actuellement j'essaye d'implémenter le code d'accélération suivant. Il marche hyper bien, mais dès que je l'utilise dans mon code de calibration du vérin, ça met le driver en mode sécurité...

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