Interface de puissance Electronique pour moteur PaP

  • Auteur de la discussion CKL
  • Date de début
C
CKL
Apprenti
22 Août 2007
227
Oberhaslach (67)
  • Auteur de la discussion
  • #1
Bonjour:

Le but premier de cette démarche est de partager un objectif personnel que je me suis fixé, et qui, de toutes les façons allait me demander une certaine rigueur pour arriver à mes fins.
D’autres part, il y a tellement de points techniques que je ne maîtrise pas, mais je suis prêt à ajouter la première pierre à cet édifice, et je me dis, que si chacun, avec ses spécialités, apporte sa petite contribution
- électronique
- électrotechnique
- mécanique
- de placement routage
- de connaissance des composants
- de Mach 3
- ….
nous ne devrions avoir aucun problème à arriver à cet objectif fixé.
Cela prendra le temps nécessaires, et les étapes principales ne devront pas être négligées.

Si vous souhaitez participer à cette aventure, vous êtes les biens venus, quelque soit votre niveau.
Tout le monde doit pouvoir profiter de cette démarche….en premier moi-même

D’autre part, par rapport à des démarches similaires disponibles sur le Net, ou l’on nous propose souvent de récupérer des cartes toutes faites, souvent à l’origine d’un seul auteur, je vous propose ici de se mettre à plusieurs pour réaliser cette même tache.

Remarque : Une initiative similaire a été commencée sur ce forum, et j’ai essayé de contacter plusieurs fois l’auteur, mais j’ai l’impression que cette démarche semble avoir été abandonnée.

Ceci est le point de référence pour la réalisation de cette interface.
Toute modification importante sera réferencé dans ce sujet ou à travers le document word en attachement


Mise à jour du document le 30/11/2007: Révision 2


Pour des questions de facilité de rédaction du cahier des charges, le projet a été transféré sur : http://papsi.origo.ethz.ch/

:tumbsupe:

Christian Voir la pièce jointe Interface de Puissance Pour PaP.doc
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
bien, bien, c'est propre comme projet tout ça :-D

Ce que j'en pense:

Les chips Allegro ne sont pas assez puissants. 1A5 est trop faible pour des pap un peu coupleux.
De plus ils sont chers et difficilement disponibles en général.

4. Questions/Réponses

Le cahier des charges avec les contraintes Couple/ Ampère est-il suffisant ?
Réponse :
à mon sens non. 3A est un minimum semble-t-il pour être à l'aise, et pouvoir mettre des pap assez puissants (>2Nm) et rapides
je suis resté bloqué sur les 1E5 du chip allegro :roll:
7A c'est assez pour pas mal de pap, même les costauds.
on peut de toute façon augmenter/diminuer cette valeur en changeant les transistors MOS, au plaisir!
PS: 24V c'est un peu peu par contre^^
chez ON des MOS à 47A 60V sont à moins de 1$, et en 100V à 1.6$... y'a de la marge :-D

Est-il judicieux de partir sur un composant cœur « Microstepping Driver » style Allegro, ou serait-il préférable de réaliser cette fonction avec un PIC ?
Réponse :

oui et non. si on part sur une bonne base en programmation des dsPIC, on peut même faire du "vrai" microstep avec entrée encodeur, ou du contrôle vectoriel (en gros contrôler le couple et non l'intensité qui parcours les bobines), même si les gains sont nuls ou presque en pap.


Comment répondre au problème de la disparition du port parallèle sur PC ?
Réponse :

les cartes InterpretCNC et autres qui sont basées sur une etrée série ou USB on de plus en plus de succès mais restent à un prix non négligeable (~100€)
à savoir qu'il y a des projets Open Source d'interpolateurs à base de FPGA qui émergent sur CNCZone, avec port USB notemment.


La question qui tue : Bien que sujet principal est de vouloir partir sur une solution moteur Pas à Pas, pour une question de simplicité et de facilité de mise en œuvre, quelles seraient les raisons techniques qui pourraient nous détourner de cette initiative ?
Réponse :

les contrôle d'un servo DC nécessite 2 fois moins de MOS+drivers (et donc de sorties PWM): coût de la partie puissance diminué, mais ça ne ratrappera pas la démultiplication qui sera nécessaire...
De plus, ils ne souffrent pas des pertes de pas, des vibrations etc inhérentes aux pap.


Une autre question qui tue : Que penser d’une solution basée sur des moteurs brushless (Moteur synchrone à aimant) avec Capteur resolver.
Réponse :

On trouve des servos AC 1KW+ à moins
de 50€ sur eBay, mais rien pour les contrôler par un amateur.
les contrôleurs associés s'arrachent généralement à plus de 300€ suivant les modèles.
c'est mon but, à terme, de pouvoir contrôler les moteurs AC avec un dsPIC30F2010, mais ce n'est pas facile. c'est même complexe.
Notez que les servos AC souffrent aussi des problèmes de "faible" couple.
mais dans le cas d'un servo 1KW on a souvent dans les 10Nm en pic.

Les capteurs resolvers qui fournissent une tension sinusoidale en fonction de la position du moteur ne peuvent pas être utilisés en CN.
pour les faibles vitesses il peut y avoir de grosses erreures de mesure.
 
S
Sanson
Apprenti
10 Juin 2007
217
MaX-MoD a dit:
bien, bien, c'est propre comme projet tout ça :-D
:smileJap:

CKL a dit:
Le cahier des charges avec les contraintes Couple/ Ampère est-il suffisant ?
J'ai quelque peu décroché de ce domaine ..... (Mais j'y ai été très pointu)

Il y a des choses que je ne maîtrise plus, mais d'autres où j'ai encore une certaine expertise.

On peut survolter les moteurs PAP.
La limite théorique étant leur isolation électrique (au moins 1 KV)
La limite pratique étant nettement plus basse.

Plus que l’intensité max que l’on peut driver, la tension max est plus intéressante.

Pour des raisons que je ne développerais pas ( C’est relativement complexe et vient plus d’une très bonne connaissance du domaine que d’un savoir)

Le fait d’élever la tension d’un moteur augmente le couple disponible
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
Sanson a dit:
On peut survolter les moteurs PAP.
La limite théorique étant leur isolation électrique (au moins 1 KV)
La limite pratique étant nettement plus basse.

Plus que l’intensité max que l’on peut driver, la tension max est plus intéressante.

Pour des raisons que je ne développerais pas ( C’est relativement complexe et vient plus d’une très bonne connaissance du domaine que d’un savoir)

Le fait d’élever la tension d’un moteur augmente le couple disponible
Le couple est proportionnel à L'intensité. c'est dù aux propriétés du magnétisme, et du champ induit par un bobinage.

La vitesse max augmente avec la tension d'alimentation.
C'est dù au temps de montée de l'intensité dans la bobine (enroulements du stator) et à la force contre électromotrice crée par la rotation du rotor, plus la surtension est grande, plus l'intensité d'utilisation est atteinte rapidement, et donc le couple utile atteint; la force contre électromotrice (FCEM) est proportionelle avec la vitesse de rotation, et elle vient se soustraire à la tension d'alimentation.

le phénomène de "vitesse max" traduit <FCEM = tension d'alimentation> (=> plus de courant créé dans la bobine)
La perte de couple à haute vitesse est dù à une augmentation de la FCEM avec le couple (cela vient de la convertion énergie électrique FCEM*Intensité = Couple*vitesse de rotation)


théoriquement, si on alimente un pap avec une source de courant constant "parfaite" (c'est à dire qui peut fournir une tension infinie) la vitesse de rotation max est illimitée (si on ne tient pas compte du fait que les roulement rendront âme rapidemement^^)

Comme le dit Sanson la tension d'alim des pap est aussi très importante :wink:

mais prendre des IGBT 400V pour alimenter un stepper à 50€ direct EDF c n'est pas vraiment une bonne idée...
autant rester à 70V avec un stepper plus gros plus cher ce sera mieux... pour le même pris (les IGBT HV rapides ça douille :mrgreen:)
 
R
romteb
Fondateur
23 Oct 2006
1 906
A propos des PAP, il y a une limite a l'intensité qu il peuvent admettre et la depasser peut les detruire d'après ce que j'ai compris.

La seule variable sur laquelle on peut jouer est la tension, et la on peut aller jusqu'a 25 fois la tension nominale, ca permet de garder du couple a regime elevé.
 
Fred8
Fred8
Compagnon
18 Mai 2007
853
45 - Orléans (Ingré)
romteb a dit:
A propos des PAP, il y a une limite a l'intensité qu il peuvent admettre et la depasser peut les detruire d'après ce que j'ai compris.

La seule variable sur laquelle on peut jouer est la tension, et la on peut aller jusqu'a 25 fois la tension nominale, ca permet de garder du couple a regime elevé.
Là je peux répondre, le bobinage, c'est mon métier !
Il y a trois limites à un circuit bobiné :
- La saturation du circuit magnétique (les tôles), qui intervient lorsque le courant dans le bobinage (l'excitation magnétique) est plus important que prévu par la conception.
- La densité de courant dans le cuivre, qui échauffe les conducteurs. La limite de densité est fixée par la résistance de l'émail à la chaleur. Une densité couramment admise est 3A/mm². La densité limite pour un bobinage en classe F/H est d'environ 6.5A. Si le bobinage n'est pas alimenté en continu (facteur de marche), on peut l'augmenter. L'important est de respecter la classe de température des isolants à tout moment du cycle de marche.
- Une surintensité si forte et si brève que le fil s'échauffe localement au point de faire fusible. On se fiche alors de l'isolant.
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
au fait, ça donnerait quoi un stator en ferrite plustôt qu'en feuillards?

je me pose la question car je n'ai encore jamais vu ça, est-ce trop cher ou pas performant?
 
C
CKL
Apprenti
22 Août 2007
227
Oberhaslach (67)
  • Auteur de la discussion
  • #8
Je vois que ça commence à bouger,

Donc pour ajouter quelques remarques:

C'est bien que tu ai corrigé par toi même Max-Mod, car effectivement je ne pensais pas alimenter les PaP directement avec le driver
je visais sur des IRFP250 200V 33A, mais tout autre MOS devrait être OK.

La petit question que je me pose, et vous me confirmerez. J'ai vu que pour garantir une stabilité plus grande (et un couple plus grand)
lorsque les PaP fonctionnent en 1/2; 1/4,... on augmentait le courant du stator
voir page 11: http://www.allegromicro.com/en/Products ... 7/3967.pdf


Pour respecter cela, il faudrait donc jouer, (en régime d'amplification du MOS) sur la tension VGS afin de régler le courant Id.?

Max-Mod: Pourrais-tu détailler :
oui et non. si on part sur une bonne base en programmation des dsPIC, on peut même faire du "vrai" microstep avec entrée encodeur, ou du contrôle vectoriel (en gros contrôler le couple et non l'intensité qui parcours les bobines), même si les gains sont nuls ou presque en pap.

Maintenant pour en revenir au driver, je serais bien tenter par une solution Pic.
-Avantage:
* Évolutif
* La programmation ne devrait pas être trop compliqué, (j'ai une bonne expérience en langage C, bien que maintenant cela fait bien 3 ans que je n'ai plus codé)
* le Pic pilote directement les transistors les transistor

-Inconvénient
* Pour l'instant je ne vois pas, si ce n'est le codage

- Points à élucider
* Contrôler le courant (donc couple des PaP) à travers une contre réaction ???


La question par rapport au port parallèle était plus de savoir s'il existait des pilotes CNC style "Mach 3" qui utiliserait le port USB.
Mach3 est basé sur le port parallèle.
Pour Mach3 est-ce qu'une évolution est prévue vers de USB ?

Sanson, je pense que pour simplifier la chose, il serait préférable de partir sur des PaP acceptant une intensité plus grande,on gagne en vitesse.
Il n'y a pas si longtemps j'ai loupé 2 PaP à 5 A sur ebay 6Nm à 75 Euros


Christian
:)
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
augmenter le courant en microstep vise en fait à garder un couple constant.

en effet, entre deux pas la construction du stator et les lois magnétiques étant ce qu'elles sont, on per du couple.
EDIT: Les variation restent faibles de ce que j'ai lu, pas gravissime pour un amateur

et en microstep le courant dans les phases suit deux courbes sinus décalées de 90°.
le courant moyen n'est donc pas constant!
on peux augmenter les courants dans chaque bobinages pour que le courant moyen soit constant.

pour la régulation du courant, on utilise comme dans les alimentation à découpage la propriété des bobines de stocker de l'énergie magnétique.
on alimente pas en continu, mais en tout ou rien fréquence constante.
on se sert du temps (largeur d'impulsion) de l'exitation de la bobine (et de la capacité de cette dernière de "lisser" le courant qu'elle recoit) pour contrôler ce courant.

Max-Mod: Pourrais-tu détailler :
oui et non. si on part sur une bonne base en programmation des dsPIC, on peut même faire du "vrai" microstep avec entrée encodeur, ou du contrôle vectoriel (en gros contrôler le couple et non l'intensité qui parcours les bobines), même si les gains sont nuls ou presque en pap.
les dsPIC possèdent de grandes ressources qui permetteraient de faire une carte de fou: boucle fermée, contrôle à couple constant... mais ça fait un gros boulot de programmation et nécessite de nombreuses conaissances en mécatronique (électromécanique, magnétisme, programmation, électronique de puissance ...).

mais comme tu dis c'est évolutif: pour un contrôle à courant constant c'est pas trop compliqué.

De plus, j'ai déjà une base (en restructuration car mon code commencait à être vilain :oops: ) pour démarrer avec un 30F2010+
horloge, reset, entrrée encodeur, RS232, PWM sont initialisés, utilisables, je dois refaire le contrôle des entrées analogiques... il était bancal.

Bon, il faut aujouter un peu de config pour les 33FxxMCyyyy (ça) et ils sont en 3.3V et un chouïa plus compliqués mais plus rapides (40MHz au lieu de 30) et parmis les seuls à avoir les 4PWM nécessaires.
y'a aussi le 30F2020 mais ss entrée encodeur (ici)

et oui le PIC gère la sortie PWM (Pulse Width Modulation ou modulation en largeur d'impulsion) très bien même avec les temps morts etc.
un driver genre NCP5181 (ou autre) drive les MOS ou IGBT jusqu'à 600V



pour contrôler le courant, le PIC lit la valeur du courant (récupérée via entrée analogique sur une résistance de faible valeur pour mesurer l'intensité) et en fonction de l'écart entre l'intensité moyenne et celle qu'il faudrait il effectue une boucle PID pour augmenter ou réduire la largeur d'impulsion (donc le courant et le couple) et grader le courant moyen constant.


et pour ces interpolateurs USB je sais pas trop trop j'ai peu cherché d'infos là dessus.


En tout cas on peut coupler nos efforts sur la prog du PIC, et pourquoi pas proposer une puce qui puisse contrpoler pap et servos? (mon idée à l'origine, mais vu le temps libre que j'ai en ce momment elle n'aurait pas vu le jour avant lontemps :???:)
 
S
Sanson
Apprenti
10 Juin 2007
217
MaX-MoD a dit:
au fait, ça donnerait quoi un stator en ferrite plustôt qu'en feuillards?
Pour nos applications, ce n’ai pas rentable.
Un bon empilement de tôle (au silicium, avec traitement de surface et grains orientés), on peut travaillé à une fréquence de 12 MHz et plus ….. (La limite étant fixé par le µP de commande => double dans mes applications sous une fréquence de ....)

J’ai travaillé pendant 10 ans sur des micromoteurs (Commande de vol de Rafale, Airbus, missiles) technologie reprise pour des applications médicales.
Pour mes moteurs le stator faisait 1 cm de diamètre et 2,5 cm de long.
Vitesse max 100.000 trs/mn, le couple je ne sais plus, la puissance 100 Watts.
Alimenté sous 24 Volts (en alimentation linéaire), ou sous 33 Volts (PWM) avec une intensité max de 2 – 3 ampères.
(Température de fonctionnement (- xx° à 250 – 300°C)

Comme tu le constates, la limite du simple empilement des tôles est haute.
Ceci dit, on rencontre bien quelques rares circuits magnétiques ferrites : Ces moteurs sont utilisés sur des systèmes à hautes fréquences dont la caractéristique est la nécessité d’un positionnement précis (moteurs de pointage sur radôme de radar de pointage.)
Ces moteurs sont largement supplanté par des ensembles de bobinages plats (cylindrique mince), constitué par des bobinages noyés dans une armature verre/époxy (Moteurs Artus)


Voilà pour ce qui est du circuit magnétique (performant :wink: )

Pour le stator, par contre, il est de plus en plus courant d’utiliser des ferrites magnétiques (aimants permanents au Néodium et consœurs).
C’est, à la fois léger et (relativement) économique.
Les progrès dans ce domaine des terres rares étant considérable et en constante évolution.

On rencontre cette technologie de plus en plus couramment, à des degré de performances diverses : cela va du moteur linéaire de haut-parleur (aimants Alnico and Co) jusqu’à mes petits moteurs.

La limite de ce type d’aimants étant celle de la température (point de Curie)
Un aimant perd de ses qualités en fonction de la température.
MaX-MoD a dit:
Sanson a dit:
Pour des raisons que je ne développerais pas ( C’est relativement complexe et vient plus d’une très bonne connaissance du domaine que d’un savoir)

Le fait d’élever la tension d’un moteur augmente le couple disponible
Le couple est proportionnel à L'intensité. c'est dù aux propriétés du magnétisme, et du champ induit par un bobinage.
Max, c'est le genre de remarque que je prévoyais .....

Cela fait presque une dizaine d'années que je ne suis plus un familier du domaine......
Si j'étais capable de te l'expliquer, je ne le suis plus trop aujourd'hui.

L'intensité max nominale d'un moteur est une caractéristique importante, mais la possibilité de survolter le moteur en est une également qu'il ne faut surtout pas sous-estimé : les gros gains de couple (ce qui nous intéresse) en sont la clé.
Le genre de moteurs sur lesquels j'ai travaillé en est l'illustration.
 
D
Doctor_itchy
Compagnon
20 Avr 2007
5 235
Morlanwelz
sur un moteur pas a pas peu importe la tension appliquee , tant que tu respecte deux chose

l'intensiter maximal ne doit jammais etre depassee ( donc limitation de courant obligatoire )
respecter la tension d'isolement du bobinage !

pour exemple un moteur pas a pas de 5V 4ampere pourras recevoir jusque 90 a 100V tout en restant a 4ampere , bien sure la tension n'est pas constante vu que c'est du pwm ! pour le maintien du moteur la tension devras etre de 50% moins elevee sous peine de voir le moteur partire en fumee :wink:

pour exemple mes powermax alimenter en 2.8A et 24V offrais un couple raisonable mais en appliquant 40V a la plaçe des 24V et toujours a 2.8A le couple a doubler , et les moteur sont donner pour 65V !
 
S
Sanson
Apprenti
10 Juin 2007
217
Doctor_itchy a dit:
sur un moteur pas a pas peu importe la tension appliquee , tant que tu respecte deux chose

l'intensiter maximal ne doit jammais etre depassee ( donc limitation de courant obligatoire )
respecter la tension d'isolement du bobinage !
:smileJap: Entièrement d'accord.

Doubler le couple disponible est loin d'être négligeable ... et si on utilise le moteur au max de ses possibilités (tension), nous ne sommes pas loin de tripler celui-ci.

A la limite, si nous pouvions réaliser l'étage de puissance, avec sa limitation d'intensité, nous pourrons, également, commander une alimentation en air forcé (air comprimé) ce qui limitera d'autant l'échauffement du moteur....
C'est simple à faire et efficace !
(un perçage dans une flaque du moteur, taraudage/collage d'un embout cannelé et branchement d'une durite d'amener d'air.
(10 bars max, diamètre selon taille du moteur => 3,2 mm est déjà une bonne valeur, ... mais on peut monter à 6,3 mm !)
Doctor_itchy a dit:
bien sure la tension n'est pas constante vu que c'est du pwm !
Abus de langage ?
La tension est constante, mais pas la tension nominale (moyenne)
Doctor_itchy a dit:
pour le maintien du moteur la tension devras etre de 50% moins elevee sous peine de voir le moteur partire en fumee :wink:
C'est là qu'un refroidissement, par air forcé pourra être intéressent !
(Moteur bloqué, il y a beaucoup moins d'échanges thermiques extérieur/intérieur, les turbulences engendrées par un tel refroidissement, même sous faible débit, améliore grandement les choses :wink: .)
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
un servo DC subit des pics d'intensté importants (5 à 10 fois le courant nominal) lors des phase accélération/décel rapides ou lors d'un gros travail.
c'est donné dans la datasheet du constructeur la tension crête admissible et à quelle fréquence (quelques %)

c'est bien sûr le seul moyen de leur faire sortir un couple supérieur à leur couple "rated" (sais plus comment on dit en FRA)

C'est ça dont tu me parlais, ai-je bien compris?

car en pap boucle ouverte, il n'y a aucun moyen de connaitre le couple requis...
on peut interpoler avec l'accélération mais ça ne tient pas compte de l'effort de coupe que le contrôleur peut difficilement connaitre...
mais en boucle fermée on peut tout à fait donner un coup de boost au pap si il est à la traine :-D

pour l'exemple d'Ichy, c'est soit à partir d'une certaine vitesse ou le contrôleur fonctionne en "temps mort constant", qui sont plus simples à faire en silicone, mais moins performants à tension 'faibles' et hautes inductences du bobinage.

et non au repos la tension ne doit pas être divisée par deux tant qu'on respecte l'Imax du constructeur, donnée pour 100% de travail.
 
D
Doctor_itchy
Compagnon
20 Avr 2007
5 235
Morlanwelz
la tension de repos depend de la qualiter du moteur aussi ^^

des moteur a refroidisement a air comprimer j'en et quelque un mais se sont tous des DC ( electro-craft :wink: )

et 2 general electrics

les pas a pas sont refroidit via leur "carlingue" en general on leur colle des rad a aillette dessus pour ameliorer leur dissipation et donc gagner en couple ^^

et pourquoi pas leur coller un peltier :D
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
qu'appelle-tu tension de repos?
par ex un pap 4A 5V a une tension au repos de 5V, c'est ça?

les pap pas besoin de les refroidir su tu resta dans les limites de la datasheet:
pas dans un boitier fermé, température extérieure+élévation de température max (donné à Imax) < T° max de fonctionnement.

après si tu ajoute de la ventilation oui tu peux facile doubler l'intensité (dc le couple)

et les servos DC electro craft sont pas mal!
y'en a un sur mon bureau qui attends les MOS avec impatience :-D (thanks la_coterie :wink: )
 
C
CKL
Apprenti
22 Août 2007
227
Oberhaslach (67)
  • Auteur de la discussion
  • #16
Doctor_itchy a dit:
pour exemple un moteur pas a pas de 5V 4ampere pourras recevoir jusque 90 a 100V tout en restant a 4ampere , bien sure la tension n'est pas constante vu que c'est du pwm ! pour le maintien du moteur la tension devras etre de 50% moins elevee sous peine de voir le moteur partire en fumee :wink:
pour exemple mes powermax alimenter en 2.8A et 24V offrais un couple raisonable mais en appliquant 40V a la plaçe des 24V et toujours a 2.8A le couple a doubler , et les moteur sont donner pour 65V !
Très intéressant cette remarque (là je comprends) :)

Sanson, Wouaww, là c'est de la haute voltige pour moi.
Chapeau Bas :shock:

Je vois qu'il y a beaucoup de bonnes idées, et je vois aussi que je m'adresse à des personnes super compétentes.
(Moi petit scarabé, a encore beaucoup à apprendre!!)

Maintenant, pour recadrer un tout petit peu le sujet, c'est clair qu'on peut faire énormément de choses, que tout cela est bien tentant, et c'est clair que c'est le moment d'exposer toutes vos idées, solutions, expériences, mais je pense,(Eh oui le petit mais :oops: ) qu'il ne faut pas qu'on vise trop haut.
(Combien de projets ont été abandonnés parce que la barre a été mise trop haut) :roll:

Il ne faut pas oublier que l'objectif est de piloter des moteurs PaP pour des fraiseuses
Bien que tu ai sûrement raison Sanson, faut-il vraiment franchir le cap et prévoir un système de refroidissement à AIR :?:
( ne considère pas cela comme une critique Sanson, je ne me le permettrai pas) mais il faut que cela reste quand-même réalisable.
Je pense pas que cela vaille la peine de monter une usine à gaz pour piloter une fraiseuse :?:

Bien sur je peux me tromper, mais pour toutes les applications CNC que j'ai pu voir (peu certainement) je n'ai pas souvenir de cela

Ne faudrait-il pas essayer de choisir à l'origine un moteur acceptant un couple et tension conséquente, et de se limiter à celà


Voilà.

Pourrait-on déjà statuer sur des points simples tels que :

- Caractéristiques des moteurs pour chaque axe,
* tension/ Intensité,
* Couple
** ...
- Circuit driver spécifique ou plutôt PIC ??

Désolé de vous arrêter dans votre élan..
:oops:


Christian
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
d'où encore une fois l'attrait du PIC:

on peut commencer petit (mais vraiment tout petit!) sans contrôle d'intensité et en 1/2 pas et petit à petit aller jusqu'au contrôle vectoriel avec encodeurs (ou s'arêter avant, certainement).

et pour l'utilisateur de la carte, si il a bien choisit les MOS et leur commande, il pourra profiter de toutes les améliorations seulement en ayant à brancher son port série à la carte, sans avoir à ressortir le fer à souder ni claquer une thune!

On commence?
enfin moi je fournis quelques exemples pour démarrer avec la prog des dsPIC et vous faites le boulot :mrgreen:
j'ai une carte servo à finir et des partiels dans pas longtemps :roll:
 
D
Doctor_itchy
Compagnon
20 Avr 2007
5 235
Morlanwelz
tension de repos c'est la tension de maintient de couple :wink:

les EC sont des servo mais il n'ont pas l'encodeur :(
 
J
juju
Apprenti
25 Juil 2007
124
charente-maritime
Je pense que Christian tu pars sur la base d'un retrofit (tu m'arretes si je dis des betises), on a pas forcement besoin de vitesse puisque les axes sont court (je comprend la demarche contraire quand il y a plus d'un metre a parcourir).
Pour calculer le couple des moteurs (et la vitesse), il faut se mettre dans le cas le plus defavorable (pour chaque condition)que vous allez rencontrer:
-matiere a usiner
-diametre de fraise (avec les parametres de coupe du a la geometrie de celle-ci:nb de dent, 1 taille, 2 taille...)

Ca va nous donnez la vitesse d'avance et l'effort de coupe, apres il suffit de cheminer jusqu'au moteur en prenant les bonnes hypoteses, avec un petit coef.

Voila apres on pourra remonter la chaine jusqu'a l'electronique, enfin deja quantifier le besoin pour savoir ou on va, la methode est la meme pour toute machine.

Je vous apprend rien de nouveaux :???:
 
C
CKL
Apprenti
22 Août 2007
227
Oberhaslach (67)
  • Auteur de la discussion
  • #20
Effectivement Juju, dans mon cas c'est pour un retrofit (et je présume pour beaucoup d'entre nous)
Dans mon cas pour une Super X3 avec (finalement) Vis à Bille.
(Le finalement fait référence à un sujet, long sujet, sur un de mes posts CNC Super X3)

Autre méthode de choix des moteurs, on regarde ce que propose les fournisseurs direct

Pour ce qui est du choix du driver, si personne ne voit d'inconvénient on part sur un PIC. Cela laisse une grande ouverture.
Bien sur on part sur une programmation en C.
Choix du PIC pour piloter les 4 axes ??
Combien de PIC?


De mon coté j'ai l'habitude du compilo miKroC, (un peu gourmand en Mémoire, mais super convivial)
et j'ai découvert récemment Proteur ISI qui permet de faire énormément en simulation

PS: Quant au temps que je vais pouvoir consacrer à cela, pas énormément: contrainte boulot, famille, mais si les taches sont bien définies et bien réparti, ca devrait être jouable

Voili voilà

Laissons encore stabiliser les choses.
Suis à l'écoute de toutes vos remarques, et puis d'ici peut je remets à jour le cahier des charges si les grandes orientations sont prisent

Christian
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
j'ai commencé sur les dsPIC, les deux dont j'ai parlé plus haut ont les sorties PWM, pas mal de mémoire, ram, rapides et puis le compilo C30 est pas mal, gratuit...

les dsPIC on peut les avoir gratos an échantillons ou commander directement depuis leur site, mais dans ce cas les frais de port sont assez élevés...

sinon les 16F876 ou dans le genre on peut les trouver dans le commerce (cher) plus facilement mais ils sont pas très costauds (enfin à mon goût^^)

et puis un pic pour 4 axes euh si c'est avec les PWM en plus XD

le plus simple c'est un PIC pas axe, et si le coeur vous en dit un autre en plus en interpolateur... mais c'est déjà plus chaud :roll:

à vous de voir, moi j'ai donné mon avis.
 
wika58
wika58
Compagnon
17 Déc 2006
13 110
FR-54560 Lorraine
Votre échange est super... :roll:
Je ne connais quasi rien aux moteurs PàP, mais je voudrais m'y mettre...
Continuez ... :wink:
 
S
Sanson
Apprenti
10 Juin 2007
217
CKL a dit:
Maintenant, pour recadrer un tout petit peu le sujet, c'est clair qu'on peut faire énormément de choses, que tout cela est bien tentant, et c'est clair que c'est le moment d'exposer toutes vos idées, solutions, expériences, mais je pense, qu'il ne faut pas qu'on vise trop haut.

Il ne faut pas oublier que l'objectif est de piloter des moteurs PaP pour des fraiseuses
Dans le domaine, mes compétences sont très réduites, mais très pointues.

Je n'ai fait qu'apporter ma pierre à l'édifice :wink:

Et cela concerne, d'un point de vue très pratique et très réaliste une future réalisation.

Cela ne coute presque rien, à la conception, de penser à survolter nos moteurs : on en tire un maximum à peu de frais.

Il faut juste avoir l'alimentation qui va bien (tension de sortie) et un pont de driver (IRF ou IGBT) tenant une tension en rapport avec nos PAP, et bien sur, unn mode d'alimentation PWM.

Les moteurs sont le poste le plus couteux de la réalisation : une mise en œuvre bien pensée nous permettra une belle économie.


Pour le reste PIC, ou similaire, je n'ai aucune compétence.
(Je m'arrête au seul moteurs)
 
C
CKL
Apprenti
22 Août 2007
227
Oberhaslach (67)
  • Auteur de la discussion
  • #24
Bonsoir

Sanson, je suis tout à fait preneur pour survolter nos moteurs
Et je vois que tu sembles maitriser très bien le sujet.
(Hâte de te rencontrer 8-) )

Moi de mon coté j'ai des connaissances assez générales et ai encore quelques bons restes en programmation C.
Mon sujet de prédilection était le traitement numérique du Signal
(Partie théorique,et une grosse part de modélisation C, Matlab)

Je vois qu'à travers ces premiers échanges, les grandes lignes et expertises commencent à se dessiner

Sanson pourrais tu nous donner une première ébauche de la partie puissance. Un petit dessin scanné, peux faire l'affaire

Au passage: wika58 tu es le bien venu pour contribuer

Pour les PIC Max-Mod rien contre des dsPic, d'autant plus qu'ils ont un cœur DSP, mais encore faut-il en voir l'intérêt.

Là aussi pourrait-on avoir un aperçu de comment tu vois la partie contrôle
(petit schéma)

Je pense qu'un premier schéma permettra d'avoir les grandes lignes et orienter nos choix

La répartition des tâches se fera à mon avis de façon automatique, mais tout le monde est le bienvenu,du moment qu'on apporte la pierre à l'édifice :-D

Christian
 
S
Sanson
Apprenti
10 Juin 2007
217
CKL a dit:
Sanson pourrais tu nous donner une première ébauche de la partie puissance. Un petit dessin scanné, peux faire l'affaire
Christian, je ne sais plus trop ….
Pour mes petits moteurs, on sortait la grosse artillerie : 2 µP de compétition ….., des circuits PAL, mémoires, circuits multicouches (6 ?), etc.
Le tout compacté sous forme d’un bloc de la taille d’une grosse boite d’allumette.

J’ai aussi des schémas, à base de Texas TL438 (Je crois => Je ne me souviens plus)

De toutes manières, cela est : ou hors de proportion, ou obsolète avec notre besoin.
Quant aux étages de puissances, il différent selon le type de moteur PAP (unipolaire, bipolaire, …)
C’est donc à voir selon le besoin.

Le schéma très classique de commande étant un style push-pull (un « transistor » qui pousse le courant, un autre qui le tire, notre moteur entre les deux).
Selon le cas de figure, on peut se retrouver avec plus ou moins de « transistor » : cas d’un montage en H et autres.
Ces transistors (schématiquement) se trouvent facilement, ne sont pas très chers et, en général, sont très solides. (IRF, IGBT et autres bestioles)

La seule difficulté résidant dans une commande bien étudiée (les croisements de conduction)

On trouve sur le net, très facilement, ces mises en œuvres (Notes d’applications et autres)

Il y a de bonnes indication sur ce post : moteur-universel-t529.html?highlight=universel
On y parle servo, mais l'étage puissance d'un moteur PAP est très similaire.

Mes connaissances datent (Et je suis hermétique à l’informatique/numérique), les PIC, par exemple, dépassent mon entendement (Bien que j’en ai déjà mis en œuvre …)
Il y a l’analogique et le numérique, je me débrouille en analogique, mais pas en digital.
 
wika58
wika58
Compagnon
17 Déc 2006
13 110
FR-54560 Lorraine
CKL a dit:
...
Au passage: wika58 tu es le bien venu pour contribuer...
Ah la désolé...sur ce sujet je touche rien, ça n'était pas très utilisé quand j'était aux études (1980) et j'ai jamais eu l'opportunité d'aborder ce sujet quand je travaillais dans l'électronique... :x

Donc ici, je serais passif avec mes yeux et oreilles tout grand ouverts... :lol:

D'avance merci. :wink:
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
pour le dsPIC, c'est ce qui donne le plus de réserve je pense.
ADC rapides, DSP etc et en plus le compilo C30 en version "étudiante" gratuite.
Et ça continue dans l'esprit de mon contrôleur universel... qui risque de prendre du temps avant d'être fini.

Mais bon moi j'ai pas les problèmes d'approvisionnement, car les dsPIC sont rares dans les boutiques et les fdp de microchip direct sont élevés... mais gratos en samples pour moi!

mais je vois pas trop de solution viable pour gérer 4PWM et 2ADC rapidement sur un PIC 16F, et ce avec une fréquence assez élevée pour pas entendre de sifflements ni griller les pap avec un alim assez haute

pour les étages de puissance, si on utilise des drivers doubles on peut passer d'unipolaire à bipo en enlevant/rajoutant un transistor c'est tout!
(bon il vaudra changer un tt ptit peu le prog du PIC, rien de sorcier)

je pourrais vous faire shemas de fonctionnement, carte de puissance..
mais je manque un peu de temps là :???:

j'avias commencé ça: carte-servos-a-dspic-t648-15.html#8131

c'est monté sur mon bureau, avec les IGBT 20A 400V les drivers les diodes qui vont bien, reste qu'à finir (débugger :mad: ) le soft du dsPIC et brancher tout ça, bon pour un servo par contre (dc juste 2 demi H)

MAIS c'est des composants de chez ON... dur à trouver, à part sur digi-key (aie, fait mal aux féfesses les fdp)
je vous en dirais plus une fois testés, dans... quelques temps.

ah, et je hais les partiels :mad:
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
moi je verrais le contrôle µstep tout simple comme ça:

en gros, vite fait (pendant le dîner).

pap.jpg
 
C
CKL
Apprenti
22 Août 2007
227
Oberhaslach (67)
  • Auteur de la discussion
  • #29
Bonsoir tout le monde,

Max-Mod je vois que ça bosse dure !!

Je suis entrain de mettre à jour le cahier des charges avec toutes les infos récoltées jusqu'à présent, mais il manque des choses primordiales ..

Pour ce qui est du diagramme ci-dessus, pourrais-tu détailler un peu plus le rôle de chaque module,en particulier PID et lecture de la table sinus, là je t'avoue je ne comprends pas trop.
Je t'avouerai que pour l'instant, ma vision est loin d'être claire, et je veux bien prendre une partie de la programmation en C, mais avant cela il faut que tout soit vraiment au plus clair.

Le Synoptique de l'étage de commande et de puissance, ne doit plus avoir de secret avant de continuer cette entremise :???:

Cela est primordial pour garantir un tant soit peu la réussite de ce projet

Il y a plusieurs points qui restent encore floues pour moi, et pour éviter que cela ne parte en .....
j'aimerais que les interfaces entres les étages soient clairement définies

Les points importants aujourd'hui sont:
- le fait de pouvoir augmenter la puissance des PaP à travers une sur-tension régulée à travers des PWM
Est-ce que cela veut dire, qu'on va alimenter l'étage de puissance avec une tension supérieure à ce qui est prévue au moteur, et faire la régulation à travers le rapport cyclique ?
Là c'est mon électronique qui pêche...
Mais cela ne revient-il pas à augmenter le courant dans les bobines des moteurs et donc risquer de les flinguer ??

Vous voyer, il me manque quelques informations primordiales pour vraiment lancer le premier step.
Nous venons de monde totalement différents, eh oui dans une entreprise, il y a les softeux et les hardeux, et c'est 2 mondes compléments différents, ou la communication met souvent du temps à passer..
Alors soyons le plus précis possible

Il serait génial, si on pouvait avoir, ci-ce n'est qu'un aperçu des signaux devant sortir de l'étage de commande et de puissance, et de voir comment tout cela doit cohabiter.
Comment doit fonctionner la régulation du courant, en fonction d'une mesure ?
On est bien d'accord, l'information qui va arriver sur l'étage de commande est
- Le "pas" (qui peut selon la configuration du PIC, correspondre à un pas, 1/2 pas; 1/4 pas; ...)
- La direction
- Le reset (position initiale)

Ensuite à travers une contre réaction (mesure courant / tension) , on va essayer de respecter une consigne (couple...) ???
Disons est-ce que quelqu'un pourrait détaillé un peu plus cet aspect

Concernant l'étage de puissance, est ce que nos expert en électronique de puissance pourrait nous pondre un petit schéma (synoptique) (à la mano, cela ne pose aucun soucis) histoire de voir comment vous voyez tout cela

Je remercie tout le monde


Christian

PS:Encore une fois tout le monde est bienvenu, il n'y a pas de petites contributions :wink:
 
M
MaX-MoD
Compagnon
17 Avr 2007
2 306
Annecy (74)
ça bosse dur... :roll:

plustôt les partiels même si j'ai du mal à m'y mettre :???:


le PID c'est pour faire un asservissement sur l'intensitée qui traverse les bobines (que l'on lit grâce à des résistances en série avec les enroulements-> ADC).
si il est trop fort (supérieur à la consigne) la boucle PID va le diminuer, et vice versa.

pour le microstep, regarde la datasheet jointe: les formes des courants traversants les bobines prend une forme sinusoidale (d'ou la table sinus, pour éviter au pid de recalculer un sin à chaque cycle, la valeur pour chaque µstep étant bien évidemment connue)
c'est donc notre consigne de courant pour chaque pas et chaque bobine.

quant à l'étage de puissance, il peut fonctionner en 2 modes principaux: sortie simple ou sortie complémentaires.
dans le premier cas, le PIC envoie un seul signal PWM par demi pont (phase), si il est + la sortie du pont est reliée à l'alim + moteur, sinon à la masse (à travers la R de mesure de I). Cette entrée peut être inversée selon le driver employé.
l'avantage, c'est le faible nbr de sorties nécessaires, mais ça se paye en HW, ou il faut réaliser un driver avec protection contre la cross-conduction (cas où les 2 MOS du demi pont sont fermés en mm temps, et sont inévitablement détruits): plus de composants, plus de calculs en fct du MOS etc.

les autres drivers ont une entrée par côté du demi pont: une pour le transistor du bas, l'autre pour celui du haut.
l'avantage c'est que c'est le PIC qui gère la protec contre la cross-conduction et cela réduit les calculs HW.
si on change de MOS on a simplement à ajuster le temps mort entre l'extinction d'un MOS et l'allumage de l'autre en SW.
inconvénient: il faut 8 sorties PWM pour un pap 2phases, et les temps morts sont plus durs à intéger sur les PIC 8b (mais implémentés en HW dans les 16b qu j'ai mentionné)

ici p8 tu as un diagramme de protection contre la cc (intégrée dans ce driver, même si il est à double entrée).
d'autres drivers 1e possèdent ce même gnere de protection (simple à mettre en oeuvre, mais un chouya moins performant et les drivers sont plus durs à trouver).


quant à la polarité des sorties, ça dépend des drivers!
le mieux est de le faire paramètrable pour plus de flexibilité.
en plus c'est pas sorcier et peu gourmand en ressources (fonction NOT sur les 8b, config PWM sur les 16b)

ce qu'il y a a savoir de la partie puissance, c'est que tu a en entrée 1 ou 2 entrée(s) tout ou rien par 1/2 pont et 1 sortie ana par bobine=> 4 ou 8 entrées PWM et 2 sorties ana par moteur pap.

pour choisir le sens du courant dans le bobine (car il change tous les pi <=> tous les 2 pas):
http://ens.univ-rennes1.fr/eea/L1/LE%20 ... EN%20H.doc
(parmis tant d'autres liens)
ici c'est très bien: http://tplaime.epfl.ch/page61630-fr.html

ds le prog, appuyez sur le bouton S de 3, puis successivement sur le s 2
puis ouvrez tous les inter et appuyez sur S1 et successivement sur S4
voila, vous faites du PWM!
la courbe en rouge est I normalement (ou le couple approximativement)

notez que on peut aussi soit faire alterner le haut ou le bas du circuit un cycle sur 2, pour mieux répartir les pertes de commutation (importantes à partir du KHz, dc dans notre cas).

quant à la résistance de mesure de courant, son dimentionnement est plus délicat: trop petite, il faut un AOP pour avoir une mesure précise de I, mais trop grande elle dissipe bcp de chaleur, ça implique un surcout (les r 25w sont à plus de 4€ environ), perte de puissance, chaleur à évacuer en plus etc. etc.
et les sondes intégrées style Hall sont pas courantes et chères ou pas assez costaudes.

PS: jamais fait un post aussi long^^
bonne nuit à ceux qui ne sont pas encore couchés, moi je rends les armes (clavier&souris :mrgreen: ) et vais retrouver les bras de Morphée Voir la pièce jointe SLA7062M.pdf
 
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