Pilotage de 2 moteurs pour l'Axe X d'une CNC

[Alcar]

Bonjour,
je suis une novice en CNC et je voulais savoir si c'était possible de piloter la translation du portique sur l'axe X avec un moteur de chaque coté, plutôt que d'utiliser des courroies avec un seul moteur.
Et comment on les synchronise et quels sont les problématiques liées a ce type de montage

merci

 

[bendu73]

Bonjour,

Oui c'est possible. Deux solutions:
-branchement en parallèle sur un driver capable de délivrer assez de puissance pour les deux moteurs, la carte de contrôle envoie les consignes au driver qui pilote les deux moteurs
-deux ensembles moteur/driver dont un monté en "esclave" de l'autre. Le logiciel de contrôle cn va simplement donner les mêmes consignes aux deux drivers.

La première est économique mais je ne trouve pas cela "propre". Pour avoir installé la deuxième solution, ça marche parfaitement avec Mach3. Si mes souvenirs sont bons, tu as possibilité de régler chaque moteur différemment alors attention.

Certain pourront te dire qu'il faut faire attention au synchro des deux moteurs pour un seul axe. Mis à part lors d'un réglage foireux qui fesais sauter des pas au moteurs, je n'ai jamais eu de problème de mise en crabe du portique.

 

[MCrevot]

Bonjour Alcar,

oui, si Mach3 en tous les cas, ma CNC est cablée comme ça, 1 driver pour chacun des 2 moteurs, un axe pour chaque moteur (en l'occurrence, X et A), et tu déclares dans Mach3 que l'axe A est esclave de l'axe X.

Certains craignent des pertes de pas sur l'un des axes, ce qui se traduirait par une mise en crabe du portique :
- il faut donc bien sur que le déplacement des 2 cotés soit fluide, et que les moteurs soient suffisamment coupleux
- par ailleurs, il peut être intéressant de prévoir un recalage mécanique lors du homing, ce que j'ai fait (2 contacts fin de course, les 2 flans du portique viennent en butée, si il y a eu perte de pas le recalage se fait là)

Mais je n'ai jamais constaté la moindre perte de pas ni la moindre défaillance au niveau Mach3, et mon équerrage XY reste celui d'origine ...

Michel

 

[Alcar]

Merci pour ta réponse
bonne journée

 

[vince_007]

On ne monte pas 2 moteurs sur le même driver en parallèle ! C'est le meilleur moyen de faire n'importe quoi car on ne maîtrise pas la séparation du courant dans chaque moteur. Il y a forcément un moteur qui se prend plus de courant que l'autre et de plus, il y a forcément un moteur qui tombe sur un pas entier et pas l'autre, ça génère des problèmes d'inductance dynamique différente et un déplacement non parallèle. Ya bien que les chinois pour faire un tel câblage.

La meilleure solution, c'est 2 couples moteurs et drivers identiques piloté par les mêmes sorties STEP/DIR.

 

[bendu73]

Vince à raison.
Il faut évité le driver pour 2 moteurs.

Ensuite tu as le choix entre la consigne parallèle logiciel (moteur A esclave du moteur X) ou physique (câblage des deux STEP/DIR des deux driver sur les bornes de sortie du X).

 

[chtipanda]

si moi j avais ça les enroulement en parallèle ça fonctionné très bien ,j ai même du baissé l intensité pour évite une chauffe anormal ,j aurais pensé le contraire mais en tout cas ça fonctionne

 

[vres]

Deux moteurs sur le même drivers il n'y a aucune raison pour que ca ne fonctionne pas. C'est le moteur qui forcera le plus qui prendra le plus de courant.
En revanche ça ne permet pas un contrôle d'équerrage.
avec un driver ou 2 drivers a la mise sous tension ca sera toujours sur la même position de phases.
Le mieux est quand même 2 drivers sur 2 sorties différentes et une synchronisation logicielle

 

[vince_007]

Un moteur pas à pas en positionnement , n'est pas un moteur classique ! Le courant dans la bobine n'a aucun rapport avec l'effort qu'il exerce, enfin si mais dans l'autre sens. C'est le courant qui fixe le couple et pas l'inverse.

Un driver pas à pas, asservi le courant de la bobine à une valeur fixe, il adapte la tension de bobine pour y arriver. Quand tu met 2 moteurs sur un seul driver, le courant sort du driver et se sépare de façon non maîtrisé en fonction de la résistance que présente chaque moteur, il y a en un qui prendra plus que l'autre. Si les 2 moteurs sont de références identiques, les caractéristiques étant proches, ça fonctionne mais c'est loin d'être optimal.

Par contre, je ne vois pas ce qu'il y a de mieux à utiliser une synchro logicielle, mise à part la possibilité de régler le parallélisme de façon logiciel, il n'y a que des inconvénients: consomme des sorties sur la carte de contrôle, le risque d'une synchro imparfaite des signaux lié au logiciel.
En reliant les mêmes step/dir sur les 2 drivers, on ne peut pas faire mieux en synchro.

 

[vres]

Sauf qu'un moteur pas a pas n'est pas un simple radiateur, un moteur Pas à Pas a aussi une FCEM dont le déphasage depend de la charge, donc le courant ne vas pas être reparti seulement en fonction de la resistance mais en fonction aussi de la phase de la FCEM, donc le moteur qui force recevra plus de courant que celui qui ne force pas.
En plus je ne vois pas comment le drivers repartirai le courant de façon non maitrisée en fonction de la résistance alors que la résistance a un valeur fixe et que si l'on est pas trop idiot on monte en // des moteurs identiques. Enfin je me trompe surement.
La synchro logiciel a l'avantage de n'avoir qu'un seul driver sur une sortie. Le courant d'une entree opto couplée n'est pas anodin. En plus on peut éventuellement faire une POM séparée de chaque coté comme tu l'as bien compris et dont t'a bien saisi l'intérêt. C'est ce que je fais quand je n'ai pas confiance en la rigidité d'une machine.

 

[vince_007]

Pour les optos des drivers, il suffit de les mettre en série si la sortie de la carte sort du 12 ou 24V. Généralement une breakout board correcte est capable de driver 2x20mA.

Pour les moteurs, je ne suis pas d'accord avec toi, le variateur à sa boucle d'asservissement en courant, c'est lui qui régule le courant pas le moteur. C'est d'ailleurs ça que l'on régle sur le variateur. Qu'il force ou pas, le courant moyen est toujours le même, c'est d'ailleurs une des limitations des pas à pas, même à l'arrêt et sans effort, il chauffe. La réduction du courant par 2 au repos permet justement de limiter le problème. Tu ne confondrais pas avec les servos dc par hasard ? Car la effectivement, c'est le moteur qui fixe le courant car il est alimenté à tension fixe.

 

[vres]

Pour les optos des drivers, il suffit de les mettre en série si la sortie de la carte sort du 12 ou 24V. Généralement une breakout board correcte est capable de driver 2x20mA.

On ne dois pas parler du même matériel, les breakout board que je connais sortent en 5V et les drivers récents sont prévus pour être alimenté en 5V. Mettre les entrées en série je ne m'y risquerai pas. Je préfère encore les brancher en //

Pour les moteurs, je ne suis pas d'accord avec toi, le variateur à sa boucle d'asservissement en courant, c'est lui qui régule le courant pas le moteur. C'est d'ailleurs ça que l'on régle sur le variateur. Qu'il force ou pas, le courant moyen est toujours le même, c'est d'ailleurs une des limitations des pas à pas, même à l'arrêt et sans effort, il chauffe.

Encore une fois un moteur de quelques sorte qu'il soit a une FCEM, même et surtout un moteur Pas à Pas. Quand un moteur force il y a un décalage du rotor par rapport au stator ce qui implique aussi un décalage de la FCEM qui est toujours a 90° du rotor. Donc si les deux moteurs on la même tension d'alimentation, la même FCEM car il tournent à la même vitesse mais... que le déphase des 2 FCEM est différent car le couple délivré par les 2 moteurs est différents il y a forcement un moteur qui prendra plus de courant que l'autre. C'est tellement vrai que même sans alimentation quand tu as 2 moteurs câblés en // quand tu en fais tourner un, l'autre tourne aussi.

Tu ne confondrais pas avec les servos dc par hasard ? Car la effectivement, c'est le moteur qui fixe le courant car il est alimenté à tension fixe.

On a exposé nos point de vue qui sont très différents, on ne vas pas "polluer" le post de Alcar non plus.

 

[vince_007]

Je laisse tomber, reste dans tes croyances, tu ne semble pas comprendre qu'un pas à pas se commande en courant et pas en tension.

 

[vres]

Se commande en courant ca ne veux rigoureusement rien dire, il faut aussi un tension pour avoir de la puissance et un moteur a toujours une tension induitz appelée FCEM tout le monde le sais. C'est la base de l'électro-magnétisme

 

[vince_007]

Tu raconte vraiment n'importe quoi, renseigne toi ! Toutes les équations d'électromagnétisme sont basés sur le courant traversant un corps, la tension n'est qu'une résultante de la résistance ohmique, de l'inductance et des FCEM.

Voilà les courbes de commande d'un moteur pas à pas :

Tu m'explique où tu vois une tension ici ? Un pilotage en courant, ça veut dire que le driver asservi le courant de la bobine, la tension on s'en fout complètement, c'est une résultante. Sur les courbes, on voit clairement que le courant est constant sur une position, effort ou pas, il ne changera pas.

Pour faire tourner un stepper à haute vitesse, il faut un driver qui monte haut en tension, pourquoi ? Ben parce que l'inductance de la bobine limite la monté du courant (Ul = Ldi/dt), pour pouvoir faire monter le courant plus vite et atteindre le palier stable, il faut une grande tension. Plus la tension est grande, plus vite le courant s'établie à la valeur souhaitée et donc le couple du moteur est préservé.

 

[vres]

On peux rester calme et respectueux non ?



Tout conducteur soumis a un champs magnétique variable a une FEM induite renseigne toi. C'est bien le cas pour un moteur Pas a Pas

et des FCEM.

tiens tu parle FCEM maintenant pourtant quand c'est moi qui en parle c'est n'importe quoi.

oi ? Ben parce que l'inductance de la bobine limite la monté du courant (Ul = Ldi/dt)

Oui est aussi a cause de la FCEM comme tu l'as bien dis plus haut et qui confirme ce que je dis depuis plusieurs messages

Tu m'explique où tu vois une tension ici ?

Je vais te l'expiquer ici ou plutôt Etienne va le faire :

Extrait de aerofun.be :

Dans la théorie qui suit on considère que les tensions et courants on une forme sinusoïdale et que leur mesures sont en valeur efficace Lorsque le moteur tourne, les variations de flux dues au champ tournant rotorique provoque dans les bobines statoriques une FEM Ev de forme sinusoïdale (par construction) de même fréquence que le courant de la source et proportionnelle à cette fréquence : soit Ev= Kω. Cette FEM efficace (que l’on peut observer avec un oscilloscope ou un voltmètre en faisant tourner simplement le moteur à la main) est la manifestation de la transformation d'énergie électrique en énergie mécanique.
De plus les variations de courant dans l’inductance L propre des bobines statoriques produisent une tension déphasée de 90° en avant sur ce courant.Enfin la résistance R des bobines provoque une chute de tension RI en phase avec I.
On peut tracer le diagramme vectoriel du moteur :

Voici le lien : http://www.aerofun.be/modules/wfsection/article.php?articleid=23 je l'ai déjà donné au moins 10 fois.



Le couple délivre par le moteur va bien sur dépendre du courant mais surtout de l'angle entre le champ du Rotor est celui du rotor (voir ce dessus)

Donc quand notre moteur est a vide Ev est déphase de 90° par rapport a la tension d'alimentation (puissance nulle) et quand le moteur est en pleine charge Ev est déphase de 0° donc puissance max.

En résumé:
- moteur à vide = Angle entre champs rotorique et statorique proche de 0° -> FCEM déphasée de 90° (comme la tension inductive) -> puissance quasi nulle
- moteur en pleine charge = Angle entre champs rotorique et statorique proche de 90° -> FCEM déphasée de 0° -> puissance max.

Donc... Vu que nos deux moteur sont en //, U est le même pour les 2 moteurs, Ev est la même pour les 2 moteurs car ils tournent à la même vitesse, R et L sont des constantes donc si il y a une différences de charges entre les 2 moteurs c'est forcement sur la répartition du courant dans les 2 moteurs qui ca va jouer.

Voici un autre lien: http://www.mdp.fr/qui-sommes-nous/lexique/pas-a-pas/notions-techniques.html

La rotation du rotor aimanté sous les pôles des bobinages crée une tension induite qui s’oppose à l’établissement du courant dans les phases du moteur.

Si le rotor est immobile U = Ri et plus la vitesse augmente, plus la tension induite devient importante. Le cas limite théorique ou la fcem est égale à la tension d’alimentation U, a pour effet d’annuler le courant et donc le couple.

Comme pour l’influence de la constante de temps, les commandes électroniques les plus performantes sont des commandes à courant constant quelle que soit la fréquence.

Voici un graphique que j'ai réalisé :

Tu peux lire aussi ce post ou nous avons parlé de tout cela : https://www.usinages.com/threads/petite-clarification-theorique-sur-les-pas-a-pas.95868/

 

[gaston48]

Bonjour,

"Sauf qu'un moteur pas a pas n'est pas un simple radiateur, un moteur Pas à Pas a aussi une FCEM dont le déphasage dépend de la charge, donc le courant ne vas pas être reparti seulement en fonction de la résistance mais en fonction aussi de la phase de la FCEM, donc le moteur qui force recevra plus de courant que celui qui ne force pas."

Ce qu'affirme CNCSERV me parait évident (le sujet est: problème des moteurs pas à pas en // sur le même drive ...)
Si l'un des moteurs va plus vite que l'autre, sa fcem augmente et limite sa consommation de courant en faveur
de celui qui est en retard.

 

[vres]

Le mieux dans tout ça, mettre 2 moteurs sur le même driver, je ne l'ai jamais fait et je ne le ferai probablement jamais mais c'est possible et pas totalement idiot

 

[vres]

en fonction aussi de la phase de la FCEM, donc le moteur qui force recevra plus de courant que celui qui ne force pas."

On peux voir aussi sur mon petit graphique que U est plus élevé quand le moteur est a vide que quand le moteur est en charge avec le même courant.

 

[vince_007]

Jamais tu lis ce que j'écrit ? Je te répète depuis au moins 5 posts que le driver ne délivre pas une tension mais un courant ! Tout ce que tu me démontre c'est que la tension va changer en fonction de la position et de l'effort du moteur mais ça je suis d'accord avec toi et je n'ai jamais dit le contraire. Mais la tension c'est le moteur qui la fixe et pas le driver !

Le driver régule le courant pas la tension, donc en mettant deux moteurs en parallèle, ils auront forcément la même tension mais pas forcément le même courant de part la disparités de leurs bobinage. Avec un tel montage, on ne peut pas garantir un fonctionnement identique des 2 moteurs car le driver est en mode courant.

Ce que je m'efforce à t'expliquer, c'est que c'est pas le moteur pas a pas qui va fixer le courant dans sa bobine, qu'il soit en charge ou pas, le courant dans la bobine sera toujours le même.

 

[vres]

Je te répète depuis au moins 5 posts que le driver ne délivre pas une tension mais un courant !

Et le courant il le pousse comment le driver ?

c'est que c'est pas le moteur pas a pas qui va fixer le courant dans sa bobine,

Peut-être mais c'est bien le moteur qui va définir la tension pour maintenir ce courant. pour ajuster un courant on joue bien sur la tension non ?

 

[gaston48]

mais pas forcément le même courant de part la disparités de leurs bobinage.

Non ! de part leurs charges respectives, car chacun présentant une fcem différente qui s'oppose
au courant, il en résulte un partage du courant différent, d'ou une certaine régulation.

 

[vince_007]

Et le courant il le pousse comment le driver ?


Peut-être mais c'est bien le moteur qui va définir la tension pour maintenir ce courant. pour ajuster un courant on joue bien sur la tension non ?

Ben non, le driver joue sur le rapport cyclique du pwm de sortie. Bien sûr que ça a effet sur le tension moyenne qui est envoyé à la bobine.

Pour la dernière fois, ton affirmation de dire que le courant du moteur va changer en fonction de son effort est fausse, sur un pas à pas du moins. La tension va changer ça c'est sûr, donc la puissance absorbée aussi mais pas le courant qui lui est fixé par le variateur.

 

[vince_007]

Non ! de part leurs charges respectives, car chacun présentant une fcem différente qui s'oppose
au courant, il en résulte un partage du courant différent, d'ou une certaine régulation.

Ben tu dis non puis tu écrit un partage de courant différent, c'est ce que je dit ?!

Le driver d'un pas à pas asservi le courant, on peut donc le considéré constant en sortie de variateur en position fixe. La fcem n'a d'action que sur la tension de bobine, hors cette tension est commune au 2 moteurs, la seule variable d'ajustement est donc le courant respectif dans chaque moteur. Le moteur qui force le plus va donc essayé d'avoir une tension plus grande pour compenser sa fcem, sauf qu'il ne l'aura pas car bloqué par le second moteur. C'est donc le courant respectif de ce moteur qui va augmenter au détriment du second moteur qui lui va perdre de la puissance. Alors on peut effectivement voir ça comme une certaine régulation, sauf que sur un portique, le transfert d'énergie de droite à gauche en fonction des efforts génère des variations de géométrie de la machine.
Le problème à mes yeux, c'est que si on met 2 moteurs 3A en parallèle, il faut régler le variateur sur 6A (ou moins), sauf que la séparation du courant n'étant pas maîtrisée, si'un moteur force, il peut donc recevoir beaucoup plus de courant que ce qu'il supporte. Au mieux il surchauffe, au pire il crame.

De mon point de vue, mettre 2 pas à pas sur le même driver n'est pas une bonne solution. C'est une solution low cost utilisée par les chinois ou le diy.

 

[gaston48]

ben je dis non concernant ton affirmation que je cite:
"mais pas forcément le même courant de part la disparités de leurs bobinage."
Tu limites ce partage de courant à la résistance ohmique ou la self de leurs bobinages.
Depuis le début, on te parle de FCEM, la composante tension fournit par la génératrice propre à
tout moteur électromagnétique.
La "contre" tension générée par un moteur continu, qui fait qu'il ne va pas accélérer jusqu'à une
vitesse infinie.
Pour chaque moteur pas à pas, au niveau de la séquence d'un pas, si l'un accélère plus que l'autre, il va
générer une FCEM plus importante qui limitera son courant et donc son accélération, ceci en faveur
de l'autre moteur en retard.

j'ai beau tourner cette phrase dans tout les sens, c'est comme "Belle marquise, vos beaux yeux me font etc ..."

Ceçi dit, il est préférable que chaque moteur ait son propre drive.

 

[vince_007]

Je ne parle pas que de la résistance ou la self, je parle aussi du reste des composants magnétiques comme les aimants ou les plaques ferromagnétiques, ou la longueur de câble entre les moteurs et le variateur pas négligeable dans le cas d'un montage parallèle. La FCEM dépend de tout ça également. C'est surement négligeable sur 2 moteurs de même référence.

 

[vres]

Ben non, le driver joue sur le rapport cyclique du pwm de sortie. Bien sûr que ça a effet sur le tension moyenne qui est envoyé à la bobine.

Comment dire tout est son contraire dans la même phrase, le PWM hache la tension pour obtenir ce que tu appelle la tension moyenne moi j'appelle plutôt

ça une tension RMS.

on peut donc le considéré constant en sortie de variateur en position fixe.

Seulement quand le moteur ne tourne pas autrement il est proche d'un courant sinusoidal en micropas. tu peux le vérifier sur les courbes que tu as glanées sur le net.

Le moteur qui force le plus va donc essayé d'avoir une tension plus grande pour compenser sa fcem,

Non la FCEM est uniquement proprtionnelle a la vitesse ( Ev= Kω) , aucune notion de force ou de courant, d'ailleurs la FCEM ce mesure facilement en faisant tourner le moteur a la main ou par une perceuse par exemple, avec un simple voltmètre sur une phase. D'ailleurs si tout fait tourner un moteur raccordé a un driver non alimenté, le drivers va se mettre en marche

.

La fcem n'a d'action que sur la tension de bobine,

Et la tension de la bobine, si tu veux que ton moteur reste un moteur il faut bien qu'elle soit compensée par le drivers pour que le courant soit toujours régulé non ?

Le moteur qui force le plus va donc essayé d'avoir une tension plus grande

Encore raté, le moteur qui force a la tension le plus faible a cause du déphasage de la FCEM qui diminue, vérifies sur les diagrammes donc comme cette tension ne pourra pas diminuer c'est le courant qui va augmenter car la différence de tension va etre compensée par RI et LIω et comme R et L sont fixe c'est I qui va bouger.

C'est donc le courant respectif de ce moteur qui va augmenter au détriment du second moteur qui lui va perdre de la puissance.

C'est ce qu'on t'explique depuis le début ! sauf que c'est le moteur qui force qui reçoit le plus de courant, c'est normal il demande plus de puissance.

Donc le moteur qui force reçois plus de courant, donc sont couple va augmenter et donc éviter une mise en crabe. C'est pourtant simple.

Qu'il force ou pas, le courant moyen est toujours le même,

on voit clairement que le courant est constant sur une position, effort ou pas, il ne changera pas.

quelques messages plus loin:

C'est donc le courant respectif de ce moteur qui va augmenter au détriment du second moteur qui lui va perdre de la puissance.

c'est que si on met 2 moteurs 3A en parallèle, il faut régler le variateur sur 6A (ou moins),

Et pourquoi ? ce n'est pas une obligation c'est même une aberration.

si moi j avais ça les enroulement en parallèle ça fonctionné très bien ,j ai même du baissé l intensité pour évite une chauffe anormal ,j aurais pensé le contraire mais en tout cas ça fonctionne

C'est une solution low cost utilisée par les chinois ou le diy.

Tu as un exempe ou c'est une supposition ? car personnellement je n'ai jamais vu ce montage sur une machine chinoise le le diy c'est 95% des machine sur ce forum, ta machine en fait partie.

Ceçi dit, il est préférable que chaque moteur ait son propre drive.

On ai bien d'accord

Le mieux dans tout ça, mettre 2 moteurs sur le même driver, je ne l'ai jamais fait et je ne le ferai probablement jamais mais c'est possible et pas totalement idiot

 

[gaston48]

La FCEM dépend de tout ça également

?????
je renonce .....

 

[vres]

La FCEM dépend de tout ça également.

Non non est non la FCEM depend uniquement de la vitesse du moteur.

 

[L2o]

Pour revenir à un aspect plus pratique du problème de base :
Pilotage de 2 moteurs pour l'Axe X d'une CNC

j'ai détecté un problème à l'asservissement d'un axe via la fonction slave axis de Mach3.
Lors de la prise d'origine les 2 moteurs allaient chercher leurs origine machine indépendamment, tordant ainsi mon portique.
Peut être que cela a été corrigé sur une version plus récente de Mach3 (j'ai la version 2), ou que mes paramètres n'étaient pas parfaits.
Cependant mettre les 2 drivers sur les mêmes pins STEP/DIR de la BoB corrige le problème, et n'en crée pas d'autre.

Léo