variateur 220V de vitesse de broche commandé par PWM

[freedom2000]

La suite de l'aventure !

Le PWM de Mach3 (couplé à mes contraintes de temps réel) ne délivre que peu de pas de variation pour régler la vitesse (environ 10 pas au maximum). J'arrivais donc sur une impasse...

J'ai donc utilisé la solution "Step/Dir" que m'a fort sympathiquement suggérée Foxtrot.

Le schéma électronique est strictement identique au précédent, mais dans le même laps de temps (1 ms max) j'ai le temps de récupérer une valeur beaucoup plus précise de la consigne de Mach3. En pratique je pourrais avoir environ 1024 pas de quantification... pour l'instant je me suis limité à 256.

La réponse en vitesse du moteur étant franchement non linéaire, j'ai introduit une table de correction après avoir "étalonné" mon moteur en mesurant sa vitesse réelle en fonction du retard appliqué sur le déclenchement du triac.

Le réglage de Mach3 n'est pas "immédiat" mais finalement assez simple quand on a compris !

Il faut :
- désactiver le PWM et activer le contrôle "Step/Dir"
- activer si on le souhaite la boucle d'asservissement avec le PID de Mach3. On règlera les valeurs P I et D selon la méthode fournies par Xavier (d'abord P seul (I = D = 0) puis on rajoute un peu de "I" puis un peu de "D"... Le valeurs fournies en exemple "fonctionnent".
- il faut régler la vitesse et l'accélération du Spindle dans l'onglet "Motor Tuning".
Les unités pour un axe rotatif sont :
step/mm = nombre de steps par tour de la broche
vitesse et nombre de rotation par seconde à vitesse maximal
accélération = il faut la régler à une valeur maximale en saisissant directement dans le DRO. (le moteur supporte des accélérations "infinies" ).

Après il ne reste plus qu'à essayer

Sur la vidéo vous verrez d'abord :
- un contrôle complet de la vitesse par Mach3 (via son PID)
- le moteur en boucle ouverte piloté uniquement par la consigne (pour montrer que mon étalonnage n'est pas si mauvais )
- vous remarquerez que la vitesse mesurée est bruitée. Ceci est dû à mon capteur qui n'est pas "éclairé" mas finalement Mach3 s'en accommode assez bien. Je referai un essai dès que le capteur à effet hall sera entre mes mains ...

En attendant le système fonctionne très bien (beaucoup plus doux en pilotage qu'avec le PWM).

Le circuit est toujours aussi minimaliste et n'a pas changé depuis le début

JP

 

[andre_50]

Bonjour freedom2000,

je suis un peu novice en électronique mais un ami a moi vas me monter la carte de commande en 110 volts parce que j'habite au québec mais ou je bug sais ou je me branche sur ma carte controler par mach3 ? J'ai des Micro Step Drivers High resolution 4.2 AMP, 50VDC et un Break out Board pour 6 axis, Isolated signal with Parallel cable et deux transformateur Power supply output 48 ~ 58 VDC,7 AMP, 110/230VAC CE Compliance
Power supply output 5VDC, Input 85V ~ 264VAC CE Compliance ??

Merci

André

 

[freedom2000]

Bonjour freedom2000,

je suis un peu novice en électronique mais un ami a moi vas me monter la carte de commande en 110 volts parce que j'habite au québec mais ou je bug sais ou je me branche sur ma carte controler par mach3 ? J'ai des Micro Step Drivers High resolution 4.2 AMP, 50VDC et un Break out Board pour 6 axis, Isolated signal with Parallel cable et deux transformateur Power supply output 48 ~ 58 VDC,7 AMP, 110/230VAC CE Compliance
Power supply output 5VDC, Input 85V ~ 264VAC CE Compliance ??

Merci

André

Bonjour,

Pour de 110V 60Hz il va falloir modifier les tables de retard pour s'adapter à la fréquence (60 au lieu de 50), pour le reste ça devrait marcher !
Pour tes cartes de pilotage je ne les connais pas... donc je ne me prononcerai pas

JP

 

[freedom2000]

J'ai peaufiné les tables de retard et introduit un filtrage (simple moyenne glissante) sur les valeurs de consigne.
Le système est maintenant insensible aux parasites divers.
Un watchdog le protège d'éventuels plantages du PIC.

Autrement dit, ça marche nickel

Voici le tout petit PCB en vue d'artiste.

Bye
JP

 

[natale]

L'image de ton circuit est tres suggestive
BRAVO

 

[freedom2000]

L'image de ton circuit est tres suggestive
BRAVO

Dès que j'ai reçu mes fraises, je bascule dans le PCB réel (moins beau sûrement !)

JP

 

[freedom2000]

J'ai rajouté un relai de commande (par sécurité), il sera activé par la commande M3 et alimentera le variateur.
ça fait une patte de plus du port // utilisée mais je préfère ne pas totalement faire confiance au triac...

Voici le schéma et la vue d'artiste du PCB (5cm * 5cm).

J'ai reçu mes fraises...je vais pouvoir brouter du cuivre

JP

 

[taramop]

on veut des photos et des vidéos

 

[horsot]

Bonsoir JP,

C'est Ok pour moi, j'aurais mis des capas de filtrage pour le 7805.

Fais gaffe a bien avoir une bonne isolation entre ta basse tension et la tension secteur (surtout avec de la gravure anglaise).

Bon courage!

Xavier

 

[freedom2000]

C'est Ok pour moi, j'aurais mis des capas de filtrage pour le 7805.

Xavier

Salut Xavier,

Tu es un puriste toi

JP

 

[horsot]

C'est Ok pour moi, j'aurais mis des capas de filtrage pour le 7805.

Xavier

Tu es un puriste toi

Non "j'ai" un oscillo digne de ce nom Sérieusement le 7805 est prévu pour en avoir au moins un en sortie pour palier aux appels de courants inerrants aux circuits numériques (surtout si tu "haches" du courant), c'est source de bug aléatoires.

Mais comme dirait l'autre, c'est celui qui fait qui a raison!

Xavier

 

[freedom2000]

Non "j'ai" un oscillo digne de ce nom Sérieusement le 7805 est prévu pour en avoir au moins un en sortie pour palier aux appels de courants inerrants aux circuits numériques
Xavier

Bon je fais confiance au puriste... J'ai rajouté un bonbon rouge

 

[Foxtrot]

Eh bien, je suis vraiment étonné. Ca marche particulièrement bien. Félicitations.

Ca fait drôle de voir que tu descends de vitesse sans problème car j'ai une broche triphasée et un driver acheté, et bien je n'ai jamais pu passer de 20.000 t à 10.000 par exemple, sans que le driver se mette en erreur. Augmenter ok, mais descendre très lentement

Une amélioration? sans doute qu'avec une simple programmation, tu pourrais faire en sorte de multiplier tes pulses en sortie, par 2 par exemple, histoire d'être moins gourmand en ressource PC. Des jumpers sur la board?

Bonne continuation.

J'ai envoyé le colis.

 

[Anonymous]

Quelle est le puissance max qui peut transiter part ton montage ?
En cas de blocage de la broche pour X raison, que se passe t-il ?

 

[freedom2000]

Eh bien, je suis vraiment étonné. Ca marche particulièrement bien. Félicitations.

Ca fait drôle de voir que tu descends de vitesse sans problème car j'ai une broche triphasée et un driver acheté, et bien je n'ai jamais pu passer de 20.000 t à 10.000 par exemple, sans que le driver se mette en erreur. Augmenter ok, mais descendre très lentement

Une amélioration? sans doute qu'avec une simple programmation, tu pourrais faire en sorte de multiplier tes pulses en sortie, par 2 par exemple, histoire d'être moins gourmand en ressource PC. Des jumpers sur la board?

Bonne continuation.

J'ai envoyé le colis.

Pour être tout à fait honnête, si j'active le PID de Mach3, laors il faut descendre en vitesse "doucement" sinon il lui arrive de décrocher.
Si je n'active pas le PID alors je peux faire ce que je veux

Je ne comprends pas ce que tu veux dire par multiplier les pulses par deux... Je suis forcé d'envoyer des pulses à 100Hz pour pouvoir commuter le triac proprement.
Tout au plus je pourrais avoir des pas de quantification plus fin (actuellement 256) mais ça ne servirait à rien !

Si tu parles des pulses venant de Mach3 (commande Step/Dir) j'ai une contrainte de design de pouvoir mesurer leur valeur en moins de 1ms. En effet c'est la partie de l'alternance secteur que je me suis réservé pour faire mes calculs.
Un demi alternance 220V à 50Hz a une période de 10ms.
Autrement dit, selon la consigne j'appliquerai un retard compris entre 0ms (à fond) et 9ms (vitesse min) après la détection de passage à 0 du secteur.
La dernière ms est "verrouillée" ce qui me permet de bosser mais aussi d'assurer une certaine sécurité au montage car si on décale trop le retard on peut tomber sur l'alternance qui suit (et donc remettre à plein régime).

Je suis donc contraint d'avoir un signal de consigne de période max 1ms...

 

[freedom2000]

Quelle est le puissance max qui peut transiter part ton montage ?
En cas de blocage de la broche pour X raison, que se passe t-il ?

La limite vient du triac... j'ai pris un 12A, ça me laisse de la marge

Pour ma défonceuse (1000W) il ne chauffe même pas sans radiateur

Enfin si la broche se bloque... deux cas possibles :
- sans le PID de MAch3. ça fait comme s'il n'y avait pas le circuit... et que tu bloquais ta broche (ça doit chauffer pas mal !)
- avec le PID. Si la vitesse ralentit alors la consigne augmente... jusqu'à la sauce max... et si tu bloques le PID doit décrocher et couper ? (mais je n'ai pas testé)

 

[freedom2000]

La gravure anglaise --> ça marche

J'ai commencé par surfacer un bout de planche
J'ai collé au double face le PCB brut sur la planche
on fait un zéro précis par contact
et roule

un coup de tampon jex et c'est parfait ... (on ne peut pas en dire autant de la vidéo...

 

[Anonymous]

Quelle est le puissance max qui peut transiter part ton montage ?
En cas de blocage de la broche pour X raison, que se passe t-il ?

La limite vient du triac... j'ai pris un 12A, ça me laisse de la marge

Pour ma défonceuse (1000W) il ne chauffe même pas sans radiateur

Enfin si la broche se bloque... deux cas possibles :
- sans le PID de MAch3. ça fait comme s'il n'y avait pas le circuit... et que tu bloquais ta broche (ça doit chauffer pas mal !)
- avec le PID. Si la vitesse ralentit alors la consigne augmente... jusqu'à la sauce max... et si tu bloques le PID doit décrocher et couper ? (mais je n'ai pas testé)

Ok, donc à la limite je pourrais me passer de la sécurité de ma fraiseuse, et me contenter d'alimenter le moteur de 550w par le biais de ta carte ?

 

[freedom2000]

Quelle est le puissance max qui peut transiter part ton montage ?
En cas de blocage de la broche pour X raison, que se passe t-il ?

La limite vient du triac... j'ai pris un 12A, ça me laisse de la marge

Pour ma défonceuse (1000W) il ne chauffe même pas sans radiateur

Enfin si la broche se bloque... deux cas possibles :
- sans le PID de MAch3. ça fait comme s'il n'y avait pas le circuit... et que tu bloquais ta broche (ça doit chauffer pas mal !)
- avec le PID. Si la vitesse ralentit alors la consigne augmente... jusqu'à la sauce max... et si tu bloques le PID doit décrocher et couper ? (mais je n'ai pas testé)

Ok, donc à la limite je pourrais me passer de la sécurité de ma fraiseuse, et me contenter d'alimenter le moteur de 550w par le biais de ta carte ?

Pourquoi tu veux te passer de la sécurité ?

Sur la carte j'ai rajouté un relai commandé par le GCODE M3... Il doit se couper dès que Mach3 le commande ou quand il y a un Estop.

JP

 

[Anonymous]

Parce que je peut pas dissocier la sécurité qui est associée à la carte de commande de la variation de vitesse.Donc soit je vire toute la commande et je passe par ta carte, soit je garde tout mais je sais pas trop comment alors alimenter ta carte en // avec la carte d'origine

 

[horsot]

La gravure anglaise --> ça marche

Bravo chapeau bas mon bon monsieur!

Le résultat est joli (honnêtement je m'attendais à bien pire! ). Prochaine étape => enchainer par le perçage. Est-ce que ton soft de génération de gcode permet de pré-centrer les trous avec ta fraise? (pour aider le foret).

Juste une petite remarque : ne laisse pas de plan de cuivre sans potentiel ça risque de te foutre le bazar (un peu comme un blindage avec un potentiel flottant! ).

Pour l'arrêt de la broche, une façon simple est de mettre un fusible pour éviter de tout cramer. Sinon un petit circuit faisant office de disjoncteur. Une autre solution serait d'inclure dans le pic ou mach3/EMC2 une sécurité du genre : "si la commande et la vitesse mesurée sont trop éloigné durant un certain temps couper tout". Pour le faire dans le pic il faudrait qu'il ai le signal de la photodiode. Je pense qu'un fusible est de toute façon une bonne chose!

De nouveau bravo JP, j'ai hâte de voir la suite!

Merci pour ton partage

Xavier

 

[freedom2000]

Le résultat est joli (honnêtement je m'attendais à bien pire! ). Prochaine étape => enchainer par le perçage. Est-ce que ton soft de génération de gcode permet de pré-centrer les trous avec ta fraise? (pour aider le foret).

Juste une petite remarque : ne laisse pas de plan de cuivre sans potentiel ça risque de te foutre le bazar (un peu comme un blindage avec un potentiel flottant! ).

. Une autre solution serait d'inclure dans le pic ou mach3/EMC2 une sécurité du genre : "si la commande et la vitesse mesurée sont trop éloigné durant un certain temps couper tout".

Xavier

Moi aussi je m'attendais à pire

Je pense que ça doit être faisable de pré percer le pcb avec la fraise en V
(je n'ai pas pensé à le faire et bien sûr mes trous ne tombent pas tout à fait où il faut... car j'ai voule faire trop vite )

Ok pour le plan de cuivre que je vais relier à la masse

Pour ce qui est du PID de Mach3, il coupe bien tout au bout d'un certain temps quand la consigne est trop éloignée de la réalité.

 

[guol64]

Superbe,

J'en bave d'envie

 

[freedom2000]

Superbe,

J'en bave d'envie

Merci

Mais ce n'était qu'une simulation...

Voici la vrai, elle ressemble bien à la virtuelle

 

[taramop]

Pu..ain
déjà assemblé et soudé
T'es plus rapide que l'éclaire n'diu

Super boulot j'espère que quand je me lancerais dans la construction que ça aille aussi vite

 

[freedom2000]

Pu..ain
déjà assemblé et soudé

Faut pas que le cuivre ait le temps de s'oxyder

 

[phil916]

bonsoir,

beau boulot et vu la finesse de gravure ta cn tiens la route c'est clair
ça donne envie de s'y mettre

 

[freedom2000]

bonsoir,

beau boulot et vu la finesse de gravure ta cn tiens la route c'est clair
ça donne envie de s'y mettre

c'est vrai qu'elle ne bouge pas beaucoup

On m'avait dit beaucoup de "mal" de la gravure anglaise, j'ai été très agréablement surpris.
C'est vraiment super facile avec pcb-Gcode et Eagle.

 

[guol64]

Superbe,

J'en bave d'envie

Merci

Mais ce n'était qu'une simulation...

Voici la vrai, elle ressemble bien à la virtuelle

Je parlais de la fraiseuse Pour la carte j'ai mis de côté pour suivre un peu plus tard car en ce moment je suis pas mal pris:
Réalisation d'une moto à bascule en bois : je ferais des photos.
J'ai trouvé deux vis à billes ce matin : Diam 32 Lg 900 et 500 avec écrous à ratrapage de jeu, 60€ les deux , les rails a billes vont suivre : 2 paires avec 8 patins 120€. Reste plus qu'à revoir la conception.

 

[freedom2000]

J'ai trouvé deux vis à billes ce matin : Diam 32 Lg 900 et 500 avec écrous à ratrapage de jeu, 60€ les deux , les rails a billes vont suivre : 2 paires avec 8 patins 120€. Reste plus qu'à revoir la conception.

Si tu as du rab ????