ARDUINO UNO + SHIELD V3 + MOTEUR PàP ???

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Message  camopi le Dim 14 Oct 2018 - 16:41

Bonjour

Je suis en train de me construire une petite CNC 3 axes.
Je n'en ai jamais fabriqué (mais programmé et utilisé) ce qui fait que je tâtonne beaucoup.

Pour la piloter je suis parti avec :
- arduino uno
- shield V3
- GRBL
- Candle
- une alimentation de PC
Une fois opérationnelle je mettrais devant une petite DAO / CAO pour générer le G-code.

Pour me rafraichir les neurones, en plus des outils cités ci-dessus j'ai utilisé 3 petits moteurs NEMA 17 (0,65 Nm avec 1,8 Amp à moins de 15 €).
Cela fonctionne en terme de logique, programmation, ...
Ce petit moteur arrive même à entrainer mon axe X.
Par contre il ne lève pas le Z mais c'était prévu.

Maintenant pour aller plus loin et sachant que je suis limité à 2 Amp par moteur (par le shield V3) je trouve des moteurs :
- NEMA 23 : 1,32 Nm / 1,5 Amp / 5,7 volt
- NEMA 23 : 2,35 Nm / 2 Amp / 8,6 volt
Mais :
- quel type d'alimentation utiliser :
    - PC (régulée et stabilisée)
    - non régulée et stabilisée
    - autres
- comment à partir des caractéristiques des moteurs ci dessus déterminer les caractéristiques de l'alimentation :
    - Voltage
    - Ampérage
    - autres

Merci de votre aide
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Message  sylvestre63 le Dim 21 Oct 2018 - 20:55

Hello

La carte shield V3 accepte une alimentation de 12 à 36 volts, une alimentation de PC me semble suffisante, sachant que les trois moteurs ensembles consommeront 3x2=6A maximum.

L'alimentation PC est régulée et de puissance suffisante pour ton projet.

Il est aussi possible d'acheter une alimentation 12 voir 24Volts par exemple de ce tpe: https://www.planeteleds.fr/fr/alimentation-electrique/1657-alimentation-12v-dc-100w-8-5a.html?utm_source=shopping2018&gclid=EAIaIQobChMI3fCciJaY3gIV1pTVCh1-XwimEAQYBSABEgK5QPD_BwE

Mais à mon avis c'est inutile et de toute façon avant d'investir tu peux tester avec l'alimentation PC si les trois moteurs NEMA 23 : 2,35 Nm / 2 Amp / 8,6 volt tournent sans soucis avant d'investir dans une autre alimentation.

Par contre ce que je ne sais pas c'est si la carte shield V3 supporte une alimentation de type plus simple: un pont de 4 diodes et filtrée simplement avec un gros condensateur... car dans ce cas c'est encore plus simple et moins onéreux.
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Message  momoclic le Dim 21 Oct 2018 - 21:36

camopi a écrit:
- NEMA 23 : 1,32 Nm / 1,5 Amp / 5,7 volt
- NEMA 23 : 2,35 Nm / 2 Amp / 8,6 volt
Salut,
Tu es sûr de ces chiffres, un moteur de 2,35 Nm et seulement 2 ampères me surprend beaucoup ?
J'ai des 2,2 Nm et ile me faut plus 3A pour atteindre ce couple.
Par ailleurs je n'ai jamais compris ce que voulait dire les tension (5,7 et 8,6 volt ?), ni à quoi ça pouvait servir ?

Il faut savoir qu'un moteur pas-à-pas se pilote en courant, la tension lui assurant sa vélocité. Plus la tension est élevé plus il tourne vite et généralement cette tension n'est limité que par l'isolement. Ce qui la limite vraiment c'est celle qu'est capable de gérer le Driver tout comme pour l'intensité.
C'est à l'arrêt que le moteur demande l'intensité la plus élevée et demande le maximum de courant. Dans ce cas la tension nécessaire est faible. A chaque fois que l'on double la tension on diminue de moitié l'intensité.
Je ne sais pas la puissance de ton alimentation de PC mais au minimum 350 watts. Soit en 12 volts trente ampères de disponible. largement de quoi faire cramer les moteurs Wink
Il est très rare que les trois moteurs demandent le maximum de puissance ensemble. Donc très à l'aise sur ce créneau.
Le problème avec l'alim. PC c'est de ne disposer que de 12 v ce qui limitera très fortement la vitesse de rotation des moteurs.
Si tu veux aller vite il te faut les alimenter en 36 volts, mais comme dit plus haut tout dépend de tes Drivers.  Very Happy
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Message  dh42 le Lun 22 Oct 2018 - 2:18

Salut,

Par ailleurs je n'ai jamais compris ce que voulait dire les tension (5,7 et 8,6 volt ?), ni à quoi ça pouvait servir ?

+1

Peut être la tension mini pour qu'ils puissent fonctionner ?

++
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Message  momoclic le Lun 22 Oct 2018 - 15:02

dh42 a écrit:Salut,

Par ailleurs je n'ai jamais compris ce que voulait dire les tension (5,7 et 8,6 volt ?), ni à quoi ça pouvait servir ?

+1

Peut être la tension mini pour qu'ils puissent fonctionner ?

++
David

Ce matin j'ai fait quelques recherches. Selon les auteurs on peut alimenter les moteurs entre 3 et 8 fois la tension nominale ou selon d'autres entre 4 et 20 fois !
J'ai également lu que cette tension était celle appliquée lorsque que le moteur est à l'arrêt.
Si c'est bien le cas on est sensé connaitre l'intensité maximale accepté par le moteur pour que son échauffement soit minimal quand il offre le couple maximal.
On peut donc applique la formule U=RI ou P=UI² pour connaitre la puissance. Mais attention ce n'est pas la puissance consommée, la force contre électromotrice joue un rôle non négligeable et le hachage du courant par le driver n'est pas innocent non plus, dur, dur. Wink
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Message  momoclic le Lun 22 Oct 2018 - 15:24

Bon, j'ai continué mes recherches , il semble que par exemple pour ton moteur 8,6v 2 A :
P=UI² => 8,6 x 2 x 2 = 34,4 watts si  rendement 0,7 : 34,4 / 0,7 = 50 watts par moteurs
Ensuite on ne connait pas la courbe de puissance du moteur, il peut-être exigeant à haute vitesse.
Prendre deux fois cette puissance, surtout avec une alimentation à découpage, me parait raisonnable, soit 100w par moteur.

A quelle tension sont limités tes drivers ?
Combien as-tu de moteurs 3 ou 4 ?
Car il est évident que plus la tension est élevé, moins il te faudra d'intensité (P=UI) à puissance constante.


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Message  camopi le Sam 27 Oct 2018 - 11:34

momoclic a écrit:
camopi a écrit:
- NEMA 23 : 1,32 Nm / 1,5 Amp / 5,7 volt
- NEMA 23 : 2,35 Nm / 2 Amp / 8,6 volt
Salut,
Tu es sûr de ces chiffres, un moteur de 2,35 Nm et seulement 2 ampères me surprend beaucoup ?
J'ai des 2,2 Nm et ile me faut plus 3A pour atteindre ce couple.

Ce sont des moteurs trouvés sur Alie....
- NEMA 23 : 1,32 Nm / 1,5 Amp / 5,7 volt
Ici

- NEMA 23 : 2,35 Nm / 2 Amp / 8,6 volt
Ici

Je les ai reçu hier mais pour le second ils se sont trompés et m'ont livré la version 1,96 Nm / 3 Amp / 2,7 volt, je vais les contacter pour un échange
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Message  camopi le Sam 27 Oct 2018 - 11:44

Quelques précisions :
- j'ai 3 axes donc 3 moteurs. Le 4ème n'est pas prévu
- le Shield V3 peut être alimenté de 12 à 36 Volts
- Les drivers sur le Shield sont des A4988 avec refroidisseur
    * de 8 à 35 Volts
    * 2 A maxi
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Message  momoclic le Sam 27 Oct 2018 - 19:48

Bonjour,

ça y est je sais enfin à quoi sert la tension sur les moteurs pas-à-pas : tout simplement à appliquer la formule U=RI pour en déterminer l'élément manquant ! Wink
Donc dans ton cas on peut en déterminer la résistance,ce qui ne nous intéresse pas vraiment, par contre si on à cette tension et la résistance on peut calculer l'intensité maximale supportée par le moteur.
Ceci peut aussi aider à départager un choix, entre deux moteurs au caractéristiques similaires il faut choisir celui qui aura la plus petite résistance et la plus petite inductance.

Pour en venir à ton problème, effectivement tu ne pourra pas piloter ces moteur 3 ampères puisque tes drivers n'en accepte que 2A.
Attention à BIEN régler l'intensité sur les A4988 ce n'est pas évident :

https://www.genapart.com/2015/10/27/r%C3%B4le-et-r%C3%A9glages-des-pilotes-moteurs-pas-%C3%A0-pas/

Par contre les alimentations sont souvent en 36 volts mais il y a un potentiomètre qui te permet d'ajuster la tension, il te suffira de le mettre au minimum.
Un tension "élevée" te garantira encore un couple correct en vitesse rapide.
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Message  camopi le Dim 28 Oct 2018 - 18:05

Merci pour ton lien qui va me faciliter le réglage.
Petite question : tu as écrit P = UI², es tu sur du ² ?

Je récapitule (en utilisant P = UI) :
- NEMA 23 : 1,32 Nm / 1,5 Amp / 5,7 volt
Pour ce moteur j'obtient par calcul :
    * une puissance de 8,55 watts, /0,7 = 12,5 watts donc je part sur 25 watts
    * une résistance de 3,8 ohms que j'ai mesuré à 3,9 ohms sur chaque bobine

- NEMA 23 : 2,35 Nm / 2 Amp / 8,6 volt
Pour ce moteur j'obtient par calcul :
    * une puissance de 17,2 watts, /0,7 = 25 watts donc je part sur 50 watts
    * une résistance de 4,3 ohms

Pour l'alimentation je dois trouver :
* du 35 Volts maxi (limite des drivers), mais le mini ?
  Si je prends le cas du second moteur dois je faire 3 x 8,6 volts soit 25,8 volts ?
* 3 x 50 watts soit 150 watts mini ?
* 3 x 2 Amp soit 6 Amp mini ?
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Message  momoclic le Dim 28 Oct 2018 - 19:24

Salut,
Désolé "ma fourche à languer" Wink : P=UI ou P=RI², j'ai corrigé. Merci.

Merci pour la mesure de résistance qui semble bien confirmer ce que j'avais compris sur cette tension inutile par ailleurs.

Pour dimensionner l'alimentation c'est moins clair que ça !
En effet un moteur pas-à-pas donne son couple maximal à l'arrêt (Holding torque ou couple de maintien), mais dans ce cas là le driver s'arrange pour le ne pas dépasser le courant maximal autorisé. Pour cela il baisse la tension, donc la puissance. A l'inverse quand il tourne on augmente la tension, c'est l'inductance la plus faible qui t'autoriseras la vitesse la plus élevée en conservant un maximum de couple. Malgré tout, plus la vitesse augmente plus le couple diminue. Et là le driver continue son rôle en régulant courant et tension...
Il est difficile de dire la puissance consommée puisque intensité et tension varient constamment. De plus tous tes moteurs ne demanderont pas le maximum ensemble.
Ta méthode intuitive n'est peut-être pas idéale mais je pense que ça devrait le faire, je n'en connais pas de meilleure lorsque le vendeur ne fourni pas la puissance.
Si tout de même peut-être une chose supplémentaire il faut que le pont de diode de l'alimentation soit en mesure de supporter l'intensité demandée même si la tension est plus faible. Donc dans ce cas ta méthode est bonne. Very Happy

Edit : Une remarque les 0,8 ohm c'est pour une phase tu en àas deux, attention, donc deux fois plus de consommation !


Dernière édition par momoclic le Dim 28 Oct 2018 - 21:43, édité 1 fois
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Message  dh42 le Dim 28 Oct 2018 - 21:40

Salut,

Si ça peut aider ; sur la BZT PF, d'origine, il y a 3 moteurs 4.2A (KT-190) - alim 48V de 6.7 A ( 320W ) ... La plupart du temps ça ne posait pas de problème, mais par contre, sur des perçages en spiral rapides (donc 3 axes qui tournent à la fois, et avec inversion rapide XY sur les trous de petit Ø), j'avais des pertes de pas au delà d'une certaine vitesse (600mm/min il me semble). Je l'ai remplacée par une 15A (720W), et plus de problèmes en perçage en spirale.

Pour ma part, je me doutais bien que le calcul de P maxi était complexe sur ce type de moteur, et pour choisir la nouvelle alim, je n'ai pas pris de risques et j'ai utilisé la formule la plus basique et la moins "économe", 48 V * 4.2 A = ~200W / moteur * 3 moteurs = 600W (~ 12A en 48V)... et comme occasionnellement il y a un 4ieme axe, et même s'il est très rare que les 4 axes tournent en même temps, j'ai pris le modèle au dessus en 15A Very Happy ... dans un contrôleur BZT, il y a largement assez de place.

http://www.bzt-cnc.de/en/shop/electronics/15-motoren/425-schrittmotor-fl60-42a-3n

++
David


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Message  momoclic le Dim 28 Oct 2018 - 21:51

Je pense que la méthode P=UI, lorsqu'on à cette fameuse tension, est une bonne approche puisque théoriquement le moteur est à l'arrêt seule la résistance compte et que l'intensité est maximale.
Si on a la résistance de l'enroulement c'est aussi simple, on applique P=RI² et ça roule pareil.
Le problème du calcul de notre ami @camopi c'est qu'il n'a compté qu'un seul enroulement alors que chaque moteur en a deux. Donc 300w en 36 volts devrait-être une bonne option.
Lorsqu'on ne connait pas la résistance des enroulements, il suffit de la mesuré. Sur mes moteurs chinois étaient vendus pour une résistance de 0,8 ohm, je mesure 0,86 ohm (erreur 7%, tolérance annoncée 10%)
Pour l'inductance donnée 1,8 mH et mesurée 2,5mH (erreur 28%, tolérance annoncée 20%, mais je suis moins sûr de la qualité de mon contrôleur chinois que de celle mon ohmmètre)
Pour l'alimentation j'ai chois une 600 watts parce que j'ai une autre appli. qui exploite la même. Comme ça j'ai un rechange. Wink

Autre élément à prendre en considération, souvent on prend les alimentations chinoises à découpage prévues pour des DEL. Donc pas forcément adaptées à l'usage qu'on en fait avec beaucoup de variations de charge. Raison supplémentaire pour prendre une bonne marge de sécurité.
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