[PAP] dimensionner calculer driver

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Salut à tous!

J'ouvre un nouveau topic, car peut-être que ça en intéresserait plusieurs...

Ma question : Comment choisir un driver de moteur pas-à-pas en fonction des tensions d'alimentation?

Mes essais :

j'ai un moteur pas-à-pas de chez CROUZET sur lequel est inscrit "77ohms, 14,5W" (réf 82.97 introuvable sur gogol ni chez crouzet). J'en déduis que ses bobines accèptent 450mA / 36V (à la louche). J'ai un driver 2A / 43V. OK... et bien moi, je vous dis que ce driver ne convient pas. A l'oscillo à vide, quand je fais tourner mon moteur à la main, ses bobines me créent une belle sinusoïde dont la tension est proportionnelle à la vitesse, allant jusqu'à 90V crête (si je le fais tourner plus vite, on aura plus).

Relevés de tension sur une sortie du driver avec un petit moteur, alimenté en 12V. on voit bien que le signal passe beaucoup de temps entre 20 et 25V...

Mon driver a des mosfet en sortie ayant un VDS max de 100V. si j'alimente en 36V, j'obtiens des crêtes de 90+36 = 126V et plus si affinités. Les négatives sont réduites par les diodes inverses des mosfet. Mais le driver est donné pour une tension d'alim max de 43V. est-ce parce que mon moteur ne donnera jamais plus que le double de l'alim?

Solution 1 : le classique de la diode de roue libre à VCC? impossible, car ça revient à courcircuiter les bobines non alimentées, donc empêcher le moteur de tourner.

Solution 2 : une résistance de 150 ohms en parallèle sur mes bobines. il faudrait déjà qu'elles fassent 8W pour accepter ce qu'on va leur faire subir. Impossible : je n'arrive pas à faire tourner mon moteur, ça le freine beaucoup trop.

Solution 3 : une résistance de 1Kohms en parallèle sur mes bobines. Le moteur est freiné quand même un peu, et ça ne change pas grand chose sur la tension générée.

Solution 4 : au lieu d'une simple diode, une zener (48V par exemple). à haute vitesse, ça freinera mon moteur, et la diode va chauffer.

Solution 5 : un driver HT... j'en trouve pas...

De plus, un bon driver de PAP permet de suralimenter le moteur. j'ai par exemple un ensemble driver + PAP d'une imprimante, le moteur est donné à 3,9V mais alimenté en 24V. Si je suis le même raisonnement, je pourrais alors alimenter mon moteur en 150V pour lui donner toute sa patate (donc trouver un driver qui accepte 300V de surtension?)...

rebobiner mon moteur avec du fil plus gros?

le net n'est pas très bavard sur ce point... et vous?

merci d'avance!

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Re,
C'est vrai que c'est un sujet polémique chacun ayant ces recettes miracles :grin:
Je trouve souvent des éléments de réponses chez : Pololu - Motion Control Modules
Tu peux également leur poser la question en utlisant la rubrique "comments or questions"
@+

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Comme tout moteur le moteur Pas à Pas est réversible mais je pense que quand on le fait fonctionner en génératrice avec un mouvement continu il doit se comporter comme une génératrice classique avec apparition d'une fcem.
Donc a mon humble avis on ne peut pas établir de corélation entre le fonctionnement en moteur pas à pas et celui en génératrice, mais ce n'est que ce je ressens sans pouvoir en faire la démonstration.

Dans un fonctionnement pas à pas le moteur fonctionne a partir d'impulsions de commande. Comme le bobinage est équivalent à une résistance plus une inductance la réponse à un échelon de tension est une équation différentielle : E = Ri + L di/dt .
Je dirais que le courant maximal est atteint quand l'effet de self est terminé c'est à dire qu'il faut une durée du crénaux suffisament longue. Ce doit être aussi pour cela que le moteur perd du couple quand on le fait tourner trop vite c'est à dire qu'on le commande à une fréquence trop élevée -> le courant ne peut pas atteindre son maximum Imax = E/Rbobinage

Je n'en dirais pas plus car autant la charge d'un condensateur en tension passe bien, autant celle d'une inductance en courant m'a toujours filé des boutons.

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68tjs:
Je n'en dirais pas plus car autant la charge d'un condensateur en tension passe bien, autant celle d'une inductance en courant m'a toujours filé des boutons.

moi aussi, mais on s'y fait, c'est juste qu'il est compliqué d'imaginer que quand on coupe le courant dans une bobine, ben le courant ne se coupe pas... :wink: et les thévenin / norton associés (R1-L1 en série est équivalent à L2-R2 en // )

OK pour le coup du Ldi/dt, , voire même le jLw. le truc qui me gêne et qui m'amène à poser la question, c'est que le rotor d'un pas à pas est un aimant (restons simples), et que lorse qu'on utilise un pap, on fait toujours passer le courant dans un seul sens, donc les bobines du stator vont toujours attirer le même pôle de l'aimant du rotor (disons les bobines produisent un pôle sud quand on les alimente, donc elles vont venir le pôle nord). mais à 180° de là, le rotor a un pôle sud qui passe devant une bobine non alimentée (puisqu'on alimente celle d'en face). et un aimant qui bouge devant une bobine, ça fait quoi? ben une génératrice...

donc toute bobine non alimentée va être génératrice à chaque mouvement moteur. C'est ça que j'ai mesuré, et que j'y trouve mes 90V. si la bobine est en l'air à ce moment, elle ne s'oppose à rien, mais essaie de court-circuiter les bobines d'un moteur pas à pas, on aura beaucoup de mal à le tourner à la main. (le mouvement de l'aimant crée un courant dans la bobine, courant élev car bobine en court-jus, et con, ce courant s'oppose au champ magnétique qui l'a créé, le serpent se mort la queue!

Pour garantir le bon fonctionnement d'un moteur pas à pas, il faut donc laisser les bobines non alimentes entièrement libres de façon à ne pas freiner la rotation du rotor. il y aura une DDP importante (la FEM) et d'ailleurs, DDP = IL2 x R2. mais pas de courant. c'est cette DDP qui me gêne car je ne dois pas l'empêcher d'apparaitre, mais mes composants doivent la supporter. je dois faire avec en gros! et personne n'en parle...

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Super_Cinci:
on fait toujours passer le courant dans un seul sens, donc les bobines du stator vont toujours attirer le même pôle de l'aimant du rotor

Il se trouve qu'actuellement je suis sur la doc de PAP. Par plaisir : donc totalement inutile, je fais joujou avec un FPGA et je cherche à réaliser une commande de moteur pas à pas bipolaire.
J'ai déjà sur le papier une PWM et une commande de pont en H avec une zone morte pour éviter qu'au moment des commutations les transistors en série soient passant simmultanément ne serait-ce qu'un très court instant --> ça résiste au début et puis 3 mois après ça crève et ne sait plus pourquoi.

Actuellement je suis sur la commande des bobines. en bipolaire j'ai trouvé deux modes principaux (voir PJ):
Dans le premier on alimente 1 seule bobine à la fois mais au cours du cycle on inverse le courant.
Dans le deuxième on alimente toujours les 2 bobines. Le courant dans les bobines est aussi inversé au cours du cycle.
Ce principe donne le couple le plus fort.
Il existe un troisième mode qui est la combinaison des deux. Il permet des 1/2 pas mais le couple n'est pas constant.

Proposition :
Tu peux insérer une petite résistance entre la masse et le bas du pont en H : en fait créer la fonction "sense" du L298.
Avec un oscillo il sera possible de mesurer le courant réel quand un pap tourne.

Je comprend le fonctionnement ainsi (je n'ai encore pas branché le moindre moteur pas à pas) :
Moteur PAP bipolaire.
Moteur à l'arret :

  • bobines alimentées : l'aimant se positionne par rapport au champ magnétique fixe -> Le couple est celui de maintien, il est à sa valeur maximale.
  • bobine non alimenté : le seul couple qui subsiste est le couple de détente qui est égal à la somme du couple de frottement et du couple résultant de l'action des aimant sur le noyeau magnétique sur lequel les bobinage sont enroulés -> effet de réluctance.

Moteur en rotation :

  • les bobines sont toujours alimentées mais pour faire 1 pas il faut changer le sens de l'une d'entre elles.

Pour moi on est toujours en regime transitoire.

moteur_PAP_bipolaire.jpg
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C'est la grande différence entre le bipolaire et le unipolaire...

Pour le bipolaire, on force l'alimentation des bobines en permanence, et grâce au pont en H, on maîtrise les surtensions de coupure avec les diodes. D'ailleurs, le Léonardo est pratique pour ça, car il possède des sorties PWM inversées avec possibilités de retard pour éviter les doubles conductions.

Côté unipolaire, on ne maîtrise le courant que dans un sens : du +V au GND. quand la bobine décide de créer une surtension, on ne peut rien faire sans empêcher le moteur de tourner. Donc il faut laisser faire en espérant que l'électronique le supportera...

Il existe une solution pour les unipolaires : les câbler en bipolaire et multiplier la tension par 2. dans mon cas, il me faudrait un pont en H de 300V, juste pour sortir 30W dans un moteur, je trouve ça moyen... XD

j'ai récupéré une alim 380 => 48V/100A dont j'ai étudié le schéma. le triphasé est redressé, puis envoyé sur un réseau de 12 mosfet 26A/900V, (couplés par 3 : 79A il y a de quoi faire péter la turbine...) qui alimente deux transfos. quelques 74LSxxx gèrent le truc : une entrée clock, une entrée PWM, c'est tout. en fait, les transfos sont alimentés l'un après l'autre, et un shunt sur chaque branche interdit la mise en route de l'autre branche tant qu'il reste du courant. donc la bonne idée ne doit pas être loin... pour du bipolaire...

Reste qu'il me faut trouver une solution pour mon PAP "haute tension", et je ne vais pas dérouter mon alim 5KW pour ça...

en attendant, ma fille m'a rejoint et a trouvé une petite ampoule, je lui ai donné deux fils sur une alim 12V (limitée à 500mA, on risque pas grand chose...) et elle vite compris comment on fait :

Je lui ai demandé comment gérer mon moteur, elle m'a répondu qu'elle allait remonter regarder petit ours brun. Ah les jeunes, on ne peut vraiment pas compter sur eux!

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Tous ces débat m'amène à une question : pourquoi tu t'obstines avec ce foutu moteur unipolaire ??! xD Je suppose que la curiosité a pris le pas (oh le jeu de mot !) sur la pragmatisme ^^

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Exactement, la curiosité. en effet, des moteurs PAP, on en trouve facilement, et là, j'en ai 2 qui ont l'air très prometteurs, mais on sort tu petit moteur 5V ou encore des moteurs standards (les NEMA par exemple) qui tournent très bien en 24V. donc je cherche un moyen de jouer avec et voir s'ils peuvent (toujours la même chose) tourner vite et bien. et par là même, soulever une question d'ordre électrique dont personne ne parle

Je viens d'ailleurs de trouver une astuce, j'avais ouvert un petit PAP, et impossible de le refermer dans l'axe. je l'ai branché et fait tourner assez vite, et resserré les vis pendant qu'il tournait, ben voilà, il est de nouveau dans l'axe et tourne à merveille... si ça vous est arrivé, c'est une idée...

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Normalement faut pas les ouvrir ça leur faire perdre beaucoup de couple (c'est ce que j'ai lu plusieurs fois, la raison je l'ignore)

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B@tto:
Normalement faut pas les ouvrir ça leur faire perdre beaucoup de couple (c'est ce que j'ai lu plusieurs fois, la raison je l'ignore)

Le couple, je sais pas, mais on sent bien que le rotor tourne plus facilement après ouverture (le couple de maintient par reluctance diminue fortement), même centré aux petits oignons. Le souci, c'est que je voulais enlever le pignon fer du moteur, et je ne voulais pas prendre appui sur les roulements... Mais pourquoi, c'est autre chose... je n'ai pas mis le rotor en contact avec du fer ou autre chose... pas de poussière... allez savoir... une démagnétisation?

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après ouverture (le couple de maintient par reluctance diminue fortement), même centré aux petits oignons.

ça pourrait venir de l'ajustement/serrage des deux parties de la carcasse qui participe peut-être au circuit magnétique.
Ou rêve-je ?

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Carolyne:

après ouverture (le couple de maintient par reluctance diminue fortement), même centré aux petits oignons.

ça pourrait venir de l'ajustement/serrage des deux parties de la carcasse qui participe peut-être au circuit magnétique.
Ou rêve-je ?

le corps est en tôles, mais les "couvercles" sont en alu, donc isolant pour le champ magnétique. on aurait pu imaginer que le moteur soit rempli de fluide ferromagnétique (comme certains haut-parleurs pour annuler l'entrefer), mais ça se verrait tout de suite à l'ouverture... un vide d'air? ou simplement (je n'y connais rien, j'ai fait l'impasse à l'école) la rupture du champ magnétique?

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En tous cas, le mystère est intérressant.
Mon père, gros bricoleur, avait remplacé le bobinage de l'induit d'un alternateur de bagnole par 24 aimants permanents, (entrefer 0,3mm) et modifié le cablage de l'inducteur et il en a fait une éolienne.
Mais derrièrre un sextupleur de tension, c'est tout juste si ça chargait une CdNi de 1, 5 V. Looool !

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pauvre alternateur...

Revenons à mes moutons :

J'ai remarqué que lorceque le moteur tourne bien, on a une tension sur la sortie du driver qui monte (et semble se stabiliser) à 2 x VDD. Or si on fait décrocher le moteur (en allant trop vite par exemple ou en le bloquant), au lieu d'avoir une courbe plane à 2 x VDD, on obtient une courbe qui grimpe à 3 x VDD et décroît comme le déchargement d'une vraie bobine. Et ce, quelque soit le courant de commande. (ici, le courant de commande est en PWM)

D'où ma question : quel comportement a un mosfet quand on dépasse VDS max? je cherche mais ne trouve pas trop. est-ce qu'il devien gentiment passant (avant de crâmer si la surtension est légère)? y a-t-il un phénomène d'avalanche?

Je cherche mais ne trouve point. Et n'ayant pas assez de mosfet basse tension sous la main pour tester, il faudrait que je trouve des infos toutes faites là-dessus...

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Avec un bipolaire je dirai : phénomène de claquage -> arc élecrique qui crame tout sur son passage.
Avec un Mosfet j'aurai tendance à dire pareil mais sgdg.

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justement, se comporterait-il comme une zéner, un diac? tiens, le diac, c'est pas mal ça aussi pour les surtensions bobines... à essayer un jour. ou simplement, il crame...

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Super_Cinci:
justement, se comporterait-il comme une zéner, un diac? tiens, le diac, c'est pas mal ça aussi pour les surtensions bobines... à essayer un jour. ou simplement, il crame...

Les diac ne sont normalement pas prévus pour dissiper beaucoup de puissance.

Il vaut mieux partir sur des Transil ou équivalents

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Bon, j'avance, mais pas forcément dans le sens de la causerie... Vous me connaissez, je ne suis pas du genre à acheter des trucs touts faits. J'ai un autre moteur à faire tourner, et en prime une petite carte avec 2 paires de mosfet N qui allait initialement avec ce moteur dans un scanner. De souvenir, le moteur était alimenté sur du 24V, mais de visu, il ne supportera pas 24V en continu. Il faudrait donc pédoublevéémiser. Pas évident avec un nono de gérer une PWM en plus du séquencement PAP sans monopoliser tous les cycles d'horloge et ne plus avoir le temps de gérer autre chose, ne serait-ce qu'un second moteur. On est un jour férié, et c'est en général là que le génie arrive :

il suffit donc d'envoyer sur J3 à J6 le code du pas (pas entier ou demi pas comme on veut), et une PWM sur J8! on pourrait même imaginer une résistance sur les sources des mosfets pour avoir un retour d'info sur le courant.

J'ai donc finalement presque résolu le truc, car maintenant, je peux facilement sur-alimenter un PAP tout en gérant le courant dans ses bobines!

encore mieux (ça chauffe!!!)

Dans l'idée (comme ça, ça ne marche pas), deux comparateurs coupent l'alimentation des bobines dès que le courant atteint un max défini par le potar. Pourquoi deux shunts? parce qu'en cas de demi-pas, on a deux bobines alimentées en même temps (forcément une A et une B), donc pour éviter les mélanges. Mais rien n'empêche de n'utiliser qu'un seul shunt, ça marche pareil.

Il faudra évidemment gérer un passe-bas sur l'entrée - des comparateurs, sinon ça va osciller dans tous les sens. Mais non!!! encore plus fort : mettre les compatateurs en trigger! Bien calculé, on obtient une oscillation contrôlée, presque une PWM, donc un courant maîtrisé. Au pire, on rajoute un oscilateur sur les comparateurs et on aura notre PWM.

Ca existe tout fait, je n'ai fait que réinventer la roue, je sais, mais l'intérêt ici est de pouvoir dimentionner facilement nos composants (surtout les mosfets). Et puis au final, ce n'est pas un circuit bien compliqué... (68tjs, si ça peut te donner des idées dans tes recherches...)

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Super_Cinci:
Bon, j'avance, mais pas forcément dans le sens de la causerie...

Bonjour S5
interessant
pas tout lù (pas bien , je sais ) :grin:
C'est pour driver du moteur PAP à point commun et donc en uni ?

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Super_Cinci:
68tjs, si ça peut te donner des idées dans tes recherches

Pour le moment je suis parti sur un moteur bipolaire. Je note pour quand je m'intéresserais au moteur unipolaire.