quelle est l'utilité des micro pas ?

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Message  chris74 le Jeu 31 Mai 2012, 19:59

Bonjour, voilà je suis au tout début de la mise en route de la nouvelle CN, du coup je me posais la question de l'utilité des micro pas. Jusqu'à présent, je ne m'étais pas posé la question et j'avais utilisé la carte comme elle est d'origine ,c'est à dire en 1/16 pas. J'ai la possibilité de la configurer en 1/8, 1/4 et 1/2 pas, quelle pourrait être l'intérêt de modifier ce type de réglage ?
Ce que je recherche, entre autre, c'est de "tirer" le maximum de couple de mon moteur de l'axe "Z" qui devra monter une charge importante.
En, vous remerciant si vous avez des explications.

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Message  Calamentran le Jeu 31 Mai 2012, 21:06

Bonsoir

Je ne suis pas spécialiste en CN mais par analogie avec un de mes projet de commande de télescope utilisant le possibilité des micros pas..... je pense que tout dépendra de la "finesse" des cotes à obtenir. Pour être clair, avec un 200 pas avec une configuration au 1/4 de pas tu sera capable d'agir en rotation d'un pas minimum de (0,25 x 360 °) /200 : 0,45 ° le tout multiplié par le rapport correspondant à ta transmission.

Dans ton cas, il me semble qu'il faudrait faire le calcul à l'envers :
D'abord le précision à obtenir (le micron ? le centième ? le cinquantième ? ... etc.), ensuite déterminer le rapport de transmission (rapport d'engrenages et/ou pas de la vis) ce qui te donnera naturellement la fraction d'angle de rotation minimum de ton PàP pour obtenir la précision souhaitée ... et tu verras bien à ce moment là s'il faut que tu descendes plus bas que le 1/8 ème ou le 1/16 ème de pas .....

Sans doute un peu simpliste ... mais je ne suis pas spécialiste Embarassed et, concernant le couple nécessaire à l'axe Z ... je ne sais pas te répondre....

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Message  chris74 le Jeu 31 Mai 2012, 21:11

Oui, je sais qu'il y a un rapport entre le nombre de pas et la précision final mais il me semble avoir lu quelque part que cela influence aussi le couple de sortie moteur, mais je ne sais plus dans quel sens, je crois que plus on a de micro pas plus on perd en couple mais je n'en suis vraiment pas certain.
Ensuite je m’interroge sur un point, un moteur de 200 pas/ tour a donc 200 points de référence fixés par construction, par quel "miracle" peut on l'arrêter entre 2 pas "mécaniques" ? Cela reste très obscur pour moi.
Pour ce qui est de la précision, mon moteur est un 200 pas/tour, ma vis à un pas de 5, donc j'ai une précision de 5/200=0.025mm par pas, en 1/2 pas je serais à 0.0125mm ce qui est largement suffisant pour mes usinages
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Message  chris74 le Jeu 31 Mai 2012, 21:29

Je viens d'avoir un mail, donc à "priori" quand on diminue le nombre de pas on augmente le couple mais aussi la résonance du moteur
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Message  Calamentran le Jeu 31 Mai 2012, 23:34

Re

@chris74 a écrit: ..... je crois que plus on a de micro pas plus on perd en couple mais je n'en suis vraiment pas certain
C'est plus compliqué que ça ... selon que tu raisonnes en statique ou en dynamique. Si tu aimes les maths, c'est ici :
http://www.geea.org/IMG/pdf/Moteurs-pas-a-pas_BM_2006.pdf
Sinon, c'est ici :
https://cours.etsmtl.ca/gpa668/aCours/GPA668_pas_a_pas_E2011.pdf

@chris74 a écrit:Ensuite je m’interroge sur un point, un moteur de 200 pas/ tour a donc 200 points de référence fixés par construction, par quel "miracle" peut on l'arrêter entre 2 pas "mécaniques" ? Cela reste très obscur pour moi.
Tu as une explication animée ici :
http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/flash/pas.swf

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Message  Lil le Ven 01 Juin 2012, 06:53

Bon Matin à Tous quelle est l'utilité des micro pas ? 2998821839

En fait, c'est plus compliqué car cela dépend également de deux éléments essentiels :

• La structure de l'étage de puissance du driver :
Afin d'avoir des fronts de commutation raides, il faut que les transistors des ponts soient des MOS ou les IGBT des dernières générations (peu courants actuellement).
Les MOS sont les commutateurs les plus rapides actuellement, à un détail près, la diode intrinsèque qui est très lente @ en recouvrement.
Il faut donc by-passer celle-ci avec une Shottky en série dans le drain avec une diode de reverse très rapide entre la source (du MOS) et l'anode de la Schottky.


• L'implantation du driver :
Le principal problème est la liaison entre le driver et le moteur qui présente une inductance importante aux fréquences considérées avec un fort dI/dt. Afin de ne pas ralentir excessivement les fronts de monté avec pour corollaire une oscillation, il est indispensable de placer le driver de puissance le plus près du moteur et même de concevoir le circuit sur la plaque à bornes du moteur (lorsque celui-ci n'est pas en sortie pas fil).
Une erreur classique avec les sorties à fils : pour bien faire et pour ne pas couper les fils trop courts, le câbleur les roule sur un crayon, ce qui fait de superbes selfs, ralentissant les fronts de monté et perturbant gravement l'environnement et le fonctionnement Embarassed .

Une solution, de pis-aller, consiste à accorder le moteur avec des condensateurs aux bornes des enroulements, mais cela n'est valable que pour une vitesse (généralement la plus haute)
Je ne parle pas, bien sûr, des rampes d'accélération et de ralentissement qui doivent êtres parfaitement maîtrisées, ni de la structure des alimentations à courant constant (à faible impédance) qui doivent être indépendantes à chaque moteur Embarassed

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Message  Ordinerf le Ven 01 Juin 2012, 11:46

vous oubliez un détail important c'est qu'en micro pas on a moins de vibration vu que le mouvement est "casi" continu.
le soucis des pas est lié à la fréquence c'est à dire que plus il y a des pas et plus il y a un son "lisse" et non "martelé" comme en pas classique.
par contre plus il y a de pas et moins le déplacement se fera rapidement vu qu'il faut exécuter tous les pas intermédiaire.
le micro pas va surtout jouer sur la fluidité des pas, pour faire simple on pourrait dire qu'utiliser le mode micro pas reviendrait à avoir une forte réduction mécanique et ainsi augmenter le nombre de pas par millimètre.
sur certaine machine le micro pas ne sert à rien, niveau confort sonore le micro pas est très agréable, il rend la machine très silencieux vu qu'elle ne vibre quasiment pas.
le mieux est d'essayer les différents mode pour voir ce qui convient le mieux à ce qu'on veut faire Wink

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Message  charly 57 le Sam 02 Juin 2012, 09:04

Bonjour Lil

la diode dont tu parles peut elle être "simplement ajoutée" sur l'étage de puissance ou faut il trouver
des transistors qui l'incluent déjà ?


@Lil a écrit:Bon Matin à Tous quelle est l'utilité des micro pas ? 2998821839

• La structure de l'étage de puissance du driver :
Afin d'avoir des fronts de commutation raides, il faut que les transistors des ponts soient des MOS ou les IGBT des dernières générations (peu courants actuellement).
Les MOS sont les commutateurs les plus rapides actuellement, à un détail près, la diode intrinsèque qui est très lente @ en recouvrement.
Il faut donc by-passer celle-ci avec une Shottky en série dans le drain avec une diode de reverse très rapide entre la source (du MOS) et l'anode de la Schottky.
........
Amitiés

Merci et bon week end
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Message  Lil le Sam 02 Juin 2012, 10:15

Hello Charly quelle est l'utilité des micro pas ? 2998821839

@charly 57 a écrit:
la diode dont tu parles peut elle être "simplement ajoutée" sur l'étage de puissance ou faut il trouver
des transistors qui l'incluent déjà ?

Tous les transistors MOS ont une diode intrinsèque en inverse Drain-Source.
Elle est souvent appelée parasite car très lente et est liée à la fabrication du MOS.

quelle est l'utilité des micro pas ? Mos__s10
Le montage pour éviter cela :

La diode en série dans le Drain du MOS doit être une Schottky pour les faibles pertes en conduction à l'état ON du MOS et la diode en reverse sur l'ensemble doit être une ultra fast de 10 à 30 ns en recouvrement.
Nous avons adopté cette configuration de commutateur sur les montages en pont en H ou hexa en HF (fréquences entre 40 kHz et 400 kHz) de 400V - 200A.
Au-delà de ces tensions et courants, on est obligé de passer en IGBT.

Amitiés

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Message  charly 57 le Sam 02 Juin 2012, 19:45

Merci Lil pour ces précisions.

Je me rends compte que je ne joue pas dans la même cour que toi.
Avec 400 Volts et 200 Ampères les copeaux n'ont qu'à bien se tenir !!!!!
J'ai mis ton schéma dans mes archives, il me sera certainement utile.

Bon dimanche
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Message  chris74 le Sam 02 Juin 2012, 20:01

Pour ma part j'ai fais des essai cet après midi en 1/2;1/4;1/8 et 1/16 de pas et bien la différence n'est quand même pas flagrante................j'ai laissé en 1/2 pas sur le Z et les autres axes seront en 1/16eme (les cartes sont "planquées et du coup je ne peut pas mettre les cavaliers sans démontage............la raison du fainéant quoi Laughing )
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Message  Ordinerf le Dim 03 Juin 2012, 12:07

tout à fait, la différence ne saute pas forcément aux yeux, en faite on l'entend surtout en grande vitesse et on le voit dans la précision mais bon si tu usines au 1/10ème et que un pas = 0.01mm alors ne t'embête pas à passer en micro pas.

sur certain proto j'ai pris des moteurs pas à pas d'imprimante en pas complet et non en fraction de pas pour une précision de 0.01mm et franchement j'en suis très content pour le travail demandé.

pendant que j'y pense, le micro pas est aussi un effet de mode et un argument de vente, il est montré comme le top du top mais en faite c'est du pipo, le micro pas est bien que dans certaine condition sinon on y perd en vitesse et même parfois en précision.
le soucis vient du fait que le passage d'un pas à un autre est gradué en micro pas mais si l'un saute et bien tu as un décalage dans le temps qui sera effacer une fois le pas accompli mais entre temps si tu mesure les dimensions de ta pièce et bien dans les parties courbe tu auras bien le décalage du micro pas qui n'est pas bien passé, certe ça sera casi impossible à mesurer vu qu'on descend au micron (enfin suivant le rapport de réduction évidemment) sur une distance d'un micron mais bon si le problême persiste il va y avoir répétition et c'est la qu'on va commencer à le voir.

il vaut mieux un moteur qui fait des pas franc et sans erreur qu'un qui fait des fractions de pas douteuse et non vérifiable.

un autre soucis c'est que le micro pas est le passage "graduel" d'un pas vers un autre hors les composants chauffent et donc leur réaction varie alors qu'en pas complet on a que du ON/OFF et non de transition graduelle.
Lil sera plus amène de donner son avis sur ce phénomène électronique dû à la chaleur que moi Embarassed

je précise que ça dépasse très largement le cadre amateur, vu qu'on va entrer dans les courbes de vitesse, puissance, etc... donc ça frole le délir mais bon c'est juste pour comprendre Wink

petit rajout pendant que j'y pense Embarassed
ce qui m'agasse en CNC amateur c'est de voir que ça prend le même chemin que dans l'automobile c'est à dire qu'on met du fric dans le matériel électronique et le décor mais que finalement ça marche moins bien et c'est moins accessible que les anciennes voitures sans électronique, dans les CNC amateur c'est pareil, on voit un tas de machine avec guide à billes, super moteurs et carte électronique de pointe mais des chassis merdique en alu qui de ce fait donne des machines de faibles performances alors qu'avec un chassis tout acier moins cher et du matos bien choisi et bien on fait une CNC amateur robuste et casi inusable pour pas un rond...
donc le micro pas ok mais quand c'est vraiment utile sinon du pas complet suffit amplement Wink

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Message  chris74 le Dim 03 Juin 2012, 16:53

Pour ce qui est de la précision, j'aimerais quand même mieux que le 1/10 Very Happy Very Happy mais avec un moteur en 1/2 pas je suis avec une précision théorique de 1/100 ème ce qui me va très, mais alors ,plus que très bien . Pour le quart de mico mètre on verra plus tard...........
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Message  Ordinerf le Lun 04 Juin 2012, 08:29

une réduction adapté vaut mieux qu'une fraction de pas Wink

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Message  Lil le Lun 04 Juin 2012, 11:03

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@Ordinerf a écrit: Lil sera plus amène de donner son avis sur ce phénomène électronique dû à la chaleur que moi Embarassed
Pour répondre à Ordinerf, un commutateur, Transistor bipolaire, IGBT ou MOS est affecté de deux types de pertes en régime de commutation, c'est à dire en régime non "linéaire" :

• La première est la perte à l'état ON (ou à l'état conducteur). Il s'agit de perte purement statique.
- Un transistor bipolaire ou un IGBT on une tension de déchet à l'état saturé qui est directement proportionnelle à la taille de la puce et du courant la traversant. Une chute de tension de l'ordre de 2V n'est pas rare à l'intensité maxi. du transistor et donc la perte sera le produit Tension x Courant (dans le transistor) x Rapport cyclique
Exemple un Transistor qui a un Vcesat de 2V à 10A et pour un rapport cyclique de 40% dissipera une puissance de 2V x 10A x 0,4 = 8W, ce qui peut paraître faible mais avec 4 transistors dans un pont en H fait 32W et donc non négligeable alors qu'il s'agit d'une très petite intensité.
- Un transistor MOS est affecté d'une perte qui s'appelle la RDSon ou la résistance Drain - Source à l'état ON.
Même calcul que précédemment sauf que l'on raisonne en RI2 :
Exemple un Transistor MOS à une RDSon de 80mΩ et donc à 10A il dissipera une puissance de 10A x 10A x 0,080mΩ = 8W

• La deuxième source des pertes est celle de la commutation. Il s'agit de pertes dynamiques et fonction de la fréquence de fonctionnement du commutateur.
Lorsqu'on rend conducteur un Transistor Bipolaire (par injection de courant dans la base) ou un Transistor IGBT ou MOS (Charge de la capacité d'entrée du MOS) "en tension", le courant Collecteur-Emetteur ou Drain-Source s'établit suivant une pente et n'est pas instantané.
De même lorsqu'on veut bloquer le courant, la décroissance n'est pas instantanée comme la montée en tension.
ce que montre la courbe jointe.
quelle est l'utilité des micro pas ? Commut10

On a donc une perte à la commutation à la mise en conduction et au blocage. Cette perte est d'autant plus importante que la fréquence de fonctionnement est élevée et que les transistors sont ..."lents".
Les pertes en commutation peuvent êtres beaucoup plus élevées que les pertes en conduction.

Ce qui explique que les pertes en 1/16 de pas sont plus importantes qu'en fonctionnement en 1/2 pas car la fréquence est alors multipliée par 8.
C'est pour cela également que les étages de puissance des drivers des moteurs PAP doivent être soignés afin que les pas soient bien présents et non pas arrondis sans transition car les transistors et leurs commandes sont médiocres. Les étages de puissance sont alors de vraies chaudières.
L'idéal étant le codeur en bout d'arbre qui donne alors une boucle de retour et permet de valider le passage d'un micro-pas.
Correctement piloté un PAP peut très bien fonctionner en 1/128 pas en basse vitesse (< 250 min-1) et en 1/16 en grande vitesse (> 2 500 min-1).

@Ordinerf a écrit: une réduction adapté vaut mieux qu'une fraction de pas
Je ne suis pas sûre Fred, car un réducteur sans jeu n'existe pas et est très cher avec un jeu réduit alors qu'il est plus simple (industriellement) de concevoir un driver performant.

Amitiés

PS : L'explication précédente est outrageusement simplifiée pour ceux qui n'ont pas l'habitude de la conversion d'énergie de puissance Embarassed

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Message  Ordinerf le Mar 05 Juin 2012, 12:24

@Lil a écrit:Je ne suis pas sûre Fred, car un réducteur sans jeu n'existe pas et est très cher avec un jeu réduit alors qu'il est plus simple (industriellement) de concevoir un driver performant.
c'est même certain mais au niveau amateur avec des courroies tu y gagnes plus qu'avec les risques de pertes de micro pas voir même de pas lors des inversions de sens de rotation.
de plus il y a des engrenages plastique à denture oblique qu'on peut récupérer sur des appareils ou acheter pour un prix convenable.
de toute façon il ne faut pas se voiler la face, à un moment tu attend les limites de l'amateurisme et si tu veux les dépasser c'est le budget qui en prend un coup... Wink

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