Contrôler deux moteurs pas-à-pas avec un joystick

[Yvan_Delaserge]

Bonsoir à tous,

Grâce à diverses indications reçues de certains participants à ce forum, j'ai un peu avancé dans la mise au point de mon circuit de contrôle de deux moteurs pas-à-pas avec un joystick.
Pour les détails, voir ce fil:
http://forums.futura-sciences.com/el...-joystick.html
et celui-ci:
http://forums.futura-sciences.com/ma...daeronefs.html

Après avoir testé divers circuits, je vais réaliser le circuit suivant:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402255313
Le circuit fonctionne sur breadboard.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402255209
Les résultats sont les suivants:
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402255809

Comme on peut le voir, la tension du commande du VCO (point 7) redescend très proche de zéro lorsqu'on laisse le manche du joystick revenir à la position centrale. La zone morte avec le joystick dans cette position (causée par le seuil de conduction des diodes du pont) est quasiment inexistante.
Et la tension maximale atteinte est la même que le joystick soit à fond en avant ou à fond en arrière. C'est bien symétrique.

Le potentiomètre logarithmique permet de moduler l'amplitude finale dans un rapport d'environ 1 à 10. C'est parfait.

Prochaine étape: le VCO. J'ai commandé des Harris 8038. On devrait pouvoir couvrir une large plage de fréquences avec cet IC. En attendant qu'ils arrivent, je vais essayer le VCO à 555 imaginé par Daudet dans ce fil:
http://forums.futura-sciences.com/el...inverseur.html

Merci encore une fois à tous ceux qui m'ont fourni des idées.

Amicalement,

Yvan
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[DAUDET78]

La prochaine discussion c'est

Contrôler trois moteurs pas-à-pas avec un joystick

[Yvan_Delaserge]

La prochaine discussion c'est

Hello Daudet et merci encore une fois pour pour ton soutien.
Cela dit: 3 moteurs: ne brûlons pas les étapes... Mais ce serait une idée. Le troisième servirait à contrôler un zoom. A condition d'avoir la caméra appropriée. On pourrait le contrôler avec une pédale, puisque les deux mains sont déjà occupées, l'une par le joystick qui contrôle la direction, l'autre par le potentiomètre contrôlant la vitesse.

Bonne soirée

Yvan

[Antoane]

Bonsoir,
Nota : le 4046, disponible partout, contient également un VCO à fonction de transfert f/Vin linéaire. Simple d'usage.
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/HEF4046B.pdf

Pour le plaisir : quelques schémas, dont un VCO 1Hz-100MHz : http://cds.linear.com/docs/en/applic...note/an14f.pdf

[A voir en vidéo sur Futura]

[Yvan_Delaserge]

Hello Antoane et merci pour la référence.

Ce matin, j'ai testé deux VCO: L'un avec un 74S124 et l'autre avec un classique 555.

Le 74S124 est difficile à trouver mais j'en ai un exemplaire. Il a l'avantage d'être un TTL qui pourrait attaquer directement l'entrée horloge du L 297. La tension de commande peut aller de 0 à 5 V, mais le rapport Fmax / Fmin n'est que de 3,6. (2,4 à 8,8 KHz avec C= 0,1 uF). C'est trop feu. Il me faudrait un rapport Fmax/Fmin d'environ 10.

Le montage traditionnel à 555 est encore moins bon de ce point de vue: F max / F min =3.

Dans la doc du 4046, on parle surtout de linéarité de la fonction tension/fréquence, mais ils se gardent bien de quantifier le rapport Fmax/Fmin pour un certain Delta de la tension de commande.

J'ai commencé à regarder les IC spécialisés convertisseur tension/fréquence.

Il y a par exemple le NJM4151, qui pourrait générer de 20 à 200 Hz, exactement ce que je recherche, pour une tension de commande entre 1 et 10 V, donc exactement ce que sort mon interface joystick. Et c'est une fonction directe, contrairement au 555 et en plus c'est bien linéaire! Que demande le peuple?

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402310206


Amicalement,

Yvan

[DAUDET78]

Le montage traditionnel à 555 est encore moins bon de ce point de vue: F max / F min =3.

Ca, c'est sans se fatiguer ! Je te fais du 1 à 50 sans problème .
Et un NE555 alimenté en 5V est compatible TTL

[Antoane]

Bonjour,

Dans la doc du 4046, on parle surtout de linéarité de la fonction tension/fréquence, mais ils se gardent bien de quantifier le rapport Fmax/Fmin pour un certain Delta de la tension de commande.

http://www.nxp.com/documents/data_sheet/HEF4046B.pdf
paragraphe 11.1, figure 9.

[DAUDET78]

Ca, c'est sans se fatiguer ! Je te fais du 1 à 50 sans problème .

C'est ICI .........

[Yvan_Delaserge]

Bonjour,

http://www.nxp.com/documents/data_sheet/HEF4046B.pdf
paragraphe 11.1, figure 9.

Oups, c'est vrai, tu as raison.http://forums.futura-sciences.com/im...coubidoo77.gif Pour ma peine, je recopie l'info pertinente.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402323986

On arrive facilement au rapport 1/10 désiré en même bien au-delà. Superbe!

Merci Antoane!

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

C'est ICI .........

Un rapport de 1 à 50 ?? Mais comment fais-tu pour obtenir un tel rapport Fmax/Fmin?
Le VCO est celui de ta référence http://clg35.chez-alice.fr/elec/ne555_en_VCO.pdf
sur le fil: http://forums.futura-sciences.com/el...verseur-2.html.

Mais sur la référence on a le graphique suivant:

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402324659

Si j'alimente mon interface joystick en 12 V, j'ai 10 V en sortie et l'excursion de fréquence est vraiment réduite. Même si le l'alimentais sous 26 V, j'aurais une excursion en fréquence de 3,6 environ.

Amicalement,

Yvan

[DAUDET78]

Mais sur la référence on a le graphique suivant:

Pour son montage !
Si le générateur de courant (mon montage) varie de 1 à 50 ( et même plus) , la fréquence varie de 1 à 50 !
Faut quand même élucubrer un peu plus ....

[Yvan_Delaserge]

OK Daudet, je viens d'essayer le montage sur breadboard.
Pour mémoire, le circuit est le suivant:

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402343900

Comme NPN j'ai pris un BC237B et comme PNP un BC307B. Les deux condensateurs sont des 0,1 uF, pour pouvoir descendre suffisamment bas en fréquence.

Le 555 oscille, mais malheureusement, le rapport cyclique est très bas.

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402341451

Le rapport Fmax/fmin est comme prévu assez grand. Voir le tableau et le graphique ci-dessous.
http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402342201

Tel quel, le circuit serait utilisable en utilisant une tension de commande de 1 à 6 V. L'intérêt est en plus d'avoir une fonction tension fréquence directe. Et suffisamment linéaire. Mais le rapport Fmax/Fmin n'est que de 8, malheureusement.

Bravo et merci à toi Daudet pour m'avoir communiqué ce schéma.

L'instabilité constatée aux basses fréquences doit avoir quelque chose à faire avec le rapport cyclique, qui doit devenir dans ces conditions vraiment très bas. L'oscillogramme a été réalisé avec une tension de commande de 7 V. La stabilité est satisfaisante avec cette tension de commande.

Sais-tu comment on pourrait faire pour augmenter le rapport cyclique? S'il pouvait être aux alentours de 50 % ce serait l'idéal...Et en plus, ça devrait améliorer la stabilité.

Bonne soirée

Amicalement,

Yvan

[DAUDET78]

Sais-tu comment on pourrait faire pour augmenter le rapport cyclique? S'il pouvait être aux alentours de 50 % ce serait l'idéal..

Et tu n'as aucune idée de comment faire ? et pourtant, c'est zevident ! je te laisse chercher ...

.Et en plus, ça devrait améliorer la stabilité.

En aucune manière

[Yvan_Delaserge]

Il faut que je sorte la littérature...ce sera pour ce soir.

[Yvan_Delaserge]

Je pense qu'il faudrait modifier le point de fonctionnement de Q1 et Q2. Il faut que je mesure les tensions aux bornes de ces transistors.

[DAUDET78]

Non, les deux transistors transforment une tension de commande en courant de charge constant du condensateur. la variation min/max de ce courant détermine l'excursion de fréquence.
Solution : Tu parts d'une fréquence double ... et tu mets un diviseur par 2 ( bascule D par exemple) entre le NE555 et ton utilisation

[Yvan_Delaserge]

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402387095

Le rapport cyclique = temps au niv. haut/temps au niv. bas = (RA+ RB) / (RA + 2*RB)

Selon l'équation, quand RA est beaucoup plus grande que RB, le rapport cyclique ~ = 1 et lorsque RB est beaucoup plus grand que RA, on obtient un rapport cyclique = ~ 1/2.

Donc, les limites du rapport cyclique sont de 50% à 100%.

Si on veut obtenir un rapport cyclique inférieur à 50%, on peut ajouter une diode qui shunte RB au cours de la phase de chargement du 555 (alors que la sortie est au niveau haut ).

Dans ce montage RA est remplacée par Q1. Mais RB n'est pas shunté par une diode. Et pourtant le rapport cyclique est très faible.

La simu que Daudet avait faite ne prévoyait pas un rapport cyclique aussi faible. Puisque la théorie ne nous aide pas non plus, une seule solution: Tâtonner en variant chaque résistance individuellement et voir laquelle (lesquelles) augmente le rapport cyclique.

Souhaitez-moi bonne chance

Amicalement,

Yvan

[DAUDET78]

Tu n'as pas lu (ou pigé !) ma réponse #16 ...... Tu as la solution pour avoir du 50,000000% pile poil !

La simu que Daudet avait faite ne prévoyait pas un rapport cyclique aussi faible

?????? pourquoi ? ma simu est parfaitement conforme à la théorie !

[Yvan_Delaserge]

Non, les deux transistors transforment une tension de commande en courant de charge constant du condensateur. la variation min/max de ce courant détermine l'excursion de fréquence.
Solution : Tu parts d'une fréquence double ... et tu mets un diviseur par 2 ( bascule D par exemple) entre le NE555 et ton utilisation

Je n'avais pas encore vu ton message.

Oui, j'y avais pensé. Ou éventuellement utiliser les 2 oscillateurs du 74 S 124. L'un à 10 KHz fixe, l'autre commandé par tension entre 10 et 30 KHz. On combine les 2 sorties dans une porte OU exclusif. On intercale un filtre passe-bas. Puis un comparateur pour rétablir le niveau TTL. En on passe dans un flip-flop pour diviser la fréquence par 2 et avoir un rapport cyclique de 50% On aurait une gamme de fréquences entre 0 et 15 KHz. Imbattable!

Merci de nous faire profiter de tes idées, Daudet.

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Tu n'as pas lu (ou pigé !) ma réponse #16 ...... Tu as la solution pour avoir du 50,000000% pile poil ! ?????? pourquoi ? ma simu est parfaitement conforme à la théorie !

C'est vrai, tu as raison. Autant pour moi.

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402388793

[Antoane]

Je n'avais pas encore vu ton message.

Oui, j'y avais pensé. Ou éventuellement utiliser les 2 oscillateurs du 74 S 124. L'un à 10 KHz fixe, l'autre commandé par tension entre 10 et 30 KHz. On combine les 2 sorties dans une porte OU exclusif. On intercale un filtre passe-bas. Puis un comparateur pour rétablir le niveau TTL. En on passe dans un flip-flop pour diviser la fréquence par 2 et avoir un rapport cyclique de 50% On aurait une gamme de fréquences entre 0 et 15 KHz.

Yvan

J'ai des doutes. ... sans imposer de relation de passe sur tes oscillateurs, il m'a semblé que le résultat est assez, si ce n'est aléatoire, différent de ce que tu prévois.
Ex : avec les deux qui tournent à 10 KHz en quadrature, tu as 20k en sortie.
Ou bien j'ai c pas saisi ce que tu proposes.
:deepseul :

[Yvan_Delaserge]

J'ai des doutes. ... sans imposer de relation de passe sur tes oscillateurs, il m'a semblé que le résultat est assez, si ce n'est aléatoire, différent de ce que tu prévois.
Ex : avec les deux qui tournent à 10 KHz en quadrature, tu as 20k en sortie.
Ou bien j'ai c pas saisi ce que tu proposes.
:deepseul :

C'était juste une version d'un hétérodynage. On mélange le signal produit par deux oscillateurs à F1 et F2 respectivement et on obtient un signal de sortie qui contient: F1, F2, F1 + F2 et F1 - F2. C'est uniquement F1- F2 qui nous intéresse. On extrait ce signal avec un filtre passe-bas.

Comme élément non linéaire produisant le mélange, on peut utiliser un détecteur de produit, ou une porte OU exclusif.

http://en.wikipedia.org/wiki/Detector_(radio)

Ce serait une usine à gaz, mais on peut couvrir une plage de fréquences considérable avec cette méthode.

Je devrais recevoir dans quelques semaines les 4046 et les 8038. Les 8038 peuvent couvrir une plage de fréquences même de 1 à 100 ou 1000 selon la doc. On verra...

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

J'ai réalisé le montage préconisé par Daudet au #16.

http://forums.futura-sciences.com/at...1&d=1402640346

C'est une vraie merveille!

On a un rapport cyclique de 50 % bien sûr, mais surtout, on peut aller d'une fraction de Hz à plusieurs KHz à la sortie du 74LS74 et puis alors, avec une stabilité parfaite. L'instabilité que j'avais constaté aux basses fréquences était causée par le fréquencemètre (pourtant c'est un appareil pro: RACAL DANA). Le petit 74LS74 se débrouille bien mieux que le gros fréquencemètre. Il faut juste bien ajuster le potentiomètre de liaison avec le 555.

On a donc un rapport Fmax/ Fmin phénoménal, supérieur à 1000. Je n'ai pas encore eu le temps de tester le circuit en détail.

Mais d'ores et déjà, j'aimerais ici remercier et féliciter chaleureusement Daudet.

Amicalement,

Yvan

[DAUDET78]

C'est n'importe quoi ta liaison avec le 74LS74 .....
Un circuit 74LS74 injecte vers le 0V un courant de 0,4mA (pour avoir un niveau bas) et il faut une tension max de 0,8V ... donc la résistance à mettre entre Clock et 0V est , au maximum, de 2K . On met 1K
Pour ramener la sortie du 555 (alimenté en 12V) à 4V . Il faut donc une résistance série de 1K*(12-4)/4= 2K . On met une 1,9K
Et plus besoin de cette m...e de potentiomètre !

La bonne solution ?
- Mettre un CD4013 alimenté en 12V qui est directement compatible avec la sortie du NE555
- Mettre un 74HC74 alimenté en 5V et un pont diviseur quelconque qui divise par 2,4 ( par exemple 15K et 10K)

PS : Comme on peut disposer d'un diviseur par 4 avec les deux bascules en cascade. Autant le faire pour ne pas laisser des entrées en l'air

[DAUDET78]

J'oubliais une dernière solution .... passer le NE555 en 5V ( tout en laissant l'interface tension/courant en 9 à 12V )

[Yvan_Delaserge]

Rebonjour à tous,

Les premiers essais avec les moteurs pas-à-pas présentés au début du fil sont décevants, c'est le moins que l'on puisse dire!

Le circuit électronique utilisé est celui présenté au début du fil également, avec un L297 et un ULN 2003.

Le moteur tourne pour une fréquence d'horloge comprise entre 0 et 500 Hz. Plus haut, il ne tourne plus.

Mais il n'a du couple qu'entre 100 et 150 Hz. Ce qui correspond à une vitesse de rotation comprise entre 27 et 40 secondes pour un tour.

Il ne tourne que dans le sens des aiguilles d'une montre, que la patte 17 du L297 soit connectée à la masse ou au plus (ou en l'air). Impossible de le faire tourner en sens inverse.

Lorsque le L297 fonctionne en demi-pas (patte 19 en l'air ou connectée au + 5), le moteur ne tourne pas.

Il semble donc s'agir de quelque chose d'optimisé pour tourner à 2 tours/min dans le sens des aiguilles d'une montre.Totalement inutilisable pour mon application.

Je vais faire d'autres essais avec d'autres moteurs unipolaires récupérés dans des imprimantes.

Amicalement,

Yvan

[Yvan_Delaserge]

Bonjour à tous,

J'ai été pas mal occupé professionnellement ces dernières semaines et le projet de télescope motorisé télécommandé par un joystick est resté un peu en standby.

Mais maintenant, je viens de pas mal avancer grâce à deux éléments nouveaux.

Tout d'abord l'utilisation de moteurs pas à pas récupérés sur des imprimantes, que j'avais stockés au fil des années. Les deux moteurs que j'ai sélectionnés sont bipolaires, de plus grande taille que ceux que j'avais projeté d'utiliser (voir photo ci-dessus). Ils mesurent 4x4x3 cm. Ils ne comportent pas de réducteur. Par contre, ils possèdent tous les deux des pignons prévus pour des courroies crantées standard de pas 2 mm.
L'un est fabriqué par Minebea, l'autre par OKI. Le dernier est prévu pour fonctionner sous une tension plus importante que l'autre, mais cela n'a pas beaucoup d'importance car ils sont commandés en courant.

L'autre élément décisif est l'utilisation de cartes basées sur l'hybride TB6560 de Toshiba.



Pour un peu plus de 5 euros, cette carte permet de piloter un moteur bipolaire en micro-pas, jusqu'à 1/16.
On peut alimenter la carte en 24 V et choisir avec les microswitch le courant maximum à appliquer au moteur. Plus le courant est élevé, plus le couple du moteur est important, mais plus il chauffe. Il suffit donc de faire tourner le moteur quelques minutes et d'ajuster les switch de manière à ce que la température du moteur ne soit pas trop élevée.

De plus, la carte est contrôlée à travers des optocoupleurs. On a 3 antrées: horloge, sens de rotation et enable. Tout ça fonctionne admirablement bien.

Les pignons des moteurs mesurent environ 1 cm de diamètre et ils vont entraîner des plateaux de 40 cm de diamètre.

Un pas entier représente une rotation de 5 degrés environ. La rotation la plus faible que l'on va obtenir sera donc de 5 degrés / 40 * 16 puisque l'on va travailler en micro-pas. Donc 0.0078 degrés. Autant dire que la rotation du télescope va être dénuée d'a-coups.
Les moteurs vont faire tourner les plateaux directement, par l'intermédiaire d'une courroie crantée.



Comme on n'utilise pas de réducteur, le jeu devrait être extrêmement faible. Je pense en particulier au moment où le sens de rotation d'un des moteurs doit s'inverser lors de la poursuite d'un aéronef.

La prochaine étape sera la réalisation de l'oscillateur d'horloge. Avec les TB6560 travaillant en 1/16 de pas, les moteurs peuvent atteindre des vitesses de rotation impressionnantes, avec une fréquence d'horloge pouvant aller jusqu'à plusieurs Kilohertz. Mais de telles vitesses de rotation ne seront à vrai dire jamais nécessaires, même pour l'acquisition initiale de l'aéronef. On a donc une marge de manoeuvre confortable.

Je publierai prochainement des photos de l'état d'avancement de la réalisation.

Bonne journée.

Yvan