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Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :



  1. #1
    romulus123

    Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :


    ------

    Bonsoir,

    J'ai récupéré un "gros" moteur pas à pas sur un tour CNC Emco.

    C'est un moteur de marque "Berger Lahr" modèle : VVRDM597 /50LHB à 5 bobinages et bipolaire. Il a une tension max de 70V et un courant nominal de 2A par phase.

    Je le fait tourner avec un Atmega328 d'un arduino (plus tard avec un attiny4313). Le contrôleur est fait de 5 ponts en H et alimenté avec mon alim de labo avec une résistance de 15 ohms en série avec limitation à 30V et 2A (juste pour les tests).

    Je souhaite maintenant faire une alimentation définitive, je ne vais peut-être pas l'alimenter en 70V mais je me pose une question :

    faut-il une alimentation de 40V (par exemple) min 2A ?

    Ca ne me semble pas logique vu que TOUS les enroulement sont alimenté, mais si je doit avoir une alim capable de fournir min 40V avec limitation 2A par phase X 5 , il va me falloir un transfo d'au moins 300 à 500VA... C'est un peu encombrant !

    Autre question, est-il possible de faire un couplage en "pentagone" avec mon moteur ?

    Merci d'avance !

    -----
    Dernière modification par romulus123 ; 09/11/2013 à 22h36.
    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

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  3. #2
    gcortex

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    J'ai déjà vu des 5 phases avec 5 fils, auquel cas 10 transistors suffisent.
    Mais si tu alimentes 2 bobines parmi 5, tu auras moins de couple.
    Dernière modification par gcortex ; 10/11/2013 à 07h44.

  4. #3
    gcortex

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    3 bobines parmi 5, tu auras la moitié du courant dans 2 bobines.
    et 4 bobines parmi 5, tu n'auras que 20% du temps pour démagnétiser.

  5. #4
    Murayama

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Bonjour!

    Juste une question: pourquoi voulez-vous limiter le courant à 2A?
    Si le moteur consomme 2A à 70V, il est assez grand pour se réguler tout seul.
    A fortiori à 40 V!

    Pascal

  6. #5
    romulus123

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Bonjour,

    Merci pour vos réponses.

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    J'ai déjà vu des 5 phases avec 5 fils, auquel cas 10 transistors suffisent.
    Mais si tu alimentes 2 bobines parmi 5, tu auras moins de couple.
    Oui, mais ce sont sûrement des moteurs p.à.p. avec couplage interne (triangle ou étoile ou encore pentagone).

    Mon moteur à 10 fils. Je l'alimente avec 5 ponts en H donc aucun n'enroulement n'est désalimenter, il y a juste le sens du courant qui change.

    Le même problème se pose avec couplage en "pentagone" et une structure en demi-pont... A moins d'utiliser 3 ponts L298 et de désalimenter un ou deux enroulements via l'entrée "ENABLE" mais je ne sais pas si le moteur va encore "tourner rond"...

    Juste une question: pourquoi voulez-vous limiter le courant à 2A?
    Si le moteur consomme 2A à 70V, il est assez grand pour se réguler tout seul.
    A fortiori à 40 V!
    Parceque chaque bobine a une résistance interne de 0.9 ohm, et le courant dépend de cette résistance interne. Si le courant n'est pas limité : sous 40V DC ==> I = 40 / 0.9 = ±45A !
    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    romulus123

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Rebonjour,

    J'ai retrouvé la carte de contrôle de ce moteur (elle date des années 80').

    Il y a 10 N-mos BUZ73A... J'ai essayé de faire un relevé de schéma mais avec 15 résistances, 10 mosfet et 20 diodes, c'est incompréhensible...

    Donc apparemment, ça ne fonctionnait pas avec des pont en H complet.

    J'ai trouvé ce site : http://www.orientalmotor.com/technol...-v-5phase.html

    On peut y trouver une commande à 10 transistors et un couplage en pentagone mais mon moteur n'était pas couplé de cette façon !?

    Je vais y réfléchir et modifier le code.
    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

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  10. #7
    Murayama

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Bonjour!

    Parceque chaque bobine a une résistance interne de 0.9 ohm, et le courant dépend de cette
    résistance interne. Si le courant n'est pas limité : sous 40V DC ==> I = 40 / 0.9 = ±45A !
    Oui, mais dans ce cas, il ne faut pas dire que vous avez 2A à 70V. Si vous limitez à 2A et si
    le moteur a réellement une résistance de 0,9 ohms, vous aurez 1.8V et c'est tout (1). Donc
    pas besoin d'une alim à 40V, vous pouvez utiliser une alim 5V et avoir pas mal de marge.

    (1): Oui, je sais, impédance != résistance. Mais dans le cas où le moteur est fixe sur un
    pas, on a bien ça.

    Pascal

  11. #8
    romulus123

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Bonjour,
    Citation Envoyé par Murayama Voir le message
    Donc pas besoin d'une alim à 40V, vous pouvez utiliser une alim 5V et avoir pas mal de marge.
    C'est pas bête... Le moteur développera-t-il toutes ses performances sous cette tension ? j'imagine que oui mais à quoi correspondent les 70V alors ?

    Merci !
    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

  12. #9
    romulus123

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Re moi,

    Il me semble semble qu'en si basse tension, le moteur ne pourra pas monter trop haut en vitesse. et qu'il risque de décrocher... Je ne compte pas le faire tourner à 200tr/min mais j'aimerais que son couple reste assez élevé. Il faudra que je fasse quelque tests !
    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

  13. #10
    Murayama

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Bonjour!

    C'est pas bête... Le moteur développera-t-il toutes ses performances sous cette tension ? j'imagine
    que oui mais à quoi correspondent les 70V alors ?

    [...]

    Il me semble semble qu'en si basse tension, le moteur ne pourra pas monter trop haut en vitesse.
    et qu'il risque de décrocher... Je ne compte pas le faire tourner à 200tr/min mais j'aimerais que son
    couple reste assez élevé. Il faudra que je fasse quelque tests !
    Je ne sais pas non plus à quoi correspondent les 70V. Mais il est évident que si l'enroulement
    a une résistance si basse, on n'aura jamais de tension aussi haute aux bornes.

    Pour les 70V, il vaudrait mieux trouver d'autres documentations ou demander au constructeur.
    Mais si le constructeur sait que vous êtes un hobbyiste, il sera peu enclin à vous répondre.

    Si vous voulez que tout fonctionne bien, il vous faudra une alim avec une impédance interne
    basse. Plus basse que celle du moteur. Ex: si vous avez, disons, 3V avec une impédance de 2
    ohms. Ou disons 1.8 ohm, pur simplifier les calculs. Quand vous connectez le moteur, vous
    n'aurez plus qu'1V aux bornes de l'enroulement. Donc un courant de 1.1A. Donc chute de
    puissance importante.

    Du point de vue vitesse, et en supposant que vous tournez en pas complets, 500 pas par tour
    et 3 kHz de vitesse de démarrage en pas complets, ça fait tout de même 6 tours par seconde,
    donc potentiellement 360 tours par minute.

    Voilà.

    Pascal

  14. #11
    Tropique

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Citation Envoyé par Murayama Voir le message
    Bonjour!



    Je ne sais pas non plus à quoi correspondent les 70V. Mais il est évident que si l'enroulement
    a une résistance si basse, on n'aura jamais de tension aussi haute aux bornes.
    Si bien sur: le moteur génère une force contre-électromotrice, qui doit être maximisée par rapport aux pertes ohmiques. Si le moteur obéissait purement à la loi d'ohm, il aurait un rendement égal à zéro.
    En très basse tension, il va tourner à basse vitesse, mais décrocher dès que la fréquence augmente un peu.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  15. #12
    gcortex

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Citation Envoyé par Murayama Voir le message
    Oui, mais dans ce cas, il ne faut pas dire que vous avez 2A à 70V. Si vous limitez à 2A et si
    le moteur a réellement une résistance de 0,9 ohms, vous aurez 1.8V et c'est tout (1). Donc
    pas besoin d'une alim à 40V, vous pouvez utiliser une alim 5V et avoir pas mal de marge.

    (1): Oui, je sais, impédance != résistance. Mais dans le cas où le moteur est fixe sur un
    pas, on a bien ça.
    Ingénieur ??

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  17. #13
    Murayama

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Bonsoir!

    Si bien sur: le moteur génère une force contre-électromotrice,
    qui doit être maximisée par rapport aux pertes ohmiques.
    Bien sûr, mais vous n'aurez jamais une telle tension à 1000 Hz
    ou vous aurez un courant beaucoup trop fort si vous avez 70V.
    Si je regarde l'abaque page 16 du lien ci-dessus, on y voit que
    le couple commemce à chuter à 10 kHz à 70V. Ça doit être pile
    le moment où le courant n'a plus le temps d'arriver à 2A pendant
    1 pas @ 70V.


    En très basse tension, il va tourner à basse vitesse, mais décrocher
    dès que la fréquence augmente un peu.
    Ben justement, il _VA_ tourner à très basse vitesse.

    Le posteur nous dit qu'il ne veut pas le faire tourner à 200
    tours. Bon, concrètement combien, on n'en sait rien, mais disons
    100 tours. Donc 50 000 pas, donc 833 Hz.

    Si on a 2A et 70V à 10 kHz, on ne risque pas grand chose de
    considérer que bien que ce ne soit pas une self pure et dure, son
    impédance est de 35 ohms à 10 kHz, on aura dans les 3 ohms à 833 Hz
    (j'ai négligé sa résistance mais 0.9 ohm, ça ne change pas grand chose
    à l'ordre de grandeur). Bon, évidemment, avec 5V, ça sera un peu juste
    pour avoir 2A, surtout si c'est géré par des ponts bipolaires qui vont rogner
    encore un peu, mais pour faire des expériences sur un coin de table, ça
    marche, non?

    Ingénieur ??
    Non, pianiste, pourquoi?

    Pascal

  18. #14
    romulus123

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Bonjour,

    Le posteur nous dit qu'il ne veut pas le faire tourner à 200 tours. Bon, concrètement combien, on n'en sait rien, mais disons 100 tours.
    .....
    mais pour faire des expériences sur un coin de table, ça marche, non?
    En réalité, je ne sais pas encore quelle vitesse je vais avoir besoin. Le moteur va être utilisé dans une machine industrielle. Il va contrôler la rotation (de ±180° + peut-être une démultiplication) d'un bras sur

    lequel il y aura deux vérins pneumatiques. La vitesse n'est donc pas importante mais le couple l'est, surtout le couple de maintient (à l'arrêt).

    (Le moteur vaut quand même ±360€, j'aimerai profiter de ses "capacité").

    Je ne dois pas faire de demi/micro pas, donc je vais certainement utiliser trois L298, j'alimenterai 4 bobines parmi 5... Pour faire simple, il me faudrait donc une alim de X volts min 8A MAIS j'imagine que le courant consommé va dépendre de la vitesse du moteur (l'impédance sera différente). (ou alors je me plante complétement ?! ).

    Donc y a-t-il un moyen de calculer le courant total consommé par le moteur en fonction de la vitesse ?

    Merci encore.

    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

  19. #15
    gcortex

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    tu as 4A qui vont passer dans le point neutre, donc une alim 4A suffit.
    Le courant consommé dépend du couple. C'est la tension qui dépend de la vitesse.
    Dernière modification par gcortex ; 12/11/2013 à 18h31.

  20. #16
    gcortex

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Citation Envoyé par Murayama Voir le message
    Non, pianiste, pourquoi?
    tu as marqué Ingénieur dans ton profil.
    Vu l'énormité que tu as sorti, je suis étonné

  21. #17
    romulus123

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    tu as 4A qui vont passer dans le point neutre, donc une alim 4A suffit.
    Merci mais qu'appel-tu le "point neutre" ?
    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

  22. #18
    gcortex

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    le centre du pentagone

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  24. #19
    Tropique

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Citation Envoyé par romulus123 Voir le message
    Pour faire simple, il me faudrait donc une alim de X volts min 8A MAIS j'imagine que le courant consommé va dépendre de la vitesse du moteur (l'impédance sera différente). (ou alors je me plante complétement ?! ).

    Donc y a-t-il un moyen de calculer le courant total consommé par le moteur en fonction de la vitesse ?
    Le courant (par phase) ne va pas vraiment changer en fonction de la vitesse: le controleur peut être vu comme un générateur à courant constant; en réalité, ce n'est pas vraiment ainsi parce qu'il faudrait dissiper en pure perte 140W pour chaque phase et cela va être une approximation à découpage, mais le résultat final est le même.
    A basse vitesse, le duty-cycle sera faible, et le courant moyen tiré sur l'alim le sera aussi, et quand la vitesse augmentera, la puissance absorbée augmentera.

    En gros, la puissance venant de l'alim sera proportionnelle à la vitesse de rotation, plus un offset du aux pertes ohmiques qui est indépendant de la vitesse
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  25. #20
    romulus123

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Le courant (par phase) ne va pas vraiment changer en fonction de la vitesse:
    Je disait ça perce que plus la vitesse sera grande => la fréquence sera plus grande donc théoriquement, l'impédance aussi et donc le courant sera plus "faible". (j'ai peut-être été chercher trop loin )

    le controleur peut être vu comme un générateur à courant constant;
    Donc jusque la, j'était dans le bon.

    en réalité, ce n'est pas vraiment ainsi parce qu'il faudrait dissiper en pure perte 140W pour chaque phase et cela va être une approximation à découpage, mais le résultat final est le même.
    A basse vitesse, le duty-cycle sera faible, et le courant moyen tiré sur l'alim le sera aussi, et quand la vitesse augmentera, la puissance absorbée augmentera.
    En gros, la puissance venant de l'alim sera proportionnelle à la vitesse de rotation, plus un offset du aux pertes ohmiques qui est indépendant de la vitesse
    Ok... ce n'est donc pas simple, ça dépend de plusieurs facteurs...

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    le centre du pentagone
    Ok, mais en pentagone, il n'y a pas de point milieu. Moi j'ai prévu de câblé un enroulement sur un pont en H complet (sans couplage) donc au total, 5 ponts en H...

    J'ai essayé de comprendre un organigramme trouvé sur le net (voir PJ), il représente les pulses pour piloter 5 demi-ponts avec le moteur couplé en pentagone (pas en étoile avec point milieu !)

    Prenons par exemple le pas N°4, toutes les pulse sont au "+", donc les 5 transistors NPN sont saturé => il ne se passe rien... C'est moi qui suis c*n et qui n'arrive pas à lire l'organigramme correctement, ou...?

    11-stepping-motor-49c.jpg11-stepping-motor-49d.jpg

    Merci encore...

    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

  26. #21
    romulus123

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Citation Envoyé par romulus123 Voir le message
    organigramme trouvé sur le net
    Je voulais dire chronogramme..... J'ai la tête ailleurs.

    En parlant de commande demi-pont, ça a des avantages en comparaison avec pont complet ? (sans compter le nombre de transistors).

    Merci pour votre aide !
    Dernière modification par romulus123 ; 12/11/2013 à 20h01.
    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

  27. #22
    Tropique

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Citation Envoyé par romulus123 Voir le message
    Je disait ça perce que plus la vitesse sera grande => la fréquence sera plus grande donc théoriquement, l'impédance aussi et donc le courant sera plus "faible". (j'ai peut-être été chercher trop loin )
    Cette vision serait valable dans le cas d'une commande simplifiée, en appliquant simplement la tension brute de l'alimentation aux enroulements. Cela se fait pour des moteurs de faible puissance, pour des applications peu exigeantes. Mais avec des fortes puissances comme ici, ou si on a besoin de performances, ce n'est plus possible.


    Ok... ce n'est donc pas simple, ça dépend de plusieurs facteurs...
    Si, c'est assez simple: en supposant que le moteur travaille à sa charge maxi, il va consommer une puissance égale au produit V*I max corrigé par le rapport de la vitesse réelle à la vitesse maxi.
    Le courant sera le courant par phase multiplié par un facteur qui dépend du nombre de phase et du mode d'attaque, je dirais au pif √5*2A, et la tension 70V, encore une fois au pif, en regardant la datasheet (l'allemand n'est pas ma langue de prédilection).
    Il faudra encore ajouter les pertes Joules qui sont fixes, mais au final ce n'est pas trop compliqué: il faut juste partir sur les bonnes valeurs, et je ne suis pas familier avec les systèmes pentaphasés, j'aurais besoin de faire des calculs pour donner des formules sures



    Ok, mais en pentagone, il n'y a pas de point milieu. Moi j'ai prévu de câblé un enroulement sur un pont en H complet (sans couplage) donc au total, 5 ponts en H...
    C'est comme en triphasé: on peut avoir un couplage pentagone ou étoile, et le neutre de l'étoile peut être connecté ou pas, selon qu'il y a un zéro volt ou pas, mais on aura en tous cas 5 demi-ponts.

    J'ai essayé de comprendre un organigramme trouvé sur le net (voir PJ), il représente les pulses pour piloter 5 demi-ponts avec le moteur couplé en pentagone (pas en étoile avec point milieu !)

    Prenons par exemple le pas N°4, toutes les pulse sont au "+", donc les 5 transistors NPN sont saturé => il ne se passe rien... C'est moi qui suis c*n et qui n'arrive pas à lire l'organigramme correctement, ou...?
    Il me semble qu'il n'y a aucun instant où toutes les sorties sont exactement dans le même état, mais il faut toujours être prudent avec ce qu'il y a sur le net: ce n'est pas forcément incorrect, mais ça ne s'applique pas toujours au cas que l'on a en tête.

    Je ne vais pas donner un avis définitif, parce que les systèmes pentaphasés sont nouveaux pour moi, et j'aurais besoin de temps pour digérer correctement les données... mais, à priori rien ne me choque: il semble que tout se reboucle de façon homogène, ce qui est l'essentiel dans une séquence de pilotage de moteur
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  28. #23
    romulus123

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Bonsoir,

    Merci beaucoup pour toutes ces explications, je viens de tester mon code avec 5 demis-pont à N-moset et pentagone, ça fonctionne nickel !

    Je vais donc me diriger vers une alim de ±5-6A, pour la tension, je verrai avec "expérimentations".

    «Tout ce qui est susceptible de mal tourner, tournera nécessairement mal.»

  29. #24
    Murayama

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    Bonjour!

    tu as marqué Ingénieur dans ton profil.
    Vu l'énormité que tu as sorti, je suis étonné
    Ben tout le monde a ses faiblesses!
    Pour tout dire, je ne fais quasiment que des choses de très faible
    puissance (quelques mW) depuis des années, et surtout orienté mesure
    / archivage de données plutôt que moteurs.
    En ce qui concerne les moteurs, mon calibre de prédilection, c'est ce
    genre là:
    http://www.faulhaber.com/uploadpk/EN_ADM0620_PCS.pdf
    qui ne joue clairement pas dans la même catégorie, mais qui est très
    pratique pour les petits appareils sur batterie (pas besoin d'élever
    la tension).

    Voilà!

    Pascal

  30. Publicité
  31. #25
    gcortex

    Re : Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

    j'ai fait un labsus. bien sûr je parlais du centre de l'étoile.
    En pentagone, pas évident que la somme des 5 phases soit nulle.

    PS : le chronogramme est faux. Il faut décaler de 2 carreaux
    Dernière modification par gcortex ; 13/11/2013 à 07h43.

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