Moteur pas-à-pas bipolaire 5 phases :

[romulus123]

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 !
-----

[gcortex]

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.

[gcortex]

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.

[Murayama]

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

[A voir en vidéo sur Futura]

[romulus123]

Bonjour,

Merci pour vos réponses.

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 !

[romulus123]

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.

[Murayama]

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

[romulus123]

Bonjour,

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 !

[romulus123]

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 !

[Murayama]

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

[Tropique]

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.

[gcortex]

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 ??

[Murayama]

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

[romulus123]

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.

[gcortex]

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.

[gcortex]

Non, pianiste, pourquoi?

tu as marqué Ingénieur dans ton profil.
Vu l'énormité que tu as sorti, je suis étonné

[romulus123]

tu as 4A qui vont passer dans le point neutre, donc une alim 4A suffit.

Merci mais qu'appel-tu le "point neutre" ?

[gcortex]

le centre du pentagone

[Tropique]

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

[romulus123]

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...

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...

[romulus123]

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 !

[Tropique]

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

[romulus123]

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".

[Murayama]

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

[gcortex]

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