Commande numérique pour montée/descente d'outil

Jusqu'ici, tout va bien!

Peut etre que l'on peut poursuivre avec le moteur pas à pas !

Le moteur pas à pas est un moteur "sans balais", un peu comme les moteurs triphasé que l'on connait :



Le rotor est équipé d'un aimant. En alimentant l'une après l'autre les deux bobines, on fait tourner le rotor vers le pas suivant ou précédent.
La particularité des moteurs PAP par rapport au dessin schematisé au dessus, c'est qu'il n'y a pas 4 positions comme on peut le comprendre, mais un nombre défini, propre à chaque moteur. Des moteurs de 200 pas sont courant, permettant une précision de 1.8° (360°/200 pas =1.8° par pas). Ainsi, on saura, à l'aide du programme adapté dans l'arduino, faire tourner le moteur de 1.8° dans un sens ou dans l'autre.
En enchaînant les pas rapidement, on danse on arrive à faire tourner le moteur rapidement : ces moteurs peuvent ainsi tourner couramment à 300, voire 400 tour/minute !
De même, avec le logiciel adapté, nous pourrons appliquer à notre moteur des rampes d'accélération et de décélération. Cela permettra, si l'on sait que l'on a une grande distance à parcourir, de démarrer en douceur, monter rapidement à une vitesse de croisière rapide, puis ralentir avant l'arrêt !

Un point important cependant : on ne peut pas relier un moteur PAP directement à notre micro-controleur : celui ci n'est capable de débiter que 40 mA par sortie (soit 0,04 A), alors qu'un moteur coupleux aura besoin d'obtenir 1200 mA (=1.2A), voire plus !
Nous devons donc ajouter une "interface de puissance" entre le micro-controleur et le moteur.

Les boutons et l'écran LCD échappent à cette contrainte, et il nous sera possible de relier tout ça directement au µcontroleur, sans interface supplémentaire !

C'est un moteur synchrone? J'ai bon?

Si je ne m'abuse, un moteur synchrone, à aimants permanents : Les moteurs synchrones ont la particularité d'avoir des bobines sur le rotor aussi, pas le moteur Pas à Pas !

C'est donc bien un moteur synchrone, mais à aimant permanent!
Sinon le moteur synchrone à rotor bobiné, c'est un alternateur que l'on fait fonctionner en moteur.

Maintenant que l'on a la majorité des connaissances sur la partie matérielle, une petite présentation de la partie programmation :

L'arduino se programme en langage C. Pour ceux qui ne connaissent pas, c'est un langage structuré, mais assez simple à comprendre et à lire.
Un exemple de programme simple pour arduino :

Code:


// Cette partie du programme est executée automatiquement à l'allumage du montage :
void setup() {               
  // On informe l'arduino que la broche 13 est en SORTIE
  pinMode(13, OUTPUT);   
}

// Cette partie s'execute sans fin : on execute les instruction l'une après l'autre, et on recommence lorsque l'on arrive à la dernière !
void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH);  // Allumer la LED
  delay(1000);              // Attendre 1 seconde
  digitalWrite(l13, LOW);    // Eteindre la LED
  delay(1000);              // Attendre 1 seconde
}


En considérant qu'une LED est branchée convenablement à la broche 13, en envoyant ce programme "simple" dans l'arduino, dès son allumage, la LED sera alternativement allumée 1 seconde, puis éteinte 1 seconde.

La structure d'un programme tel qu'il nous interesse se composera donc des séquences suivantes :

• Afficher l'écran
  
• Regarder si un bouton est pressé
  
• Changer l'état de sorties si nécessaire
  
• Etc...
  

On peut donc imaginer plusieurs blocs et sous-blocs : un bloc "écran principal" : imaginons sur cet écran que l'on affiche la position de l'outil, la résolution sélectionnée actuellement, etc...
En appuyant sur la touche +/-, on fait monter/Descendre la consigne, en appuyant sur OK, on valide la consigne, en appuyant sur la touche "menu", on passera à un autre sous-bloc "Menu", dans lequel on pourra avoir plusieurs choix : mise en mémoire, calibration, changement de résolution, etc...

Une grosse partie du travail consiste donc à penser à toutes ces fonctionnalités, et la façons dont elles s'imbriquent afin de rendre l'appareil simple d'usage, et intuitif !

Je vous propose une structure de menus, telle que je l'imagine :

Nous aurons donc 4 boutons: MENU, OK, +, -

Ecran principal :

Code:

POS: 123.45mm
Cns: 100.00mm ?

Actions possibles :
+/- modifier la consigne selon la résolution choisie
OK = valider la consigne
MENU = Passer au menu principal

Menu Principal :

Code:

Definir Zero
Resol.: 0.05mm
Sauver Memoire
Charg. Memoire
Configuration

Actions possibles :
OK : entrer dans un menu
MENU : sortir du menu


Menu Definir Zero :

Code:

Definir Zero ?
Valid.: OK

Actions possibles :
OK = valider la remise a zero
MENU = Annuler et revenir au menu principal

Menu Resolution :

Code:

Resol.: 0.05mm
Valid.: OK

Actions possibles :
+/- modifier la résolution
OK = valider la résolution choisie
MENU = Annuler et revenir au menu principal
Changer la resolution de la consigne : 0.01, 0.02, 0.05, 0.10, 0.20, 0.5, 1.0, 2.0, 5.0
Ceci permet de changer de consigne rapidement : passer de 0 à 100 mm en quelques appuis !

Menu Sauver Mémoire :

Code:

Sauv. Mem: 01
Valid.: OK

Actions possibles :
+/- modifier la mémoire dans laquelle sauver la position
OK = valider la sélection
MENU = Annuler et revenir au menu principal
Une fois la sélection validée, on affiche la confirmation de la valeur sauvée en mémoire XX :

Code:

Pos: 123.45mm
dans Mem 01 !

Menu Charger Mémoire :

Code:

Charg. Mem 01
Pos: 100.00mm

Actions possibles :
+/- modifier la mémoire depuis laquelle récupérer la position
OK = valider la sélection
MENU = Annuler et revenir au menu principal
Une fois la sélection validée, on affiche la confirmation de la valeur chargée et on déplace l'outil :

Code:

Pos: 123.45mm
Deplacement !

Menu Configuration :

Code:

Etalonner
Vitesse Max
Butee Mini
Butee Maxi

A l'aide du menu Etalonner, on donnera combien d'impulsions sont nécessaire pour déplacer l'outil de 1mm
Ainsi, il sera possible de s'adapter à la configuration de chacun.
Vitesse Max correspond au nombre de pas maxi par seconde que l'on autorise au moteur pas à pas. Tous les moteurs ne sont pas identiques et n'ont pas la même tolérance à la vitesse !
Butee min et max permet d'apprendre au montage les limites de la machines.
On positionne l'outil au mini, on va dans Butee Mini, on refait de meme avec le maxi, et la carte saura ainsi qu'elle ne doit pas dépasser ces bornes.
PS : il faudra refaire cette procédure à chaque fois que l'on passera en commande manuelle : la carte ne saura pas où en est l'outil si on ne lui dit pas !

Bonsoir,

Je suivais jusqu'ici en silence, mais quelques idées me viennent à l'esprit.
- que se passe-t-il si le moteur perd des pas (ça arrive...) ?
- serait-ce possible d'imaginer d'adjoindre un encodeur ?
- l'utilisation de fin de courses pourrait-il aider, ou prendre les origines
au lancement de la machine ?

++JM

Les PAP perdent des pas en général si l'on approche trop de la vitesse maxi. Pour éviter cela, il faut prendre une marge de sécurité pour rester loin de cette zone "dangereuse"
Encodeur, oui, on pourrait, mais pour quelle utilité ? Changer de résolution je suppose ?
Les fins de courses j'y ai pensé, ceci dit il n'est peut être pas simple de les installer sur une machine existante ?
Demander à faire la procédure de calibrage au démarrage, pourquoi pas, en ayant aussi la possibilité de la sauter si l'on sait que l'on a pas déplacé l'outil manuellement depuis !

Je pense d'ailleurs à un ajout : déplacer l'outil tout en haut/en bas : pour changer la fraise sur une def par exemple !

On peut aussi simplifier l'histoire de changement de résolution.
Elle peut être fixe, à 1/10eme. Et lorsque l'on appuis plus d'une seconde de suite sur le bouton, on n'augmente plus de 10eme en 10eme mais de cm en cm

Parce qu’a l'usage, le changement de menu etc pour les grands déplacements, risque d'être un peu pénible.

Il y a aussi la possibilité d'utiliser un keypad, mais ça complique beaucoup la programmation (nan ? ), et on risque de ne plus avoir assez d'entré sur cet arduino.

napo7 a écrit:Les PAP perdent des pas en général si l'on approche trop de la vitesse maxi. (...)
Encodeur, oui, on pourrait, mais pour quelle utilité ? Changer de résolution je suppose ?

La perte de pas peut aussi intervenir en cas d'effort trop important.
Imaginons un copeau freinant la levée, une baisse de tension, entre autres exemples.

Changer de résolution serait un luxe inutile dans bien des cas,
autant la fixer dès le départ pour l'adapter à l'utilisation souhaitée.
En revanche, l'encodeur prendrait tout son sens dans une de ces deux applications :
soit vérifier que tous les pas du moteur sont bien exécutés,
soit, encore mieux, que la position de la table est bien conforme à sa position supposée,
et que le soft soit capable de rectifier au besoin.

Par ailleurs, la prise d'origine m'apparait presque autant indispensable
car en cas de démarrage ou rupture de courant, il faudra bien
que le soft se base sur quelque chose de tangible.
Par ailleurs, en présence d'une erreur, que se passera-t-il
si le soft commande de monter ou descendre plus que possible ?
Installer des fins de courses ne pose pas de problème sur aucune machine.
Que se soit optique, magnétique ou mécanique, une fin de course
c'est tout petit et ça pourrait même s'installer sur l'onglet de visualisation d'origine,
devenu quasi inutile une fois la levée numérisée.

Loi de Murphy (ou loi de l'emmerdement absolu) :
Si une chose peut merdouiller, elle merdouillera,
d'autant plus si elle est apte à engendrer des dégâts ou problèmes en cascade.
Souvent, sont mis en cause des éléments simples, peu chers,
facilement améliorables, toujours difficiles d'accès s'ils peuvent être remplacés.

++JM

Bonjour,

Je suis d'accord avec J-MAX concernant l'encodeur, c'est un plus s'il y a des points durs dans la mécanique.
Pour le zéro, j'utilise deux switchs, un de ralentissement avant le fin de course.A l'initialisation, le moteur ne sait pas ou il se trouve, et doit faire son zéro.Lorsque le fin de course est actionné, le moteur passe en positif et vient se positionner face à la led de l'encodeur (codeur optique,zero "electrique").Ainsi la précision du switch (non reproductible) n'a pas d'importance.
Pour le rattrapage de jeu, toujours en montant, le moteur monte à la position désirée, mais
un compteur/comparateur de l'encodeur, le fait ralentir avant de se positionner et rattrape les pas manquants
Lorsque l'on doit positionner en descendant, il faut descendre à une valeur inférieure à la
consigne , grande vitesse puis ralenti , puis remonter au ralenti
En cas de blocage, il faut arrêter les commandes de déplacement.
Pour le zéro "mécanique" on lui indique un offset entre la position zéro de l'outil et le zéro
"électrique".Cette valeur est mise en mémoire, et maintenue en cas de coupure de courant.

A+
arlequin

Bonjour à tous,

napo7 a écrit:Je pense d'ailleurs à un ajout : déplacer l'outil tout en haut/en bas : pour changer la fraise sur une def par exemple !

Intéressant dans mon cas pour ramener la table en position basse (175mm), pour permettre le basculement du capot d'aspiration!
Cette position pourrait peut être d'ailleurs servir de référence via un fin de course?
Cdlt
JP

Re,

Jean-paul,
dans ton cas, on fait simplement un "reset", sur un bouton poussoir, et automatiquement
le moteur se déplace vers son fin de course puis se positionne sur son zéro électrique, et attend les ordres.

A+
arlequin

Bonjour Arlequin,
Il faut comprendre que la position permettant le basculement du capot n'est pas la position basse extrême (230mm). C'est simplement pour gagner du temps que je l'arête à 175mm! On devra donc pouvoir ce déplacer en positif ou en négatif par apport à ce "zéro".
Cela dit, vu que ça n'est plus moi qui "mouline", on pourrait envisager de descendre complètement la table après chaque séances de rabotages!

diomedea a écrit:
Cela dit, vu que ça n'est plus moi qui "mouline", on pourrait envisager de descendre complètement la table après chaque séances de rabotages!

Soit pour compliquer, il faut placer un switch à 175mm, ou ajouter une fonction spécifique commandée par un poussoir facilement accessible.
Mais étant donné la vitesse du moteur, tu vas peut-être perdre 10 secondes, et il y a toujours un "reset" au cas ou le moteur est complètement perdu, ou à la remise sous tension, ou pour réinitialiser.

A+

Tu as raison, autant baisser complètement la table!
La séquence se ferait comme suit:
-Approche de la table à la cote du bois encore brut.
-Introduction du bois pour contrôle.
-Prise de la première passe et mesure.
-Mise à zéro du système de montée et réglage de la cote.
-Seconde passe de finition.
-Retour de la table en position basse avec arrêt automatique.

J'ai vu chez un amateur, une rabot/degau pro en 510 (même groupe que ta scie), complètement automatisée. Ça fait rêver !.(Il avait la toupie aussi d'automatisée) Génial !
Pour dire, elle fonctionnait par incrémentation sur poussoir de x mm par impulsion lors du rabotage entre chaque passe.Je n'ai pas approfondi comment se faisait l'approche du bois.
Mais quand il y a un certain poids sur la table il faut je pense pas mal de couple sur le moteur
pour maintenir en hauteur, ou plus probable( et même certain)c'est la mécanique qui n'est jamais débrayée, donc ? la manette de blocage de l'axe devra être conservée. (manuelle ou automatique ?)

a+

Je n'ai pas encore eu l'occasion d'approcher une telle raboteuse, mais sur ma dégau/rabot à pas cher, il n'y a pas de blocage de la table : quand j’arrête de mouliner, la table ne peut pas redescendre...

Pour en revenir aux points dur, il me parait une bonne idée de chercher d'abord à éliminer les points dur, puis si besoin, passer par un moteur plus puissant : les moteurs PAP existent de toutes tailles, et certains sont tellement coupleux qu'il est impossible de les empêcher de tourner à la main !

Pour les fins de course, je suis plutot d'accord : une fin de course en haut et bas de course : a l'allumage, on fait parcourir le moteur à vitesse réduite jusqu'en bas, puis comme on connait la course theorique, on peut ensuite remonter 90% de la course à vitesse élevée, et ralentir jusqu'a s'arreter sur la butée du haut
De plus, ceci permet de connaitre le nombre exact de pas à faire pour parcourir la longueur totale de la course, ce qui nous fait calibrer (étalonner) le moteur par la même occasion !!

L'encodeur me parait plutôt superficiel : en général, les encodeurs sont plutôt associés à des moteurs à courant continu, je n'ai que rarement vu un encodeur associé à un moteur PAP.
Pour prendre l'exemple des imprimantes matricielles (à picot), la tête se déplace grâce à un PAP, et il n'y a pas d'encodeur associé à ce moteur...

Je n'avais pas songé au blocage de la table... Mais comme je ne l'utilise jamais!

poste tres interessant que je vais suivre, j'ai tjrs eu envie de me lancer dans l'arduino et l'application est vraiment sympa dans ce cas!

continue comme ca, les explications sont superbe!

J'ai avancé sur le sujet, en faisant une première version.

Elle est aboutie à 90%, mais je n'ai pas d'arduino sous la main pour la tester. J'en ai commandé un, il devrait arriver d'ici 10 à 30 jours !
Je vais aussi récupérer sous peu un moteur pas à pas...
J'ai déjà un écran LCD, il me manque aussi une interface de puissance (aussi appelé DRIVER) pour le moteur pas à pas...

Je posterai le code lorsque j'aurai pu le vérifier en réel...

Là encore, l’électronique au service de la menuiserie

Arduino Controlled Table Saw Box Joint Jig from Tobias Muthesius on Vimeo.

Salut !

J'avais aperçu cette vidéo, c'est intéressant aussi !!

Le projet de commande d'outil numérique n'est pas mort !
J'ai reçu en fin de semaine dernière l'arduino que j'avais commandée, je vais donc pouvoir commencer à tester et débugger le programme que j'ai écrit !!

La suite bientôt !!

Salut Napo7,

On attend avec impatience !!!

Jean-Pierre

En plus j'ai reçu une réclame Sélectronique, avec plein de moteurs PAP et de contrôleurs dessus!