Driver & démultiplication

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Georges-78140
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Driver & démultiplication

Message par Georges-78140 »

Bonjour,
Je m’appelle Georges.
Je suis un novice dans beaucoup de domaine, et surtout ce qui concerne l’électronique et GRBL.
Je rêvais d’avoir une CNC et en navigant sur le site je me suis lancé.
Je construis une CNC légèrement différente de la RS CNC 32 et j’en arrive bientôt à la partie câblage.

Je suis partie d’une RS CNC 32, j’ai repris la carte GRBL MAKERFR & TFT, les NEMA 23 (Stepperonline 23HS22-2804S) et les drivers DM542T.
Le changement porte sur la structure (en profilé alu) et sur le système de déplacement.
J’ai choisis pour le guidage des rails linéaire SBR20 couplés à des vis à bille RM1605.

Les questions que je me pose et à laquelle je n’ai pas trouvé d’explication clair via toutes les recherche que j’ai pu faire sur le forum sont :

-Pourquoi sur la RS CNC 32 le driver est réglé en ¼ de step (880 pulse/rev)? A quoi cela correspond , pourquoi cette valeur et pas une autre (par exemple 400 pulse/rev)?

-Dans mon cas, vu que je n’ai pas la même démultiplication que la RS CNC 32 (sur ma CNC : 1 tour de vis correspond à un déplacement de 5mm) devrais-je modifier des paramètre dans GRBL et/ou sur le driver pour que celle-ci soit juste en déplacement (je veux dire par là 1mm demandé donne bien 1mm en déplacement).

Par avance je vous remercie pour l’aide que vous pourrez m’apporter.
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HTheatre
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Re: Driver & démultiplication

Message par HTheatre »

Bonjour Georges,
Georges-78140 a écrit : 18 avr. 2023 11:26 Les questions que je me pose et à laquelle je n’ai pas trouvé d’explication clair via toutes les recherche que j’ai pu faire sur le forum sont :

-Pourquoi sur la RS CNC 32 le driver est réglé en ¼ de step (880 pulse/rev)? A quoi cela correspond , pourquoi cette valeur et pas une autre (par exemple 400 pulse/rev)?

-Dans mon cas, vu que je n’ai pas la même démultiplication que la RS CNC 32 (sur ma CNC : 1 tour de vis correspond à un déplacement de 5mm) devrais-je modifier des paramètre dans GRBL et/ou sur le driver pour que celle-ci soit juste en déplacement (je veux dire par là 1mm demandé donne bien 1mm en déplacement).
Oulà... Vastes questions.
Vis à billes et moteur pas à pas ne doivent pas tourner trop vite.
Une vis à billes qui tourne trop vite va avoir tendance à flamber. La vis à billes va se comporter comme la corde à sauter que deux gamines tiennent à chacune des extrémités et font tourner pendant qu'une troisième gamine saute la corde.
S'ils tournent trop vite les moteur pas à pas perdent très rapidement du couple.
Il s'agit donc de trouver le meilleur compromis des valeurs des vitesses d'avances d'une CNC pour éviter de rencontrer ces problèmes. Les vitesses d'avances peuvent se calculer sur le papier, mais ce n'est pas simple et, souvent, les constructeurs chinois de vis à billes et de moteurs pas à pas ne fournissent pas toutes les données essentielles pour effectuer ce calcul. Il est donc courant de réaliser différents tests pour trouver le meilleur compromis, sans avoir de perte de pas ni constater que les vis à billes flambes. Je ne sais pas comment Romain a défini, par le calcul ou par des tests, les vitesses d'avances qu'il a retenu pour la RS-CNC32 et plus récemment pour la Roxyz.
Dans Grbl_Esp32, ces valeurs sont pour la RS-CNC32 définies ainsi :
  • pour l'axe X : 60 pas/mm
  • pour l'axe Y : 60 pas/mm
  • pour l'axe Z : 400 pas/mm
Mécaniquement, pour les axes X et Y, Romain a prévu un facteur 3 de démultiplication (une poulie de 60 dents fixée sur l'arbre entraînant l'axe X ou Y, jumelée à une poulie de 20 dents, fixée sur l'arbre du moteur). Le moteur doit donc faire 3 tours pour que l'arbre entraînant l'axe X ou Y fasse un tour.
Mécaniquement, la vis trapézoïdale TR8 de l'axe Z a une avance de 2 mm, chaque fois qu'elle fait un tour, selon le sens, l'axe Z descend ou monte de 2 mm
Les moteurs NEMA-23 comportent nativement 200 pas par révolution.
Je te laisse faire les calculs sur le papier par en tenant compte de toutes ces données.
Il en résulte que Romain a déterminé qu'en réglant les drivers sur 1/4 de pas, c'est là que les NEMA23 conservaient le meilleur rapport couple/perte de pas minimale voire nulle.
On souhaite donc que pour obtenir un mouvement d'1 pas moteur son driver génère 4 micro. Le moteur NEMA23 comporte 200 pas/tour. Le driver "raisonne" en nombre de pas par tour. Par conséquent, si 1 pas moteur doit correspondre à 4 micro pas sur le driver, si on raisonne en tour, alors 200 pas moteur doivent correspondre à 800 pas sur le driver, car 200/800 = 1/4.

Je confirme que tu devras au moins modifier les valeurs des vitesses d'avance dans Grbl_Esp32. Tu pourras le faire depuis l'interface WebUI ou en envoyant des commande Gcode à Grbl_Esp32 depuis une console terminal, telle que le moniteur série d'ARDUINO IDE.

Je ne sais pas si je t'ai apporté toutes les réponses que tu souhaitais, mais je pense avoir bien dégrossi.

@+
Georges-78140
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Re: Driver & démultiplication

Message par Georges-78140 »

Bonjour HTheatre,
Merci pour ces explications.
Je viens de comprendre comment ça marche les moteurs et les drivers.
J’ai compris cela avec tes explications couplées à la video de « Le GueroLoco » intitulé Comprendre les Microsteps des moteurs pas à pas.
La personne explique comment fonctionne un moteur et les drivers.

Je vais faire un résumé de tout ce que j’ai compris sur le couple moteur plus DRIVER appliqué à la RS CNC 32.
Si ça peut aider des novices comme moi à comprendre et leur permettre de faire leurs calculs en fonction de leur configuration.

Dans la RS CNC 32, on utilise des moteurs NEMA 23 1.8°.
Ses caractéristiques veulent dire :
Pour 1.8° on fait 1 pas (STEP en anglais).
Donc pour faire 1 tour soit 360° on doit faire 200 pas ou STEP.
(200x1.8= 360°).

Sur la RS CNC 32, on a sur l’axe Z la vis trapézoïdale avec un pas de 2mm pour 360°
Soit pour 1° : on a 2 /360=0.00555556mm.

Le NEMA 23 produit une rotation de 1.8° pour un pas ou STEP
Donc un pas (STEP) moteur donne un déplacement de :
1.8x0.00555556= 0.01mm/Step
(cela veut dire lorsque le moteur fait 1.8° ou un pas on a un déplacement de 0.01mm en Z).

C’est le minimum de précision que l’on peut avoir en déplacement.

Le DRIVER quant à lui sert à rajouter des subdivisions et permettre d’avoir une plus grande discrétisation. En anglais microsteps ou micro-pas en français.

Le DRIVER permet plusieurs possibilité subdivisions (1/2 ; ¼ ; 1/8 ;1/16 etc….)

Du coup, lorsque l’on va coupler un DRIVER à notre moteur NEMA 23, nous aurons la possibilité de diviser nos 0.01mm/Step par ½ ou ¼ ou 1/8 etc…

Pour la RS CNC 32, Romain a choisi une subdivision de ¼.
Cela donne pour 1 pas moteur on se déplacera de 0.01/4= 0.0025mm de déplacement en Z.

Si je multiplie par 400 pas, on a 400x0.0025=1mm
Et c'est ce qui est inscrit dans GRBL pour l’axe Z : 400 pas/mm
(qui veut dire, on fait 400 pas (STEP) pour avoir 1mm)

L’inconvénient de faire des subdivisions est que l’on perd du couple moteur.
Plus on rajoute de subdivision plus le couple chute drastiquement.
Si l’on n’a pas assez de couple pour déplacer notre axe, le moteur ne pourra pas encaisser les accélérations et décélérations et cela nous donnera des décalages ou autres phénomènes.

Quelques chiffres de perte de couple en fonction de la subdivision.
Moteur seul on est à un couple de 100%
Avec DRIVER
En ½ on aura environ 70% du couple
EN ¼ on aura environ 38% du couple
Etc
Ces valeurs sont issus de la video: Comprendre les Microsteps des moteurs pas à pas de « Le GueroLoco » (je n'ai pas vérifiés ces valeurs concernant la perte de couple).

Concernant ma configuration, j’ai choisi des vis à bille pour avoir une meilleure précision et transmission d’effort.
Ceci me permettra d’usiner de l’aluminium (2017/ 2024/5083 &6060) et de l’acier S235.
Ci-dessous ma CNC en cours de construction
Capture d’écran 2023-04-18 à 20.20.30.png
Encore merci pour tes explications et ton aide.
Vous n’avez pas les permissions nécessaires pour voir les fichiers joints à ce message.
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HTheatre
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Re: Driver & démultiplication

Message par HTheatre »

Bonsoir Georges,

Parfaitement résumé/synthétisé à un détail près. Pour une vis TR8, c'est l'avance ("lead" en anglais) qu'il faut considérer et non le pas. En effet, une vis TR8 peut avoir un pas de 2 mm et une avance de 8 mm. Cela s'explique par le nombre de filets de la vis qui sont alors au nombre de 4. On retrouve alors l'avance de la vis en multipliant le nombre de pas par le nombre de filets, soit 4 filets * 2 mm/pas = 8 mm d'avance.

https://drive.google.com/file/d/1tOMXbC ... share_link

https://drive.google.com/file/d/12_2L8n ... share_link

@+
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