Carte 4 axes Integral

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Joseph Trudeau
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1 Carte 4 axes Integral Présentation La carte 4 axes Integral est dédiée à la commande de moteurs pas-à-pas bipolaires (à quatre fils) par un ordinateur à travers un port USB, ainsi qu à la gestion de la chauffe d un fil résistif. Sa principale application est la commande de machines CNC de découpe par fil chaud mais elle peut également être utilisée pour piloter une petite fraiseuse ou une graveuse laser. Elle est basée sur l interpolateur IPL5X (5 axes, fréquence de travail de 10 à 50 khz, gestion des accélérations) et sur des drivers moteurs de type Stepstick / Pololu / DRV8825. Elle est compatible avec les logiciels RP-FC (fil chaud 4 axes), MiniCut2d Software (fil chaud 2D, 4 axes commandés), RP-FMS (fraisage). Spécifications : Carte reconnue comme périphérique HID (pas besoin de driver). Emplacements pour 4 drivers pour moteurs bipolaires. Sorties 5 ème axe disponibles. Sortie PWM couplée à un dispositif de hachage du courant de chauffe du fil. Ecran LCD affichant le pourcentage et l état de la chauffe, le segment en cours, etc. Interrupteur de chauffe ON/OFF. Ajustement de la chauffe par le PC ou en manuel par potentiomètre. Arrêt d urgence par bouton-poussoir qui coupe mouvements et PWM (chauffe). 2 entrées pour capteurs, reliées chacune en série sur 4 connecteurs. 1 sortie pour relai de broche ou autre. Protection des entrées alimentation contre l inversion et la surintensité. Tensions et intensités maximales supportées : Alimentation moteur : courant continu, 24V - 5A (protection par fusible thermique réarmable). Alimentation chauffe du fil : courant continu, 48V 6A (protection par fusible à fusion rapide). Carte 4 axes Integral p. 1/5

2 Branchements interrupteurs, potentiomètres, LCD et capteurs Le petit plus cncfilchaud.fr : la fiche du LCD dépasse en face arrière, pas en face avant, ce qui permet d intégrer le LCD dans l épaisseur du boitier (pas besoin d entretoises). BP arrêt d urgence Valeur chauffe manu Chauffe ON/OFF Chauffe PC/manu Les 2 rangées de 4 connecteurs pour capteurs sont reliées en série. Tout connecteur non utilisés doit donc être shunté avec un cavalier. Si aucun capteur n est utilisé, il suffit de mettre un shunt global à l extrémité de la rangée. Carte 4 axes Integral p. 2/5

3 Driver1 Driver2 Driver3 Driver4 Fil chauffant Moteurs DC 24V 5A maxi Chauffe DC 48V 6A maxi Branchement de l USB, des alimentations, des moteurs, des drivers et du fil chauffant, emplacement des réglages des ATTENTION AU SENS DE BRANCHEMENT DES ALIMENTATION MOTEURS ET CHAUFFE. RESPECTER LA POLARITE INDIQUEE SUR LA CARTE! Moteur 4 Moteur 3 USB 2.0 Moteur 2 Moteur 1 Les moteurs se branchent par leur 4 fils dans les borniers ou avec les connecteurs type Molex. Pour inverser le sens de rotation d un moteur, il suffit d inverser le branchements des deux extrémités d une bobine du moteur : Carte 4 axes Integral p. 3/5

RESPECTER LA POLARITE INDIQUEE SUR LA CARTE! Moteur 4 Moteur 3 USB 2.

4 Drivers, réglage des micro-pas et du courant La carte 4XI accepte les drivers de type StepStick / Pololu à base de compasant A4988 et également ceux à base de DRV8825. Les drivers s enfichent dans les emplacements prévus à cet effet. Les plans de ces drivers étant libre de diffusion et d utilisation, il existe de nombreuses fabrications qui se ressemblent mais n ont pas toutes exactement les mêmes spécifications et la même qualité. DRV8825 A4988 Attention au sens de branchement, il faut faire correspondre les broches DIR et STEP indiquées sur ou sous les drivers avec celles de la carte. Pour faire son choix, ce qu on peut retenir d une manière générale : Les drivers à base de A4988 sont généralement dimensionnés pour fonctionner sous 12V et 1A maxi et permettent les 1/2 1/4 1/8 1/16 de pas. Les drivers à base de DRV8825 permettent des tension et intensité plus élevées et proposent en plus le 1/32 de pas. Les permettent d augmenter électroniquement la résolution des moteurs pas-à-pas en régulant le courant de façon à avoir des positions intermédiaires entre deux pas. Un moteur de 200pas/tour piloté en 1/8 de pas devra donc être vu par l interpolateur comme un moteur de 200x8=1600pas/tour. (Il faudra envoyer 1600 pas au driver pour obtenir un tour). Les micro-pas se règlent pour chaque driver en plaçant les cavaliers MS1, MS2 et MS3 sur la carte, suivant le tableaux suivant : A4988 DRV8825 MS1 MS2 MS3 MS1 MS2 MS3 1 1/2 Π Π 1/4 Π Π 1/8 Π Π Π Π 1/16 Π Π Π Π 1/32 Π Π Π Carte 4 axes Integral p. 4/5

Les plans de ces drivers étant libre de diffusion et d utilisation, il existe de nombreuses fabrications qui se ressemblent mais n ont pas toutes exactement les mêmes spécifications et la même

5 Ces drivers sont équipés d un dispositif de régulation de l intensité délivrée aux bobines des moteurs. Il faut la régler pour éviter la surchauffe (détérioration des moteurs et mise en sécurité des drivers), suivant la procédure décrite cidessous. Pour l intensité, on peut par exemple prendre l intensité nominale du moteur comme valeur de départ et affiner en fonction de la chaleur dégagée par le moteur et le driver. Attention, toucher uniquement le potentiomètre de réglage et la prise de masse. Risque de détériorations des drivers et de la carte en cas de court-circuit! Voici la procédure : Enficher les drivers sur la carte (dans le bon sens, regarder les inscriptions, pas la position des composants qui peut varier d un type de driver à l autre). Régler les avec les cavaliers MS1, MS2 et MS3. Brancher l USB pour alimenter la partie logique en 5V. Brancher l alimentation des moteurs (optionnel avec les A4988). Utiliser un multimètre et mesurer la tension présente entre la masse de la carte et la tête métallique cruciforme du potentiomètre de réglage du driver : V L intensité maxi du courant que laisse passer le driver est proportionnelle à la tension mesurée en suivant les règles suivantes : Pour les A4988 : I = Ux 2.5 avec I l intensité en Ampères et U la tension en Volts. La tension à obtenir en fonction de l intensité désirée est alors U = I / 2.5. Exemple, si je vise un courant de 0.85A maxi dans les bobines, je dois tourner le potentiomètre jusqu à lire 0.85 / 2.5 = 0.34V. Pour les DRV8825 : I = Ux 2 avec I l intensité en Ampères et U la tension en Volts. La tension à obtenir en fonction de l intensité désirée est alors U = I / 2. Exemple, si je vise un courant de 0.85A maxi dans les bobines, je dois tourner le potentiomètre jusqu à lire 0.85 / 2 = 0.425V. ASTUCE! Pour effectuer un réglage rapide et fin, il est pratique de remplacer une des sondes du multimètre par un tournevis à corps métallique et poignée isolante. On pourra le relier avec une pince crocodile par exemple. Carte 4 axes Integral p. 5/5

Pour l intensité, on peut par exemple prendre l intensité nominale du moteur comme valeur de départ et affiner en fonction de la chaleur dégagée par le moteur et le driver.

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