FONCTIONNEMENT MCMTII

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1 Introduction Dans les caractéristiques du MCMTII il est annoncé 128 µpas par pas pour l entraînement des moteurs AD et DEC. La façon de procéder n étant pas évidente une analyse a été faite en utilisant le schéma général, et la documentation des circuits intégrés concernés par cette fonction. Cela se passe à 3 niveaux : 1. Définition de mots 8 bits et d une adresse pour définir,l amplitude du signal et sa destination, par le microcontrôleur 2. Exploitation de ces mots par le MAX505 pour définir une valeur de référence utilisée par les circuits de pilotage des moteurs 3. Un mot de 2 bits transmis au circuit LMD18245 permet d utiliser la totalité ou une fraction de la valeur de référence pour définir le courant instantané des moteurs Microcontrôleur PIC16F877 Ce circuit prend en charge diverses données générées soit manuellement, raquette ou par l intermédiaire de logiciels.il effectue également l initialisation du MCMTII A B C D E F G H CALGUL 1 MOTORISATION AR CALGUL MOTORISATION DEC 2 unité Unités 3 Nb dents 288 Nb dents Angle/dent /nb Dents Angle/dent /nb Dents 5 Pas/rot moteur 200 Défini constructeur Pas/rot moteur 200 Défini constructeur 6 Angle/Pas " " 22.5 C4*3600/nb pas Angle/Pas " " 22.5 G4*3600/nb pas 7 Nb µpas/pas 128 défini dans MGMTII Nb µpas/pas 128 défini dans MGMTII 8 Angle/µPas " " C6/nb µpas Angle/µPas " " G6/nb µpas 9 nb µpas/360 axe AR C3*C5*C7 nb µpas/360 axe AR G3*G5*G7 10 nb µpas/tour moteur C5*C7 nb µpas/tour moteur G5*G7 11 Durée µpas solaire seconde *3600/C9 Durée µpas solaire seconde Vsid/Vsol Valeur Ephémérides nb µpas/seconde /C11 nb µpas/seconde /G11 14 Soit en sidéral C13*C12 Soit en sidéral G13*G12 Pas de suivi en 15 Angle parcouru sid "/Sec C8*C14 Angle parcouru sid "/Sec 0 Delta Pas de suivi en 16 angle parcouru sol "/Sec 15 C13*C8 angle parcouru sol "/Sec 0 Delta C13/15*18.8 G14/15* Vit.corr.Av µpas/sec (+3"8/sec) Vit.corr.Av µpas/sec (+3"3/sec) 18 Vit.corr.Ar µpas/sec C13/15*11.2 (-3"8/sec) Vit.corr.Ar µpas/sec G14/15*-3.3 ( "3/sec) 19 Point.lent µpas/sec 2048 C13/15*360 (0 1/sec) Point.lent µpas/sec G14/15* (0 1/sec) G14/15* Point.Rap µpas/sec C13/15*7200 (2 /sec) Point.Rap µpas/sec (2 /sec) A titre d exemple :à partir de la valeur du nombre de dents tous les éléments qui ne sont pas des sources sont initialisés par le micro contrôleur et suivant l intervention faite sera mis en fonction, vitesse sidérale,solaire, pointage lent ou rapide, recherche av ou ar. SAR/TF DEC 2007 Page 1 sur 8

2 Convertisseur Digital-Analogique Programmable MAX505 Ce circuit permet de mettre en mémoire des valeurs sous forme digitales dans 4 mémoires 8 bits. Ces valeurs servent à définir une tension de sortie qui selon la valeur digitale sera de 1/256 à 255/256 d une valeur de référence (le 5v d alimentation) Circuit de Pilotage Moteurs LMD18245 Ces circuits 2 par moteur fournissent un courant de valeur et sens définis par le microcontrôleur, le convertisseur D-A, et le circuit lui même. Fonctionnement des moteurs ECM268 Ce sont des moteurs pas à pas de puissance : Les 50 dents du rotor sont en fait des aimants permanents, suivant le sens du courant dans les bobines il sont attirés ou repoussés par le stator, tous les 90 il y a des bobines identifiées par A et A et décalées de 45 des bobines identifiées par B et B en fait dans notre cas les bobines sont en// dans le sens convenable Des paires d impulsions permettent de faire avancer la position du rotor d un pas. Des moyens électroniques permettent de calibrer ces impulsions en durée, amplitude et fréquence de répétition On obtient dans ce cas une rotation continue avec des vitesses allant d une fraction de tour par seconde à plusieurs tours par seconde : Du fait du rotor de 50 aimants 1 tour est réalisé en fournissant 200(50x4) impulsions doubles au moteur et le pas est divisé en 128µpas, calculés sur 90 Si l on prend les extrêmes valeurs du tableau ci dessus on a Pour la correction arrière 63,7 µpas/seconde soit 63,7/128 /200 =0,00248 Tour/seconde. Pour le pointage rapide µpas/seconde soit 40960/128/200=1,6 Tour/seconde. Tout ceci étant produit par une chaîne de 3 éléments distincts, nous commençons par le dernier. SAR/TF DEC 2007 Page 2 sur 8

3 Pilotage Moteurs LMD18245 FONCTIONNEMENT MCMTII Les différentes fonctions sont indiquées sur ce tracé : 1. Le pont de MOS servant à faire circuler le courant dans les bobines des moteurs sens et valeur et une copie du courant passant dans les moteurs. 2. Le dispositif d ajustement de la valeur de référence 3. Un comparateur pour déclencher le mono-stable de sécurité 4. Un circuit de contrôle servant à exciter le pont de MOS,une sécurité thermique, tension minimum et surintensité. Si on regarde les entrées et sorties du circuit 1. Vers bobine moteur 2. non connecté ( peut éventuellement alimenter une led indiquant un dépassement de courant) 3. résistance et condensateur donnant la constante de temps du mono-stable 4. Bit4 MSB du mot de réglage % (Origine Microcontrôleur) 5. Masse de Puissance 6. Bit3 du mot de réglage %(Origine Microcontrôleur) 7. Bit2 du mot de réglage % Réuni au + 5v 8. Bit1 du mot de réglage % Réuni au +5v 9. Alimentation du circuit (12v) 10. Brake (Réuni à la masse) 11. Direction changement du sens de passage du courant dans les bobines moteur (Origine microcontrôleur) 12. Masse 13. Réglage du courant maxi autorisé 14. Entrée de la valeur de référence (issue du MAX505) 15. vers bobine moteur Sur la sortie 3 la valeur des éléments donne une constante de temps de 20000x2,2x10-9 x1,1 soit 4,84x10-5 Seconde ou 48,4µS ceci dans un but de protection du matériel. SAR/TF DEC 2007 Page 3 sur 8

4 Sur la sortie 13,suivant le type de moteur on doit régler la valeur de la résistance entre la sortie et la masse aux valeurs suivantes : moteurs 1 A : 20 k moteurs 2A : 9.8 k moteurs 3A : 6 k La tension trouvée sur cette sortie est une image du courant passant dans les moteurs. Un rapport de 4000 existe entre le courant passant dans la bobine et celui de la sortie 13. Si on a 1A dans la bobine le courant sera de 250µA en sortie 13. En prenant les moteurs de 2A on aura 500µA. Qui nous donnerons 9800x0,0005=4,9V. on voit que l on est très près de la valeur de référence 5v En supposant que la référence soit réglée à 2,5 ceci donne comme valeur 2,5/9800 soit 255µA soit un peu plus de 1A dans les bobines le mono-stable est alors déclenché et coupe le courant pendant 48µS du fait de l énergie emmagasinée dans l enroulement le courant décroît pendant ces 48µS.Si au bout de ce temps, la tension aux bornes de la résistance est passée en dessous de la référence le courant est rétabli On a donc une régulation du courant moteur autour d un point de consigne. Celui ci est défini par la valeur entrant dans la broche 14 corrigé par le pourcentage défini par les entrées M1-> Pin 8-> + 5V-> 1 logique M2-> Pin 7-> +5V -> 1 logique M3-> Pin 6-> Programmable par micro-contrôleur 0 ou 1 logique M4-> Pin 4-> Programmable par microcontrôleur 0 ou 1 logique Le niveau de référence en sortie du convertisseur digital analogique repère 2 sont égaux a Vref x N/16 N étant la valeur numérique correspondant aux entrées M1 à M4. Les valeurs numériques N possibles sont : ,5% ,5% ,5% ,5% Pour de plus amples informations consulter la fiche technique du circuit SAR/TF DEC 2007 Page 4 sur 8

5 Convertisseur Digital Analogique MAX 505 Ce circuit permet de stocker les informations Digitales des lignes D0 à D7 dans 4 registres adressables Qui peuvent ensuite être activés simultanément ou individuellement. Dans notre application seuls 2 registres sont utilisés Les pins 1,2,24,23 correspondent aux sortie des références seuls 1 et 2 sont utilisés Les pins 3 (vss), 6 (AGND), 7 (DGND),18 (A1) sont réunis à la masse. Les pins 4 (VrefB), 5(VrefA) sont réunis au +5V Les pin 8 (LDAC), 17 (WR),19(A0) Sont connectées au micro-contrôleur Les pins 9 à 16 Données digitales sont connectées au port D du micro-contrôleur Les pins 20 (VrefD), 21 (VrefC), 22 (vdd) sont réunis au + 5V Le tableau ci dessus nous donne les valeurs à appliquer sur les lignes LDAC, WR, A1, A0 pour obtenir le résultat voulu : on doit rentrer successivement les données de A mot 1000, puis celles de B mot 1001 puis transférer les données vers les latch DAC mot 11XX et enfin activer simultanément les sorties A et B mot 01XX. Toutes ces commandes et la définition des valeurs sont effectuées par le micro-contrôleur et sont fonctions des demandes extérieures Si dans la progression on suit une loi en sinus pour les enroulements A en cosinus pour les enroulements B, en utilisant la commande direction on peut avoir un entraînement sans à coup visible au niveau des moteurs. C est juste une affaire de programmation du micro-contrôleur. SAR/TF DEC 2007 Page 5 sur 8

6 Exemple pour des µpas de 22 5 Microcontrôleur PIC16F877 Pour piloter les deux moteurs AR et DEC il y a 2 microcontrôleurs qui ont chacun une adresse La ligne de réception RS232 est commune aux deux microcontrôleurs par contre a l aide d un circuit de partage chaque microcontrôleur peut prendre la ligne émission. Ce ne sont pas les micros contrôleurs qui sont pilotes. Lors de la réception d un message, dans les signaux émis par le PC il y a une information pour indiquer quel microcontrôleur est concerné et s il y a une réponse à donner ce circuit active la ligne émission du RS 232. Chaque microcontrôleur reçoit de l extérieur des informations le concernant : Raquette, PEC, ST4, Ligne RS232. Toute action est immédiatement répercutée sur le moteur concerné pour action. Seul le source de pilotage des microcontrôleurs peut renseigner sur ce qui est réellement fait Ce document n a pas la prétention d être une notice mais simplement une explication des procédures telles que l on peut les déduirent des schémas et caractéristiques des circuits utilisés. SAR/TF DEC 2007 Page 6 sur 8

7 La raison pour laquelle on utilise 75% pour le suivi et 100% dans le cas des positionnements est que les durées des impulsions si la découpe en 128µpas est conservée sont de : Suivi..1/85,6=11,6 ms Positionnement lent..1/2048=0,48ms Positionnement rapide 1/40960=0,024mS Si l on se réfère aux caractéristique des moteurs dans nos conditions d utilisation nous avons les éléments suivants : Les éléments résistance et inductance introduisent un retard lors de l établissement du courant dans les bobinages des moteurs dont on peut calculer la valeur en fonction du temps. Il faut également tenir compte de la résistance présentée par les deux MOS, soit 0,6 ohm. La constante de temps est définie par T=L/R soit 3,6/1,8=2mS. TEMPS ETABLISSEMENT COURANT MOTEUR Ampères Millisecondes Pour une impulsion: Du fait du découpage en 128 pas sur 90 les valeurs de courant à obtenir sur chaque pas sont compatibles avec cette courbe. Par contre comme il y a une inertie importante à vaincre à chaque démarrage cela se sent par quelques ratés, et c est également la raison de l utilisation des 100% de puissance pour les positionnements lents et rapides SAR/TF DEC 2007 Page 7 sur 8

8 ANNEXE I(Schéma partiel) SAR/TF DEC 2007 Page 8 sur 8