YAPS. Manuel de montage

Transcription

1 YAPS Manuel de montage Résumé: Ce document décrit l'assemblage de la carte de commande et de la carte série, nécessaire à la configuration de YAPSC. La partie communication a été séparée de la carte car elle peut être partagée avec plusieurs contrôleurs, mais aussi car elle est disponible en version USB et RS232. Dans les deux cas, le PC de configuration et la carte YAPSC sont optoisolés, afin d'empêcher tout dommages au PC en cas de problèmes.

2 1: Introduction 1.1: À propos du projet YAPSC (Yet Another dspic Servo Controller) est une carte de contrôle de servomoteurs pour machine à Commande Numérique. Pour le moment, elle ne peut contrôler que des servomoteurs DC à balais avec un encodeur qui délivre un signal en quadrature de phase, mais les but final est de pouvoir contrôler tout type de servomoteur, AC et DC, avec un choix plus large d'encodeur. NOTE: En fait, le code que YAPSC qu'utilise actuellement est une modification du code créé par Lawrence Glaister pour son projet dspic-servo. Originellement, dspic-servo utilisait un AOP de puissance audio pour contrôler un servomoteur. Cette solution ne permettait malheureusement pas de contrôler de gros servomoteurs, je l'ai donc adapté afin de pouvoir utiliser un pont en H à transistors MOSFET plus classique et plus puissant. Vous trouverez la page dédiée au projet sur le site de l'auteur : 1.2: À propos des schémas et PCBs Les PCB est simple couche, mais les staps ont été représentés par des pistes côté composants (en rouge sur les schémas à l'intérieur de KiCAD). Les pistes sont assez larges que pour permettre une production personnelle des PCB, et (pour la carte principale et la carte série normale) les composants sont en boîtiers discrets faciles à souder. Hormis le dspic, les drivers de MOS et la puce USB, tous les composants ont été choisis pour être faciles à trouver. Selon le montage de la carte, vous pourrez avoir besoin ou de trous dans le PCB pour le monter dans un boitier (par exemple avec des entretoises M3), il y a donc un double contour de PCB: le minimaliste, et une bande extérieure sur laquelle il y a les trous au diamètre 3mm pour la fixation. Les percages 3mm sont représentés par des mires (que l'on peut voire sur tous le schémas ci-dessous), il ne faut bien sûr pas les imprimer sur le typhon. 1.3: carte principale 1.3.1: BOM En ce qui concerne la résistance de shunt pour la mesure du courant qui traverse le moteur, elle doit être choisie en fonction de l'intensité de sortie maximale désirée: Ampérage continu Pic (30s~1min) Résistance du shunt 50A 100A W 20A 50A W 10A 20A W

3 5A 10A 0.2 5W La puissance des résistances est calculé dans le cas où elles sont fixées à un dissipateur adapté. Le choix des transistors MOS doit se faire en fonction de la tension d'entrée et l'intensité de sortie maximale max désirés: Absolute Maximum Ratings Parameter Max. Units TC = 25 C Continuous Drain Current, 10V 33 TC = 100 C Continuous Drain Current, 10V 23 V DS 100 V A Le courant maximum que peut accepter le IRF540A est de 23A à 100 C. On abaisse cette valeur de 20%, et on a le courant de sortie max: I<23A*80% <=> I < 18.4A La tension maximale Drain-Source est de 100V, on abaisse cette valeur de 30% et on a la tension maximale d'entrée du contrôleur: V max = 100*70% = 70V 1.3.2: Schémas Illustration 1: Implantation des composants Les transistors MOS peuvent être couchés ou non, selon ce qui s'adapte le mieux au boîtier. L'empreinte des boîtiers contient une pastille pour la carcasse du TO-220, elles n'ont aucune fonction si ce n'est de faciliter le positionnement (perçage du radiateur...) des vis de serrage des transistors. Vous remarquerez qu'il y a deux condensateurs superposés, C10 et C17. En réalité il ne faut placer qu'un seul condensateur, le deuxième boîtier permet d'avoir 3 pas d'implantation pour le condensateur de filtrage de l'alimentation. En ce qui concerne ce condensateur, il ne sert qu'à déparasiter la ligne d'alimentation de puissance de la carte. En aucun cas il n'est suffisant pour de filtrer une alimentation à base de transformateur! Il vous faudra un condensateur de stockage de forte capacité au niveau de l'alimentation. Mais si l'alimentation est à découpage, pas besoin d'ajouter un condensateur à l'alimentation.

4 Illustration 2: Pistes côté cuivre (par transparence) Bien que les pistes de puissance (situées sur la droite du PCB) soient assez larges, je vous conseille fortement de les renforcer avec de la soudure dès que vous comptez dépasser 10A en sortie (20A dans le cas de PCB présensibilisé dont le cuivre fait 70µm). Illustration 3: Straps Il y a trois types de straps: Straps de signaux : ils sont représentés avec des pistes fines. La plus part sont droits, seul l'un d'entre eux est en diagonale. La section du fil a peu d'importance. Straps d'alimentation : 3 straps sont plus gros, l'alimentation +5V et +12V transitent à travers eux. 0.22mm² suffiront amplement. Straps de puissance : ceux-ci seront plus gros. Sur le prototype que j'ai testé, j'ai utilisé du fil rigide d'électricien (isolé bien sûr) de 1.5mm².

5 1.3.3: Réalisation du PCB Le PCB gravé sera percé en 0.7mm pour tous les composants, sauf les connecteurs et MOSFET, qui seront gravés en 0.9 ou 1.2mm selon le cas. Les straps de puissance seront percés en 1.5mm pour faire passer du fil rigide 1.5mm². Les trous de fixation seront quant à eux percés en 3mm. Après le perçage, on procède dans l'ordre: 1. On place les staps de signaux et d'alimentation 2. On place les résistances, petits condensateurs et la LED 3. On place le régulateur 7805 avec son radiateur, puis les deux condensateurs à ses côtés 4. On place les supports DIP8, DIP28 (dspic), les optocoupleurs 5. On place le condensateur de filtrage de l'entrée puissance (C10-C17) 6. On soude les borniers 7. On place les straps de puissance et les straps pour le shunt. 8. Et on termine par les transistors MOSFET et le shunt. Attention à bien vérifier l'implantation des transistor, sur le radiateur, car après avoir coupé et soudé les pattes des MOS il sera difficile de changer leur orientation. Illustration 4: Implantation un peu spéciale du shunt de mesure Le shunt de mesure a lui aussi droit à ses petits bouts de fil rigide s'il doit être monté sur radiateur (courant max > 5A). (Sur cette photo, il n'y a qu'un strap de puissance : il sagit du premier prototype) 1.4: carte série normale Cette carte est très facile à réaliser, car les composants utilisés sont courants. Elle se clipse sur la carte principale

6 L'alimentation de cette carte se fait en +5V régulé (port USB par exemple) ou par une source DC filtrée de 7 à 16V. Il faut veiller à conserver une isolation entre l'alimentation de la carte série et celle de YAPSC: Pas de masse commune, le +5V de la carte YAPSC ne peut pas être utilisé par la carte série. 1.5: Carte USB

7 Contact: Maximilien Mousset Mail : max-mod@max-mod-shop.com Site web : forum :MaX-MoD