Pour piloter les moteurs pas à pas il faut une électronique spécialisée qui sert d'interface entre le PC et les moteurs.

Après avoir fouillé le net pendant de nombreuses heures, hésité à fabriquer ma propre carte, à en acheter une toute faite, j'ai finalement opté pour une solution hybride : acheter un kit à souder soi même.

La référence en la matière est le kit HobbyCNC J'ai choisi la version Pro avec la capacité de piloter 4 moteurs. 3 sont suffisants mais c'est une option interressante pour pouvoir évoluer à terme vers une CNC 4 axes. Le prix est de 126,4 $ ce qui revient donc à 100 €. Certes la carte peut paraître chère, mais renseignez vous elle est vraiment bien (et je n'ai aucune action chez HobyyCNC !)

		Voici ses caractéristiques détaillées :      
		
		- Commande de 3 ou 4 moteurs unipolaires.
		- Possibilité de commander individuellement OU simultanément des moteurs de 2/4 Phases.
		- Accepte des moteurs de 5, 6, ou 8 fils. Les moteurs bipolaires de 4 fils ne sont pas compatibles.
		- Alimentation entre 12 VDC minimum et 42 VDC  maximum.   
		- Intensité de 3.0 A Maximum par phase, 500 mA (.5 A) minimum. Chaque axe est ajustable individuellement dans cette plage. 
		- Pilotage en plein pas ou micro pas (1/1, 1/2, 1/4, 1/8, et 1/16 microstepping) pour chaque moteur.  
		- Contrôle des positions et sens de rotation de chaque moteur. 
		- Réduction automatique de courant à  50% quand le moteur n'est pas sollicité pendant plus de 10 s. Cette durée est paramétrable.   
		- Protection intégrée des circuits de pilotage pour les protéger des courts circuits ou des déconnexions intempestives des moteurs.  
		- Circuit imprimé double face sérigraphié avec trous métallisés, étamage et vernis du cuivre  
		- Reset du circuit à la mise sous tension   
		- Équipée de régulateurs de tensions 5 VDC (pour l'alimentation des circuits logiques) et de 24 VDC pour l'alimentation d'un ventilateur externe.  
		- Connecteurs à vis pour les interrupteurs de fin de course et de "home" sur chaque axe via des résistances de "pullup"   
		- Connecteurs à vis pour 4 moteurs
		- Minimum de composants pour une soudure facile et rapide  
		- Compatible des principaux logiciels de pilotage tels que DeskNC, TurboCNC, Mach2, Mach3 etc
			  

La carte est livrée en kit, il vous revient de la souder. Le circuit imprimé avec trous métallisés est superbe, la soudure est très agréable. Je l'ai totalement cablée en moins d'une heure.

Un débutant peut y arriver en suivant scrupuleusement la notice (en anglais) qui a été gracieusement traduite par Christophe Courché. Sur le forum de HobbyCNC, auquel vous aurez accès si vous achetez la carte, on trouve une mine de renseignements dont cette notice de montage en photo étape après étape.

Quand vous aurez fini vous aurez dans les mains cette superbe carte.

Le PC de commande

Il vous faudra trouver un PC "un peu ancien" équipé d'un port parallèle.

Prenez plutôt un PC "tour" et évitez les portables connus pour des problèmes récurrents sur le port parallèle avec Windows. Ne prenez pas non plus de carte USB/parallèle, elles fonctionnent pour émuler le port imprimante mais ne sont pas compatibles de l'utilisation des interruptions nécessaires pour s'interfacer avec la carte HobbyCNC.

Plus votre PC sera performant, plus vous pourrez augmenter la fréquence des impulsions servant à piloter les moteurs. Les très vieux PC fonctionneront à fréquence basse, votre CNC sera moins rapide... Sur mon Pentium IV 1,6 GHz et sous windows XP la carte fonctionne jusqu'à 60 kHz.

La carte HobbyCNC est "idéalement" alimentée en tension continue entre 24 et 40 Volts.

L'alimentation est réalisée de façon classique avec un transformateur, un pont de diodes et un gros condensateur chimique selon le schéma suivant :

Prenez un transformateur capable de tenir 10A si vous voulez pouvoir utiliser cette alimentation pour alimenter une CNC de puissance (moteurs de 3A)

Si vraiment vous voulez limiter le budget et ne pensez pas utiliser votre carte avec d'autres moteurs alors vous pouvez vous contenter d'un transformateur moins puissant.

La règle à appliquer est d'avoir une intensité moitié de l'intensité totale maximale du nombre de phases à alimenter. (On considère que globalement seule une phase est active à la fois).

• Pour notre cas 3 moteurs de 2 phases de 1A = 6A /2 = un transformateur de 3A est suffisant
• Pour des moteurs de 3A (puissance max de la carte) avec le même calcul on arrive à 9A... d'où le choix de 10 A pour le transformateur.

Retenez les principes suivants :

• Une intensité plus élevée conduit à des moteurs avec plus de couple (pour simplifier : plus de force lors des mouvements)
• Une intensité plus élevée dissipe plus de chaleur dans le moteur et dans la carte (il faut d'ailleurs rajouter un radiateur dans ce cas vor la documentation à ce sujet)
• Plus la tension est élevée, plus le moteur gardera sa position au repos (force d'aimentation des bobines plus élevée)

Il est donc intéressant de choiir également un transformateur fournissant une tension "élevée".

J'ai pris un transformateur de 25 V 10 A qui après redressement et filtrage par le condensateur délivre une tension de 25 * racine (2) = 35,3 V continu

La carte est qualifiée jusqu'à 40 V ; ce choix est donc le bon compromis pour avoir des moteurs qui ne "glissent pas" et donc ne perdent pas de pas, sans risque pour la carte (4,7 V de marge)

Le seul inconvénient est que ces transformateurs toriques sont assez chers (50 €) mais on n'a rien sans rien !

Le pont de diodes et le condensateur vous reviendront à environ 30 €. Cette alimentation est donc relativement chère (80 €) mais vous la conserverez longtemps !

 

A titre d'exemple voici un transformateur de 2*24 V 10 A qui est parfait (référence Selectronic 90.5510)

et un pont de diodes 25 A 400 V (référence Selectronic 90.7329)

Il faut maintenant monter tout ceci dans le PC

Le transformateur et le pont de diodes sont fixés sur le bas du PC à l'intérieur de la tour. Le chassis sert de radiateur pour le pont de diodes.

Le condensateur est fixé sous le tiroir des disques durs. En haut à droite en bleu sur la photo Cliquez sur la photo pour zoomer

 

la carte HobbyCNC est vissée sur entretoises sur la porte latérale du PC.

Une fois la porte fermée, elle passe au dessus de la carte mère entre le circuit vidéo et le radiateur de la CPU.

avant de connecter les moteurs n'oubliez pas de régler leur intensité avec les potentiomètres rotatifs bleus (voir la documentation en français pour plus de détail)

ensuite connectez les cavaliers pour appliquer le réglage de micro pas qui vous convient. Essayez avec 1/4 de pas, c'est le réglage que j'ai adopté (cavaliers J2 et J3)

Connectez les moteurs un par un. Le schéma d'un moteur bipolaire est le suivant : Cliquez sur la photo pour zoomer

Les deux bobinages sont indépendants :

• les fils communs blanc et noir vont à la masse "COM" sur la carte HobbyCNC)
• les fils bleu et blanc/bleu alimentent un bobinage
• les fils rouge et blanc/rouge le deuxième

 

les couleurs de ce schéma correspondent à celles des fils des moteurs recommandés. Vous devriez uitliser un Ohmmètre pour repérer les phases si vos fils ont des couleurs différentes...

 

Vous êtes prêt à essayer votre machine, mais pour cela il va vous falloir un logiciel de pilotage de la carte. C'est votre prochaine mission !