AeroMicro

1. Schéma complet de la carte

2. Contrôle des moteurs

Caractéristiques:

• Contrôle indépendant de 5 moteurs bipolaires via les signaux step/dir/enable
• Réglage de l'intensité maximum admissible par les phases de chaque moteur
• Intensité maximum 4A par moteur (2A par phase)
• Tension maximum de 30V pour l'alimentation des moteurs
• Sélection par jumper du mode pas ou demi-pas
• Sélection par jumper du mode de hachage

Détails

Il s'agit de 5 blocs pratiquement identiques que l'on identifie aisément sur le schéma d'ensemble. Voici l'un de ces blocs:

Les composants principaux

• IC4: le L297 à 2 fonctions:
  • de transformer les signaux step(CLOCK)/dir(CW/CCW)/enable(ENABLE)/pas_demi-pas(H/F) en rotation de phase sur le moteur A,B,C,D,INH1 et INH2.
  • de limiter le courant à la valeur maximum que l'on se fixe en fonction du moteur utilisé SENS1/SENS2/VREF et comment l'appliquer au moteur CNTL.
• IC5: le L298 est un double pont en H. Ces 2 ponts sont contrôlés par le L297 vu ci-dessus par INPUT1, INPUT2, INPUT3, INPUT4, ENABLE_A et ENABLE_B. Les soties d'alimentations des phases du moteur sont Phase1=OUT1 et OUT2, Phase2=OUT3 et OUT4.
• D2-X: le UC3610 est un double pont de diodes Shottky de 3A. Ce boitier DIP 8 pattes contient 8 diodes Shottky, il en faut donc 1 par moteur donc 5 au total pour le montage au lieu de 40 diodes (5 moteurs * 2 phases * 4 diodes).

Les réglages

Réglage du courant maximum dans les phases du moteur:
Sur SENS1 et SENS2, on retrouve l'image en tension Usens=Rsens*Iphase du courant qui traverse les phases du moteur. On peut donc déterminer à partir du courant max admissible par le moteur la tension que l'on aura: Usens_max=Rsens*Iphase_max ou Rsens=1/(1+1+1)=0,333Ohms.
La tension variable appliquée sur Vref par l'intermédiaire du potentiomètre multi-tours R19 permet de régler l'intensité maximum qui circulera dans les phases.
Pour régler cette tension, le moteur déconnecté, il suffit de placer un voltmètre entre TP0 (GND) et TP2. Celle-ci doit-être égale a l'Usens_max que l'on a calculé précédemment.

Courant moyen dans les phases:
Le courant moyen dans les phases est réglé par 2 paramètres: courant maximum (vu ci-dessus) et fréquence du PWM.
La fréquence du PWM ce règle en influant sur la constante R*C (R1 et C7 sur le schéma) avec f=1/(0,69*R*C) en Hz.
Comme Je n'ai pas trouvé de moyen simple pour régler cette fréquence, j'ai laissé les valeurs de la datasheet R1=22K et C7=3,3nF ce qui donne une fréquence de 20KHz. Il est aussi indiqué que R1 doit être > à 10K.
Principe de réglage: à l'aide d'un oscilloscope et d'une sonde de courant, il faut observer le courant dans une des phases du moteur et régler la fréquence pour que le courant reste entre une valeur min et max et donne en moyenne l'intensité nominal du moteur.
Le réglage n'est valable que pour un type de moteur car il est dépendant de la valeur de l'inductance L. Comme la fréquence est la même pour tous les moteurs (signal SYNC relié sur tous les L297), si au moins un des moteurs est différent (donc L différent), il faudra trouver un compromis.
Attention un mauvais réglage de la fréquence peut abimer/détruire vos moteurs, si Toff est trop petit par rapport à la constante LR, le courant ne peut plus diminuer et donc le courant va augmenter au dessus de la valeur limite et atteindre la valeur maxi que peut fournir l'alimentation à travers la résistance shunt + la résistance du moteur...

Les Jumpers

• JP7 permet de contrôler la méthode d'arrêt de la circulation du courant dans les phases: lent ou rapide. En principe, il vaut mieux être en mode rapide pour augmenter pour pouvoir augmenter la vitesse de déplacement des moteurs, c'est à dire le jumper en place. Mais, c'est à tester avec votre configuration. L'application note AN470 vous explique en détail ce paramètre.
• JP8 permet de choisir entre pas (jumper en place) et demi-pas (jumper retiré)

Les radiateurs

Les L298 doivent recevoir un radiateur conséquent (couleur noir sur la photo).
Un radiateur à ailettes est placé sur le dessus de chaque L298 et ensuite relié par une barre en alu qui fait tout le long pour ne former qu'un seul bloc. Tous les boitiers des composants peuvent être reliés car ils sont tous à la masse commune. Le but de la barre étant de faire supporter par tous les L298 le poids complet de la structure de refroidissement. Autrement avec les vibrations du transport, certaines soudures pourraient casser.

Les UC3610 doivent également recevoir un radiateur (couleur alu sur la photo).
Ceux-ci sont glisser sous les ailettes des radiateurs des L298 et maintenu par un point de colle.

Ne pas oublier la patte thermique entre les radiateurs et les composants.

3. La chauffe du fil

La partie chauffe du fil est reprise de la carte MM2001 sans aucune modification.
J'ai opté directement pour un IRF540 comme FET de puissance.

4. Les connecteurs

Il y a 3 connecteurs:

• Liaison avec l'interface PWR-xx
  • c'est un connecteur 20 points comme on trouve sur les lecteurs de disquettes si je ne me trompe pas
  • signaux: pas (5), direction (5), enable(1), interrupteurs débuts(4) et fins de course(1) et l'alimentation de la carte interface (2).
• Interrupteurs droite I1
  • signaux: IX1,IY1,ISTOP,GND
  • pour IX1 et IY1, chaque interrupteur de début de course doit être connecté en normalement ouvert entre son signal respectif et GND
  • pour ISTOP, pareil que précédemment avec tous les interrupteurs de fin de course en //
• Interrupteurs gauche I2
  • identique à I1 avec les signaux IX2,IY2,ISTOP,GND

Remarques:

• Sur la façade, un connecteur DB9 (prise série) est connecté sur I1 et un autre sur I2. Ils permettent de faire toutes les connexions provenant de la table facilement: 1=IXa, 2=IYa,3=ISTOP,4=ISTOP,5=rien et 6,7,8,9=GND.
• Si vous n'avez pas d'interrupteurs de début/fin de courses, vous n'avez rien a connecter...

5. Les leds d'état

Il y a 4 leds:

• LED_CH donne l'état de la chauffe. Plus elle est éclairée, plus ca chauffe
• LED_5V présence de l'alimentation 5V
• LED_12V présence de l'alimentation 12V
• LED_ON: ON l'alimentation est appliquée aux moteurs, OFF: les moteurs ne sont pas alimentés

6. Le circuit imprimé

Description

C'est un circuit imprimé simple face qui comporte quelques straps. Il a été fabriqué à la main sans matériel particulier.
Les pistes côté puissance ont été remplies de soudure pour éviter de faire fusible (visible sur la photo côté CI).

Circuit imprimé

Circuit imprimé ech=1:1

Implantation des composants

Implantation avec la valeur des composants
Implantation avec numéro des composants
Liste des composants

7. Photos de la carte