Module uStepper S

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Mise à jour le 01/11/2019 . Article traitant de la carte de commande de moteurs pas-à-pas Nema 17 permettant le suivi de la position absolue de l’arbre du moteur (détection d’éventuelles pertes de pas).

Sommaire : 

 

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Descriptif de la carte uStepper S

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uStepper S est une carte de commande de moteurs pas-à-pas ultra-compacte compatible Arduino, avec driver intégré et encodeur rotatif. L’encodeur rotatif à 16 bits garantit le suivi de la position absolue de l’arbre du moteur, ce qui permet à l’uStepper S de détecter d’éventuelles pertes de pas.

L’uStepper S se fixe directement à l’arrière de votre moteur pas à pas NEMA 17. Cela permet de développer des applications utilisant un moteur pas à pas, sans qu’il soit nécessaire de réaliser un câblage long et compliqué sur un blindage Arduino / stepper externe. 

Ce module est basé sur un microcontrôleur ATmega328PB compatible Arduino et sur un driver de moteur pas-à-pas TMC5130.

Le moteur se raccorde sur un connecteur 4 broches au pas de 2,54 mm. Il est recommandé d’utiliser des boîtiers NSR-01 ou NSR-04 avec connecteur à sertir NDR-T pour la connexion au moteur. Les fils du moteurs peuvent également être directement soudés au connecteur de la carte.

Il comporte plusieurs E/S digitales, analogiques, I2C, SPI, etc. Il se programme facilement grâce à l’IDE Arduino via un port micro-USB (cordon non inclus). L’utilisation via l’IDE Arduino nécessite l’installation d’une extension. La procédure est détaillée dans une vidéo en fiche technique.

L’alimentation doit être comprise entre 8 et 42 Vcc et se raccorde sur un bornier à vis.

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Spécification de la carte uStepper S

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  • Alimentation : 8 à 42 Vcc
  • Courant de sortie maxi : 40 mA par broche (200 mA maxi au total)
  • Courant de sortie maxi sur broche 5 Vcc : 200 mA
  • Courant de sortie maxi sur broche 3,3 Vcc : 50 mA
  • Courant de sortie moteur maxi :  2,5 A en pic
  • Interfaces :
    – 3 entrées analogiques
    – 5 E/S digitales (compatibles PWM)
    – bus I2C
    – bus SPI
    – 2 x interfaces UART
  • Encodeur :16 bits (résolution de 0,0055°)
  • Dimensions : 41,8 x 41,8 x 14,5 mm
  • Poids : 13 g
  • Référence uStepper : uStepper S

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Processeur du pilote pas à pas

La carte uStepper S contient le  processeur pour le pilotage  de la  commande pas à pas, le TMC5130 de Trinamic.

De plus, il est doté d’un moteur de traitement de micropas 1 / 256ème natif, complet avec des profils de rampe d’accélération et de décélération, pour permettre une transition en douceur jusqu’à la vitesse souhaitée. Le micropas 1 / 256ème natif garantit non seulement des niveaux sonores bas et un fonctionnement en douceur, mais améliore également la précision de votre application en réduisant le plus petit pas du moteur à une valeur étonnante de 0,007 degrés (en supposant un moteur de 200 pas par tour)! Pour mettre cela en perspective, si le moteur était monté sur une machine à commande numérique, où l’axe bouge de 10 mm par rotation complète, cela correspondrait à une résolution de 0,195 micron.

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La partie codeur

Au fur et à mesure  que la résolution du moteur pas à pas augmente, le besoin de résolution de détection de position augmente également. C’est pourquoi le constructeur à choisi d’utiliser le dernier encodeur magnétique de Broadcom, à savoir le AEAT8800-Q24.

Ce codeur a une résolution de 16 bits, ce qui correspond à environ 0,0055 degrés! Comme expliqué ci-dessus, le codeur est utilisé pour la boucle de retour PID afin de corriger les éventuelles pas perdues.

Dans ce cas, le contrôleur lit la valeur du codeur pour déterminer si un pas doit être émis (dans un sens ou dans l’autre) ou non. Dans ce cas, le pilote a une résolution de 0,007 degré, ce qui signifie qu’une lecture du capteur avec un écart supérieur à 0,007 degré par rapport à la position attendue entraîne la génération d’un pas pour compenser.

En utilisant un encodeur avec une résolution supérieure à la résolution du positionnement du pilote, le uStepper S est capable de compenser correctement.

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Régulateur de tension à découpage

Afin de permettre des tensions de moteur plus élevées pour les moteurs de grande taille, le constructeur a utilisé un régulateur de tension à découpage pour créer la tension de 5 V pour les circuits logiques sur le circuit imprimé. En remplaçant le LDO de l’uStepper S-lite par un régulateur de mode de commutation, l’uStepper S peut gérer des tensions d’entrée allant jusqu’à 42 V.

Cette augmentation de la tension d’alimentation a pour avantage d’augmenter la capacité des conducteurs pas à pas à surmonter la tension de FCEM générée par le moteur, et donc d’augmenter le couple disponible à des vitesses croissantes, par rapport à des tensions d’alimentation plus basses.

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Conditions requises pour le moteur pas à pas.

L‘uStepper S est compatible avec les moteurs pas à pas standard NEMA 17, c’est-à-dire avec une distance de 31 mm entre le centre des trous.

L’aimant du codeur a un diamètre de 8 mm et nécessite un trou de diamètre identique .

Le constructeur à testé quelques marques et n’a  pas rencontré de problèmes lors du montage de l’uStepper S. Le constructeur ne peut  être tenus responsables des problèmes de montage des moteurs pas à pas. 

 

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A savoir sur l’utilisation des informations de la carte uStepper S

A savoir sur l’utilisation des informations : 

Les informations sur les caractéristiques et spécificités de la carte uStepper S qui sont fournis sur cette page correspondent  aux informations des fiches techniques du constructeur si malgré le soin apporté à la réalisation de cet article une erreur s’est glissée dans ces lignes nous ne pourrions en être tenu responsable.

Les programmes , schémas et autres que ceux donnés par le constructeur font parti des montages utiles à nos applications si malgré le soin apporté à nos montages une erreur s’est glissée dans ces lignes nous ne pourrions en être tenu responsable . 

L’ensemble des informations techniques de cet article a été utilisé pour nos applications, elles vous sont fournies comme un exemple de document de travail. Mais nous ne pourrions être tenu responsables d’une mauvaise utilisation de celle-ci.

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