ARDUINO CNC-commande de moteur Pas a Pas

construire sa propre CNC à base d’Arduino nécessite tout d’abord la compréhension de quelques notions autour de la commande de moteurs pas a pas.

Dans le cadre de ce tutoriel,  nous allons nous intéresser à la commande d’un moteur pas a pas NEMA 17 par un driver POLOLU A4988 associé a une carte ARDUINO UNO.

Principe de commande d’une CNC ARDUINO:

pour piloter un moteur pas a pas il faut utiliser un systeme de commande électronique et des logiciels spécifique dont nous allons voir la réalisation et l’utilisation dans cette rubrique. l’élément de base de la chaine sera un controleur ARDUINO UNO qui vient s’integrer dans la chaine de commande schématisée ci dessous (pour la partie GCODE voir la rubrique CAO-FAO du site)

les moteur Pas a Pas NEMA 17:

un moteur pas  a pas est un moteur capable de transformer une impulsion électrique en un mouvement angulaire . dit autrement , on peut le faire tourner d’une fraction de tour précise , cette fraction correspondant a un certain nombre de “pas” dont il est mécaniquement et électriquement constitué.

pour plus d’info voir le lien wikipedia : moteurs pas a pas.

la catégorie des moteurs pas à pas est vaste et comprends plusieurs type de moteurs. les moteurs pas a pas NEMA , sont des moteurs au standard NEMA. c’est un standard Américain qui défini l’interface de fixation des moteurs pas a pas.

dans le cas du  NEMA 17 , cela désigne un moteur pas à pas de 1,7 pouces (4,32 cm) de côté pour la plaque de face et dont voici les dimensions de l’interface standard:

une fois cela défini , il faut comprendre qu’ il n’y a pas un seul moteur pas a pas NEMA 17 mais toute une gamme avec différents constructeurs . les variantes sont caractérisées principalement par:

  • la longueur L du moteur ( qui dépends de la puissance et du couple du moteur)
  • les caractéristiques électrique du moteur avec en particulier:
    • la tension d’alimentation ( en volts)
    • le nombre de pas  (en général 200 ou 400)
    • le couple de maintient ( kg/cm ou N/cm)
    • l’intensité électrique admissible par bobine ( en Amperes)
    • l’inductance par bobine ( unité en mH = millihenry)

Avant de choisir un Moteur pas a pas , il faut donc fixer les caractéristiques a atteindre ( vitesse maxi , couple , etc..), puis en fonction de ces éléments voir quel NEMA 17 corresponds au cahier des charges , pour cela il faudra consulter les “data sheets” fournies par les vendeurs ou constructeurs retenus et si possible trouver les courbes couple/vitesse pour les moteurs envisagés.

dernier point a vérifier , dans la phase de choix de votre NEMA 17 , privilégier les moteurs bipolaires a 4 fils plutôt que les moteur unipolaires a 6 fils. en effet les drivers pololu A4988 ne sont prévus que pour connecter des moteurs 4 fils.

les Drivers POLOLU A4988:

ce sont des petits circuits imprimés de quels mm de cotés et dont la fonction est de convertir les signaux electriques Step et Dir reçus d’un circuit de commande en impulsion électriques envoyés sur les 4 fils du moteur pas a pas pour le faire tourner du nombre d’impulsion Step et dans le sens du signal Dir reçu. le pololu A4988 est capable de gérer du micro pas ce qui veut dire qu’il est capable d’utiliser les caractéristiques intrinsèques des Pas a Pas pour augmenter “électriquement” le nombre de pas réel du moteur . cela permet d’augmenter la finesse de l’angle recherché.

brochage et branchement d’un Pololu A4988:

Data sheet et données techniques Pololu A4988:

https://www.pololu.com/product/1182

lien WIKI en francais:

http://wiki.mchobby.be/index.php?title=A4988

NOTA: la tension d’alimentation a appliquer entre VMOT et GND des pololu dépends du moteur Pas a Pas choisi => se reporter a la date sheet du PaP choisi.