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Procédure de câblage complet d'un driver externe

Ce que l'on va faire ici

Nous allons voir ici comment câbler un moteur pas à pas externe.

Pour comprendre

Lorsque l'on utilise un moteur pas à pas, on a besoin d'un driver de moteur pas à pas qui fera l'interface entre la logique de commande et le moteur lui-même selon le schéma suivant :

Comme on peut le voir ici, le driver reçoit de l'électronique de commande 3 broches numériques de contrôle :

  • une broche EN (pour ENable) qui active/désactive l'étage
  • une broche DIR (pour DIRection) qui fixe le sens de rotation
  • une broche STEP ou PULS qui fait passer au pas suivant sur chaque front montant reçu. C'est cette broche qui fixe la vitesse de rotation.

Pour le driver, on a 2 cas de figure :

  • soit on utilise un étage de type "pololu" qui le plus souvent aura sa connectique intégrée sur une carte dédiée (carte RAMPS, CNC-chield, etc.)
  • soit on utilise un étage externe dans un boîtier séparé : c'est ce cas de figure que l'on présente ici

Dans le cas d'un driver de moteur pas à pas externe, l'étage moteur :

  • reçoit 3 broches numériques de commande en provenance du micro-contrôleur
  • est connecté aux broches du moteur pas à pas
  • est connecté à une alimentation externe pour disposer de la puissance nécessaire pour alimenter les moteurs

Câblage de la logique de commande

Pour comprendre : étages par opto-coupleur en entrée

Les étages moteurs reçoivent en entrée des broches numériques en provenance du microcontrôleur de commande. En interne, ces étages disposent d'un opto-coupleur câblé en série avec une résistance. En clair, l'entrée de chaque broche numérique dispose du circuit suivant interne :

On reconnaît là quasiment le premier montage que l'on apprend à réaliser avec Arduino... ! Donc c'est vraiment très simple à comprendre. La seule différence est qu'il y a ce montage sur chaque broche numérique en entrée, ce qui donne le schéma interne suivant des entrées numériques de l'étage driver de moteur pas à pas microstep :

On comprend dès lors aisément pourquoi chaque entrée numérique de l'étage dispose de 2 broches, une + et une - :

  • la + est câblée sur la résistance en série avec la LED
  • la - est câblée sur la cathode de la LED

Il en découle que le câblage à réaliser pour chaque entrée numérique de l'étage est la suivante :

  • la broche - de chaque entrée est à connecter au 0V (= la masse = GND )
  • la broche + de chaque entrée est à connecter sur la broche logique correspondante de la logique de contrôle.

Comprenez-bien ce dont on parle !

Si ce que nous expliquons ici n'est pas clair pour vous, il vous manque les bases fondamentales en électronique. Je vous conseille de retravailler la notion de broche numérique en sortie avec Arduino avant de passer à la suite. Voir nos tutos dédiés.

Le câblage à réaliser

Le câblage opérationnel de l'étage va successivement consister à :

  • cabler les broches logiques, avec masse logique commune
  • câbler les phases du moteur pas à pas
  • câbler l'alimentation du moteur pas à pas

Ce qui donne :

Pré-requis : préparer un "connecteur de masse logique commune"

Comme on vient de le voir, on doit câbler toutes les "masses" ensemble... et dès lors que l'on doit multiplier le câblage de plusieurs étages, il est pratique de faire "un connecteur de masse logique commune" d'une pièce facile à enlever / remettre / réutiliser.

Une façon simple de le faire est d'utiliser du câble de cuivre rigide pour câblage 220V, même si ici on l'utilise en basse tension. Voici en images la façon de le réaliser :

Câbler les broches numériques

Une fois fait, on peut connecter les broches numériques à l'aide d'un câble 4 brins sur connecteur Dupont femelle : je conseille de "grossir" les extrémités pour faciliter l'insertion et la tenue dans le bornier.

Pour cela :

  • dénuder les cables sur 2 cm
  • torsader les brins dénudés et les replier sur eux-mêmes
  • étamer

Respecter l'ordre de connexion selon le schéma suivant dans le cas de la SCMB :

Câblage des phases moteurs

On devra au préalable repérer les phases du moteur.

Le câblage à réaliser est le suivant :

Ne suivez pas bêtement les couleurs mais comprenez la logique du câblage !

L'important ici est de bien câbler les câbles de la même phase sur les borniers correspondant : B+/B- pour la première phase et A+/A- pour la seconde phase. L'ordre des câbles n'est pas essentiel, seulement le fait que les phases soient correctement câblées sur le bornier.

Câblage de l'alimentation externe

On utilisera une alimentation 12V typiquement de puissance adaptée, à savoir 100W par moteur grosso modo.

On devra ici au préalable câbler l'alimentation utilisée.

Le câblage à réaliser est le suivant : le 12V sur VCC et le 0V sur GND

Un point essentiel respecter la séparation des masses !

Pas de point commun entre la masse logique et la masse moteur !

Pour garder le bénéfice de la protection liées aux opto-coupleurs des entrées numériques, IL EST IMPERATIF DE NE PAS METTRE EN COMMUN LA MASSE LOGIQUE ET LA MASSE MOTEUR +++ ! En clair, alimenter la carte par L'USB, voire une alimentation externe dédiée (bloc secteur) et alimenter les moteurs AVEC UNE AUTRE ALIMENTATION, de puissance adaptée notamment pour les moteurs.

Configuration de l'étage

La dernière chose à faire est de configurer l'étage à l'aide des switchs présent sur l'un bords de l'étage : généralement 7 ou 8 selon l'étage.

Le règlage répond à la table de vérité présent en façade (SW correspond aux switchs : SW1 c'est le premier, etc.) :

Ainsi par exemple, pour un moteur NEMA 23 recevant 4A par phase en mode 1/16 pas, on mettra tous les switchs à OFF sauf le 3 laissé à ON.

Info

Ce qui compte et qui prime, c'est la table de vérité qui est en façade de l'étage que vous utilisez.

Conclusion

Une fois fait, votre driver est prêt à être utilisé. Vous pouvez mettre sous tension l'alimentation et la LED de l'étage doit être au vert.