Electronique

Câblage

Catégorie: Commande

Principes de câblage

Vous trouverez ici un ensemble de recommandations qui n'ont rien d'obligatoire. Ce sont des solutions prouvées et une certaine forme de standardisation est intéressante.

Commande marche-arrêt de la tête

Même si la rotation des défonceuses est commandée depuis l'ordinateur, Il est indispensable, pour des questions de sécurité, de valider préalablement leur mise sous tension par une commande manuelle. Cette validation restera active tant que le coffret électrique restera sous tension. Ceci évite aussi un redémarrage après coupure de courant.

Allez aussi voir les schémas électriques (au format PDF).

Raccordement moteurs PAP et auxiliaires

Une solution économique et permettant une bonne intensité est d'utiliser des prises Audio XLR qui ont l'avantage d'être verrouillée.
Sur les CNC professionnelles les prises industrielles comportent des verrouillages vissés.

Les prises Sub-D 9 broches sont possible aussi tant pour la commande que pour la puissance, car elles sont faciles à trouver, peu coûteuses, et leur courant maximum admissible est relativement élevé pour leur taille.

Attention, la qualité des prises DB-9 (males et femelles) varie beaucoup, et on peut aller d'une intensité admissible de 1A par broche jusqu'a 7.5A par broche. Aussi, choisissez vos prises avec soin. (Il faut préférer les broches dorées).

DimensionsCoté broches mâlesCoté à souder

photos PRZ

Avec le brochage choisi pour les cartes de commande bipolaires, il y a deux broches par fil.

Avec le brochage choisi pour les cartes de commande unipolaires, il y a une seule broche par fil, l'intensité est donc plus limitée.

Il est aussi possible d'utiliser les prises audio type 'XLR', qui sont relativement robustes, passent une intensité importante (10A) et comportent un verrouillage.
Elles sont plus chères que les prises DB-9, mais restent les prises de puissance les plus économiques qui soient. Elles existent en 3, 4, 5 et 7 broches (fournisseur pour les 4 broches : Radiospares).

Branchement sur boîtier de contrôle

Toutes les prises sont vues en regardant le boîtier. Si on regarde les prises coté câbles, prévoir les câblages en 'miroir'.
Ceci n'a pas d'importance pour les moteurs pour lesquels celà modifie uniquement le sens de rotation, mais celà peut créer de gros ennuis sur les prises de fins de course et de raccordement extérieur.

Il existe deux types de boîtiers de commande, incompatibles entre eux :

  • Boîtier avec cartes de commande bipolaire (4 sorties / moteur)
  • Boîtier avec cartes de commande unipolaire (6 sorties / moteur)

Il n'est pas possible de brancher un moteur bipolaire 4 fils sur un boîtier unipolaire.
A contrario, il est possible de brancher des moteurs unipolaires 6 fils sur les deux types de boîtiers, mais les deux manières de brancher sont incompatibles.
Les moteurs à 8 fils sont compatibles avec tous les types.
Aussi afin d'éviter tout risque de branchement inopportun, il est prévu que les prises moteurs sur le boîtier soient de type différents :

  • Femelle pour les commandes bipolaires
  • Mâle pour les commandes unipolaires

Les prises de fins de course et de commande extérieures sont, quand à elles, toujours de type mâle.

Des boutons 'Température +' et 'Température -', ainsi que les prises de raccordement nécessaire pour une machine de découpe à fil chaud ont été prévu afin d'avoir un standard unique couvrant la plus grande majorité des applications CNC.

Le commutateur de sélection des Z (en option) sert pour commander un plateau diviseur à la place de l'axe des Z, sans avoir à rebrancher le moteur du plateau diviseur sur la commande des Z. Sa seule action est de basculer les sorties de la carte d'un connecteur à l'autre. (avec un interrupteur quadripolaire pour une sortie 4 fils).

photo PRZ

Commutateur de sélection de Z :
Les sorties sont ici câblées sur des broches femelles de 2mm, mais le principe est le même pour des sorties en DB-9.

Branchement des moteurs

Il existe deux manières de câbler les moteurs unipolaires (6 fils) sur des cartes de commande bipolaires (4 fils). Le mode dit de 'demi-bobinage' a été choisi ici car, bien qu'ayant un peu moins de couple, son comportement à partir d'une certaine vitesse est nettement supérieur. Rien ne vous empêche d'utiliser l'autre mode de câblage, mais pour si c'est pour une utilisation sur la machine Otocoup, c'est déconseillé. Voir la page Montage PAP uni et bipolaires.

Voir aussi les recommandations d'un constructeur (NANOTEC).

Branchement des fins de course

Il existe deux manières de câbler les fins de course, qui dépend des logiciels que vous utilisez ou de leur paramétrage. On considère que les contacteurs de fins de courses sont fermés quand on est en bout de course, et qu'ils mettent la ligne de signal à la masse.

Option A/
Les deux contacts de chaque axe (X, Y ou Z) sont mis en parallèle et la même ligne est mise à la terre que l'on soit en course mini ou maxi. Il y a donc six fins de course en tout.

Option B/
Les contacts Maxi de tous les axes sont mis en parallèles, et il en est de même pour les contacts de course mini. Sur chaque axe, existe un autre contact, qui définit la position à adopter au repos. Il y a donc neuf fins de courses en tout.

Câblage de la prise :

Une quatrième ligne de signal est prévue pour détecter la profondeur d'outil. On vient se positionner au dessus du fin de course avec la fraise (arrêtée), et on descend l'outil jusqu'a détecter le contact. Celà permet un réajustement automatique de la profondeur lors d'un changement d'outil.
Les fins de courses sur les axes ne sont pas absolument indispensables, mais il est vivement recommandé de monter un contact 'Outil'

Le 5V disponible sur le connecteur des fins de courses sera utilisé pour l'alimentation des pointeurs lasers (indispensables, on en trouve pour 4 Euros la pièce). Ces pointeurs servent à positionner le point origine (en se calant sur le bord d'un panneau, par exemple.) Il y a un pointeur pour l'origine X et un autre pour l'origine Y. Une fois positionné à l'origine avec les commandes manuelles de votre logiciel, vous indiquez au logiciel que vous êtes au point origine. Pour un peu plus cher (60 US$) vous pouvez acheter un pointeur de précision, permettant une approche à quelques centièmes plutôt que quelques dixièmes..

Branchement au boîtier électrique

Connecteur de commande extérieure. Les sorties de commande d'équipement (tête de fraisage ou pompe d'arrosage), peuvent être en 5V ou en 12V. Par défaut, on installera des sorties 12V, qui permettent, selon la puissance de sortie de la carte, de commander directement un petit relais mécanique. Il est néanmoins recommandé d'utiliser des relais statiques, mais il convient de les refroidir convenablement.

Certaines cartes ont des relais directement installés sur la carte. Ces relais ne sont généralement pas adaptés pour commuter un moteur de bonne puissance comme celui d'une défonceuse, qui génère des pics de tension très importants à la coupure.
On polarisera donc ces relais en 12V et on les câblera sur la prise DB25.

Il est rappelé que la tension secteur peut TUER, et que vous devez savoir ce que vous faites avant de brancher le boîtier électrique sur le boîtier de commande.
Le boîtier électrique devra être mis sous tension secteur avant tout branchement sur le boîtier de contrôle. On vérifiera soigneusement au contrôleur que dans toutes les conditions de service (Arrêt d'urgence on/off, Commande moteur on/off) la tension secteur n'est jamais présente sur les broches du connecteur de liaison.
Les mises à la masse des deux boîtiers seront aussi vérifiées. On ne branchera les deux boîtiers qu'après avoir fait ces vérifications.

Le boîtier de commande électrique possède un contact sec (Normalement ouvert ou normalement fermé, au choix) pour arrêter la machine en cas d'appui sur l'arrêt d'urgence.
Il est très important que cet arrêt stoppe les pas, mais laisse les moteurs alimentés sinon le chariot des Y peut continuer sur sa lançée, ce qui est dangereux.
Beaucoup de cartes de contrôle coupent la puissance en cas de demande d'arrêt.
Il ne faut pas utiliser cette fonction mais avoir un moyen de stopper l'envoi des pas.
Si la carte ne le peut pas, une solution est de couper l'alimentation de l'ordinateur. C'est possible en câblant le relais en série sur le bouton de commande de l'ordinateur. Cependant, sur les ordinateurs récents (moins de 6 ans), le bouton de marche-arrêt n'est plus un interrupteur mais un bouton poussoir. C'est une fonction qui peut être modifiée en changeant les paramètres de la carte mère, et en remplaçant le poussoir par un interrupteur.

On peut aussi couper l'alimentation 230V de l'ordinateur avec le contact du boîtier électrique, mais les câbles devront être parfaitement séparés des câbles en très basse tension (5V ou 12 V), et ne pas passer par la prise Sub-D 9.

Prises sur moteur PAP

Les prises seront isolées avec de la gaine thermorétractable

Enfiler la gaine sur les fils avant de souderRétreindre les gaines sur fils au pistolet à air chaudRétreindre une gaine couvrant l'ensembleLa prise du moteurUne fois branché

photos PRZ

Câbles

Les intensités étant relativement faibles (< 5A), de petits câbles avec une forte densité de courant peuvent être utilisés. On peut ainsi atteindre, voire dépasser les 10 A/mm2. L'échauffement, sur de petits câbles, sera très faible, et la résistance de ligne, bien que non négligeable, n'aura que peu d'influence sur la performance, en particulier si vous utilsez des cartes de commandes à régulation de courant.

Pour des moteurs bipolaires de 2 x 2A, modèles courants, la recommandation est d'utiliser des câbles de 4 x 0.22 mm2, blindés. Le blindage est indispensable dans le cas de cartes de commandes à hacheur (PWM).

On n'oubliera pas de brancher le blindage du câble sur la masse de la prise DB-9, et sur le boîtier de raccorder la prise à la masse (raccorder le panneau aluminium support de prises avec un fil de masse, et enlever les vernis sous les écrous de fixation des DB-9, pour assurer un bon contact électrique - vérifiez à l'ohmmètre -).

Pour les signaux de commande extérieurs et pour les fins de courses, vous pouvez utiliser des câbles de plus petite section que les câbles moteurs, mais il faut utiliser des câbles blindés parce que ce sont de petits signaux (1-10 mA) très facilement parasités. Une section de 0.12 mm2 par fil est suffisante. Des câbles blindés pour alarme sont une solution économique.

Fixation des câbles diamètre 4 mm sur la poutre avec un pontet en aluminiumCâble 4 x 0.22 mm2, blindé, souple, diamètre 4 mm

photos PRZ

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Page mise à jour le 01/10/2015 12:56