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Fraiseuse 'OTOCOUP'
Comment en suis-je arrivé là ?

 
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 Circuit L6208

En fait, c'est une longue histoire....
J'étais au chômage, et commençais à saturer pas mal de faire de la programmation, j'ai donc recommencé à bricoler.
L'idée m'était déjà venue qu'une machine de découpe comme il y en a chez les supermarchés de bricolage rendrait beaucoup de services.
Par ailleurs, je suis très bricoleur mais aussi très maladroit, et j'ai toujours eu peur des scies circulaires, qui peuvent causer des accidents ravageurs.
J'ai donc réalisé les plans d'une machine 1 seul axe (vertical). J'ai fait quatre versions différentes, la version finale en médium.
Mon objectif était aussi (et c'est presque aussi important que la partie de découpe), d'avoir une espèce de plan de travail vertical, pour des questions de place, et aussi de facilité d'utilisation.

Les plans étaient terminés, la scie circulaire achetée, les nomenclatures faites, le fournisseur de médium le moins cher trouvé, mais j'ai retrouvé du travail(...). Le projet est donc passé en position d'attente.

Je ne suis pas vraiment un modéliste émérite, mais le modélisme m'intéresse, et j'ai réalisé une maquette d'aéroglisseur en partant des documents d'un grandeur (c'est aussi une longue histoire, mais ce n'est pas la même...).
En me promenant sur Internet, j'ai donc été voir divers sites modélistes, et au hasard de mes errements je suis tombé sur des sites parlants des machines de fraisage. L'idée m'est venue de réaliser une telle machine. Et très rapidement, que ce serait pratiquement le même travail de faire une machine très grande qu'une de dimension moyenne, pour un coût juste un peu supérieur. (En termes de réalisation sûrement, mais bien évidemment, le plus long, c'est de faire les plans...). Et de fusionner ces deux projets.

J'ai découvert sur le site Aeromaniacs la machine de Guillaume Coquery dont j'ai fait une analyse relativement détaillée. En termes de simplicité de réalisation, de facilité d'approvisionnement et de rigidité, elle m'a paru remarquable en tous points. Néanmoins, absolument pas utilisable en l'état pour une grande taille, les règles en aluminium étant très flexibles. Je suis donc retourné à l'ordinateur, j'ai bazardé presque en totalité les plans précédents, et j'ai recommencé de nouveaux plans, sur le même concept que la machine Coquery.

J'ai trouvé les explications les plus claires sur le fonctionnement des moteurs pas à pas sur un site de réalisation de suivi astronomique pour télescope.

Un PWM (régulation par modulation de largeur d'amplitude) réalisé uniquement par logiciel sur des PC 486 (sous DOS, évidemment, qui à dit que Windows était lent ?). Un travail vraiment remarquable. (ftissera.free.fr/Webmel/altaz.html)

Le plus gros problème, c'est que j'ai besoin de moteurs puissants, vu la masse embarquée (10 kg pour la poutre, 7 kg pour le chariot équipé). Il est rapidement apparu, à la lecture de catalogues divers et d'Internet, que les moteurs les plus puissants disponibles facilement à prix raisonnable étaient des moteurs bipolaires (2.6 V, 2A), disponibles chez Selectronic. Las, aucune carte pour moteurs bipolaires de bonne qualité (c'est à dire avec un contrôle de courant), n'existe sur le marché.

J'ai recherché tout ce qu'on pouvait trouver en fait de circuits de commandes de moteurs pas à pas. Ma conclusion a été que le système répondant à mes besoins le plus simple et le plus économique était basé sur des L297 et L298.

Les cartes de Laurent Fouga me paraissant avoir des pistes un peu petites, le fait qu'il n'ait pas créé de carte de commande simple (sans contrôleur), et la nécessité impérative, pour une telle machine, de disposer d'une commande manuelle, m'a conduit à étudier moi même des cartes. J'ai trouvé pas mal d'informations sur les cartes de commandes par L297 et L298. Les notes d'applications sont claires et il y a même un circuit exemple.

Je suis un débutant en électronique, mais j'ai de bonnes notions de base, et je connais la logique.

J'ai donc commencé à dessiner des circuits directement (sans schéma, mais les notes d'application sont quasiment suffisantes) sur Autocad. J'ai essayé Arès en version DOS (sur recommandation), vraiment trop peu ergonomique à mon goût.

Pour la facilité, j'ai utilisé alors PCBExpress, mais il faut tout reprendre sur une copie d'écran bitmap pour avoir des petits trous et ajuster les pistes.

J'ai dessiné cinq cartes de cette manière (qui, au bout du compte, est très lourde): 1 carte plancher, une carte de commande bipolaire, une carte de commande unipolaire, et deux cartes pour la commande manuelle.

J'ai alors passé commande (sur recommandation), de mes circuits imprimés au radio club d'Amiens, pour un prix modeste (30 Euros). Voici trois mois, 5 courriels et un courrier papier, tous restés sans réponse, et j'attends toujours....

Entre temps j'ai découvert, à la lecture de CNC 25, le logiciel Eagle, relativement facile d'usage, et d'une performance sans commune mesure avec PCBExpress. J'ai aussi découvert un nouveau circuit, le L6208, et j'ai recommencé à dessiner de nouveaux circuits, en attendant les premiers...

Après quelques mises au point, essentiellement dues à la mauvaise qualité de mes soudures, ces circuits fonctionnent. Je suis content d'avoir réussi à faire marcher la carte à base de L6208, nouveau circuit, qui est beaucoup moins classique que mes autres cartes à base de L297/L298.

Compte tenu de la réduction que j'ai prévue, les moteurs montés donnent un effort en statique, avec les deux bobines alimentées, de plus de 45 kg. En pratique, on peut tabler sur 10/15 kg soutenu. C'est suffisant, mais ma machine n'est pas extrêmement rapide.
Le problème, c'est d'utiliser un logiciel qui gère les accélérations, et qui permet de sortir suffisamment de pas par seconde.

Ces moteurs ont encore un couple de la moitié du nominal lorsqu'ils sont utilisés à 5000 pas par secondes. Un tel rythme n'est obtenu sous Windows qu'avec très peu de logiciels (problème de latence Windows, c'est franchement l'horreur...). une carte à timer, telle qu'utilisée par le logiciel de découpe à fil chaud de Gilles Muller pourrait résoudre le problème, mais ce n'est pas géré par les logiciels actuels. Seuls les logiciels Artsoft ont résolus les problèmes de latence Windows.

Un programme sous DOS ou Linux peut parfaitement faire l'affaire, même avec une machine obsolète.

J'ai choisi les moteurs actuels car ce sont les moteurs disponibles facilement qui développent le plus de couple (6kg.cm). Cette solution fonctionne avec une vitesse tout à fait satisfaisante avec une alimentation 13.8V. On pourrait obtenir des vitesses de déplacement rapides plus importantes en augmentent la tension de l'alimentation, mais le gain global ne serait pas énorme.

J'ai en stock des moteurs unipolaires Nema 34 12V de plus fort couple, nettement plus gros et plus lourds, qui nécessitent une alimentation de l'ordre de 35V. Je leur ai pour le moment préféré les 'petits' moteurs.