3020T - Pilotage sous arduino

[Chat00]

Bonjour tout le monde.

J'ai acheté cette petite machine d'occasion (qui en faite est comme neuve) pour pouvoir me faire la main dessus et pouvoir usiner quelques pièces utiles en plastique et carbone. Pour l'alu j'ai peu d'espoir.

Elle est avec le logiciel usbcnc controller / planète CNC. J'ai réussi avec beaucoup de mal à la faire reconnaître par le pc (Windows 10) . J'arrive à faire bouger les 4 axes manuellement via le logiciel et c'est tout. Pour la broche c'est direct sur le boîtier avec un variateur.

Pour m'éviter les problèmes de licence et du peu d'info en français sur ce logiciel, j'aimerais la passer sous Arduino.
Arduino parce-que: libre, j'aimerais apprendre pour d'autre projet CNC, de l'aide en français, utilisable sur mon pc portable Ubuntu(linux) , matériel peu coûteux et j'ai vu qu'il est possible d'utiliser le 4eme rotatif avec une méga 2560. J'ai aussi une partie du matériel sous la main. Une Arduino r3 Uno(elegoo), une méga 2560 officielle......

 

[Chat00]

Mes attentes:
-hormis la partie logiciel et électronique laisser la machine d'origine( bâti, moteurs d'axes et broche)
-que le passage a l'arduino soit le plus simple possible
- 3 ou 4 axes suivant la complexité de la modification.
-post pro pour fusion 360? J'y connais rien mais j'ai vu que ça avait l'air important.

La machine:
Moteur broche 400w DC
Vis standard sur les 3 axes (pas de vis à billes)
Glissières rondes
Les 4 moteurs d'axes sont des 57HD0401-15SB. 1.8° 2.0A

Après pas mal de recherche j'en déduit que:
Pour du 3 axes la Uno r3 avec un Shield CNC V3 suffit. Les moteurs étant de 2.0A je pourrais les brancher direct sur les DRV8825 sans drivers externe. Avec un grbl 0.9 ou 1.1 Est ce que j'ai juste?

Pour la faire fonctionner en 4 axes , méga 2560 avec un grbl spécifique. Et là j'en sait pas plus.

Que me conseillez vous?

 

[greg_elec]

Ouvre la boite noire et fait des belles photos de l'électronique les drivers sont peut être séparés de la carte de pilotage

 

[Chat00]

J'ai aussi ça si sa peut servir

 

[greg_elec]

Tu as du bol car les drivers sont bien identifiés au niveau des optocoupleurs il est facile de modifier le circuit pour les piloter avec une carte Arduino.
Les signaux importants sont PU, DIR , EN PUlse , Direction, ENable
Pulse tu envoi une impulsion pour faire avancer le moteur d'un pas
Direction suivant l'état le moteur tourne dans un sens ou dans l'autre.
Enable autorise le moteur à bouger .

Si tu peux démonter les cartes et faire de belles photos avec toutes les sérigraphies je devrait pouvoir t'aider .
Qu'a tu comme outillage électronique ? fer à souder pinces ect...

 

[Chat00]

Merci,déjà une super nouvelle "tu as du bol".
J'vais essayer d faire les photos. Prendre le temps de repérer les branchements pour remettre au bon endroit au cas ou car j'y connais vraiment rien.
En matériel j'ai un fer à souder de l'étain et une pince coupante,pas grand chose quoi.

 

[Chat00]

La carte où était branché les moteurs d'axes

 

[greg_elec]

La carte qu'il faut étudier c'est la première encore des photos dessus dessous avec des gros plans et tout et tout ...
Voici déjà une première approche :

 

[Chat00]

Gros plan dessus dessous sur le composant que tu m'a montré

 

[greg_elec]

Bon comme tu n'y connais pas grand chose en électronique avant de modifier la carte as-tu regarder sur le net ce qui existe comme logiciel pour piloter ta carte ?


Voici le schéma des modifs à réaliser Attention avant de te lancer il faut un peu de poils aux pattes

 

[greg_elec]

Le plus simple pour toi serait de commander un shield CNC à base de GRBL

 

[Chat00]

Ok j vais voir ça, merci

 

[greg_elec]

Choisi une carte ou les drivers sont débrochable comme cela tu utilise les drivers de ta carte qui sont dimensionnés pour tes moteurs

 

[Chat00]

Ok. Donc une rampe 1.4 pour le méga 2560 et des drivers drv8825 de 2.2A. ce serait bon?

 

[gnrod]

Salut à tous,

je me permets de m'immiscer rapidement dans votre conversation, une réponse rapide vous m'en excuserez.... oui, gbrl est - à mon avis mais j'ai pas la science infuse - la bonne solution d'upgrade (faible coût, en train de devenir ultra performant, évolutif, standard,...). Gbrl a beaucoup évolué ces derniers temps et on trouve de nombreuses solutions, trop peut-être. Tout dépend aussi du niveau d'investissement en temps et en argent qu'on veut y mettre. La solution mega2560 est une bonne solution par exemple, avec des drivers stepsticks. Voilà la solution que j'utilise pour te donner des idées, après il vaut voir tes besoins en terme de vitesse , de précision et de puissance. Mais vu ta machine je dirai grosso-modo (mais je peux me tromper) 80 KHz max., 8 ou 16 microsteps, 2A max. donc la solution Mega devrait convenir. Attention à la tension d'alimentation, j'ai vu une alim 40V ? c'est pas très standard mais ok pour le DRV8825 (45V max.). Tu peux aller jusqu'à 2 A avec les DRV8825 mais prévoir une bonne ventilation et un bon petit radiateur au dessus, si tu règles à 2A (HOLD) les moteurs NEMA17 (?) vont bien chauffer aussi, attention s'ils sont en contact avec du plastique. Attention aussi , le problème des cartes arduino sont qu'en général elles ne sont pas optocouplées et les entrées moteurs non protégés par des diodes de surtension TVS (mais on peut en souder si on est équipé ?), donc tout cela plutôt pour petits moteurs, nema17 et équivalents.
De mon côté je m'oriente sur cela - voir photo, tout cela maintenant en 2021 tient dans la main et les drivers sur les doigts, l'ensemble dans ma poche. Voilà la carte Gbrl que j'utilise pour mes machines : 12 ou 24 ou 48V, complètement optocouplées, relais mist et coolant, probe et limites XYZ, 3 axes / 25 KHz ou 6 axes / 100 MHz , (Teensy 600MHz) 5 axes / 500 KHz (ce sont des modules additionnels, on upgrade au fur et à mesure), interfacés ici avec drivers standards du marché TBS109 (4A) ou TMC5160 (3.2A) - tous ces modules driver conçus au départ pour les imprimantes 3D. Le Trinamics TMC5160 (de chez Wateroot) ne nécessite qu'un petit radiateur même à pleine puissance 3A. OK aussi avec le DRV8825 mais je disais plus haut, avec une bon ventilateur et à température ambiente correcte. Chaud le DRV8825 !

Gbrl est un standard donc beaucoup de solutions dispo. Prends du temps à bien regarder sur le net ce qui te conviendra le mieux et combien d'axes tu va monter à terme... on devient vite inflationniste ... etc... (perso je ne fais plus rien à moins de 4 axes/100 KHz et je pense m'updater rapidement vers du 250 KHz... aller vite est toujours un gain mais cela dépends de ta machine aussi ).

Si questions, à la dispo de tous.

A+

 

[Chat00]

Merci pour toute ces infos. Je débute donc je vais prendre le temps de lire tout ça et faire les recherches a tête reposé. Y a beaucoup de choses que je ne comprend pas comme les KHz, octocouplé, diode tvs..... Difficile pour moi de faire le lien de tout cela mais ça s'apprend.
Vitesse précision et puissance n'ont pas vraiment d'importance pour cette machine temps qu'elle peut usiner plastique et carbone.c'est pour apprendre. On va dire en précision de travail 0.15 sur une longueur de déplacement de 200mm. Précision de positionnement( pour perçage) 0.05.

 

[gnrod]

@greg_elec t'a déjà mis sur la bonne voie... j'ai peut-être aussi mis trop d'infos pour ta machine avec des nema17. Mais il est bon aussi d'essayer tout comprendre .... car peut-être un jour tu voudras monter de la plus grosse machine...

1. Le "kHZ" correspond à la vitesse d'envoi des impulsions vers les moteurs pas à pas. Plus c'est rapide, plus ton axe peut avancer rapidement. Pour des déplacements sur grosses machines, il faut mieux aller vite. Pour des petites machines - sans doute comme la tienne - cela a moins d'importance. De toute façon il faut que la mécanique de ta machine accepte la vitesse que tu lui imposes. Gbrl propose des solutions qui vont du simple nano très lent Atmega388p (25 KHz) à un Teensy 600 MHz hyper rapide (500 KHz).

2. "Optocouplé" veut dire qu'il y a une barrière galvanique (les masses sont différentes donc il y a ISOLATION, en général disons 1500V minimum) entre l'électronique de puissance moteur et l'électronique de commande (gbrl). Pourquoi ? Les moteurs sont des inductances donc en freinage renvoient de l'énergie vers l'électronique sous forme de haute tension. Pour des petits moteurs, risque 0 mais pour des moteurs de plus gros calibre (de type nema23, nema54,...) cela peut devenir un problème pour l'électronique (et même les personnes !).... d'où l'optoisolation ( de plus en plus remplacée aujourd'hui par l'isolation digitale qui fait la même chose mais en plus compact). L'isolation n'est jamais obligatoire mais toujours vivement recommandée. Garantie que ton électronique vivra longtemps et pas simplement quelques semaines ou quelques mois ...

3 diodes TVS (transient voltage suppress = suppression des tensions transitoires ). se mettent en parallèle sur les fils des moteurs (A+, A-) et (B+,B-). Ce sont des composants électroniques qui sont supposées supprimer les surtensions dont je parle au point 2. Par exemple, si tu as une alimentation moteur max. de 24V on monte des VTS d'au minimum 26V, toute tension supérieure à 26V sera absorbée par la VTS. Redoutablement efficace pour des moteurs moyens, mais si trop d'énergie de retour elles saturent vite et deviennent moins performantes. En général on utilise des VTS et l'optoisolation pour être bien protégé... Attention ! aucune carte arduino ne montent des diodes de suppression, on les trouve que sur modules drivers ou les cartes un peu professionnelles comme les DUET,...


A+

 

[greg_elec]

On va faire un petit résumé :
La carte actuelle est optocouplée : ce sont les petit carrés blancs à 6 pattes que j'ai entouré en rouge
Sur la carte actuelle les drivers et l'alimentation sont dimensionnés pour les moteurs de ta machine.
Les diodes TVS sont intégrées aux drivers TB6560 pas besoin .
Donc pour relier ton atmega à la carte actuelle il faut dessouder les résistance marquées 271 ( 2,7,1 zéro soit 270 ohms) puis relier les sorties step et dir aux optocoupleurs au travers d'une resistance 270 ohms .
Je peux te faire un dessin si tu veux

 

[Chat00]

Bon comme tu n'y connais pas grand chose en électronique avant de modifier la carte as-tu regarder sur le net ce qui existe comme logiciel pour piloter ta carte ?


Voici le schéma des modifs à réaliser Attention avant de te lancer il faut un peu de poils aux pattes Voir la pièce jointe 728840

Oui j'ai regardé un peu. Le logiciel est usbcnc controller/planèt CNC. D'origine il y a un numéro de licence pour le logiciel ,celui est associé à la carte.(licence d'essais). Si je veux la licence debloqué il faut l'acheter. (Ce qui ne m'intéresse pas pour cette machine).
Je n'est pas trouvé de logiciel vraiment gratuit pour faire fonctionner cette carte.

@greg_elec t'a déjà mis sur la bonne voie... j'ai peut-être aussi mis trop d'infos pour ta machine avec des nema17. Mais il est bon aussi d'essayer tout comprendre .... car peut-être un jour tu voudras monter de la plus grosse machine...

J'essais de comprendre, mais n'ayant absolument aucune connaissance en électro et en électricité cela prend du temps. Mais c'est intéressant.
La machine est monté en nema23 de 2A. Mais je comprend l'avantage des nema17 ,a performance égale il sont plus petits et léger que les 23 et font moins de contrainte au bâti pendant les deplacements.
je voudrais la faire fonctionner avec les moteurs d'origine.

Mon but n'est pas de sortir de jolies pièces super précise ,mais de me familiariser avec le fonctionnement,le logiciel cncjs ou bcnc ou grbl controller.....sur base d'arduino pour pouvoir répéter cette modif sur une plus grosse machine(avec les variantes qui vont avec, nema34 driver externe, broche vfd 2kw....bref)

En gros faire comme si je ne disposait pas du boîtier d'origine. Juste bâti moteurs broche ,une méga 2560, un ordi portable sous Ubuntu(linux) et travailler sur cette modif à partir de là. Désolé si je me suis mal exprimé sur mon tout 1er message

. Voilà la carte Gbrl que j'utilise pour mes machines : 12 ou 24 ou 48V, complètement optocouplées, relais mist et coolant, probe et limites XYZ, 3 axes / 25 KHz ou 6 axes / 100 MHz , (Teensy 600MHz) 5 axes / 500 KHz (ce sont des modules additionnels, on upgrade au fur et à mesure), interfacés ici avec drivers standards du marché TBS109 (4A) ou TMC5160 (3.2A)

C'est une très bonne piste et c'est dans ce genre d'idée que j'aimerais faire la modif.

En faisant encore des recherches je suis tombé sur le site markers.fr qui propose une solution Arduino pour du 4 axes( necessite des drivers externe).
Est ce que c'est une solution a prendre en compte?

Présentation GRBL 32bits board V2.0 – MakerFr

www.makerfr.com

 

[gnrod]

oui, tu dois avoir sans doute raison... c'est bien comme cela qu'on pourrai faire ici et au plus court... mais - pour mon information , je ne connais pas bien ce type de cnc - quid des limites XYZ, probe, arrêt d'urgence (ENABLE/ du driver),... ? ce n'est pas implémenté sur ce type de CNC un peu "bas de gamme" ?

Juste pour votre information svp :

Attention à ne pas confondre les diodes de roue libre (flyback diode, unidirectionnel, qui sont intégrés aux drivers et protègent les MOSFET des drivers et uniquement eux) et les TVS (diodes bidirectionnelles à absorption de puissance, plusieurs centaines de W en instantané) qui protègent l'électronique dans son ensemble. Dans l'industrie, on procède de manière suivante ( il y a quelques variantes) pour les moteurs pas à pas :

les TVS sont choisies pour être supérieures en tensions de quelques V à la tension nominale maximale d'alimentation des moteurs :
12V --> 13 à 14V, protection (+14V, -14V)
24V --> 26 à 28V, protection (+28V, -28V)
48V --> 50 à 55V, protection (+ 55V, -55V)

On mets une TVS entre chaque phase (donc 2 par moteur pas à pas biphase) + 1 TVS au cul du driver à sa pin d'alimentation + 1 TVS à l'alimentation générale commune. On parfait la chose en rajoutant une capacité de 470pF/1000V sur chaque fil de phase et connecté à la masse (soit 4 capacités par moteurs)i.

On pense ainsi avoir bien clampé les surtensions et amélioré de-facto la CEM de la carte. Une carte qui vit sous haute tension c'est un peu comme un homme qui vit avec de l'hypertension. On peut vivre longtemps avec mais un jour, paf... !

A+

 

[gnrod]

attention, mon message précédent répondait à notre compagnon @greg_elec, le message que tu viens d'envoyer appelle cette fois à beaucoup plus de commentaires. Il est - je te le répète - important de bien penser à ce que tu veux faire. Tu peux très bien démarrer avec une cnc chinoise et une électronique chinoise (qui sont - c'est vrai - en général complètement obsolète ) comme l'indique @greg_elec pour te faire la main et bien comprendre les choses en l'améliorant. Et ainsi tu pourras décider la construction de ton atelier en fonction aussi de son budget (malheureusement c'est toujours aussi un point bloquant).
Nous allons néanmoins te répondre...
A+

 

[greg_elec]

Notre ami @Chat00 est plus dans une démarche de rétrofit que d'upgrade ,moi je suis du genre à recycler au max donc à utiliser ce que j'ai sous la main maintenant si notre ami à un portefeuille épais il est possible de changer toute la carte.
Ah petit détail tu es d'où @Chat00 ? car si tu n'est pas trop loin de chez moi je peux t'aider plus concrètement

 

[Chat00]

bonjour,
attention, mon message précédent répondait à notre compagnon @greg_elec : Désolé je n'avais pas compris
Ah petit détail tu es d'où @Chat00 ? : en Saône et Loire vers Chalon sur Saône

merci pour vos commentaires et votre aide. je vais radicalement me simplifier les choses: je vais rendre la 3020 a sont ancien proprio contre remboursement et prendre une 3018 PROver de genmitsu. machine prête a fonctionnée à par le montage et déjà sous arduino avec candle. je pense que je doit en passer par la et déjà appréhender le fonctionnement de ce genre de machine et faire quelques usinages avant de me lancer dans une quelconque modification..... commencer par des bases simples. Les pièces ne seront bien sure pas super précises.... mais c'est vraiment dans une démarche d'apprentissage

Ca m'embête pour le temps que vous m'avez consacré mais celui ci n'a pas été inutile, loin de là . ce poste me sera déjà très utile pour une future machine.

 

[gnrod]

Salut,
Merci, c'est une sage décision à mon avis. Avec cela, tu vas pouvoir apprendre et faire quelques usinages. Ensuite tu pourras passer sur quelques choses de plus sérieux et de plus satisfaisant. Avec cette machine basique tu auras l'ancien Gbrl 3 axes mais peu importe car je pense que Gbrl c'est un bon investissement pour apprendre l'usinage et la robotique... Aujourd'hui - pour te dire -je tourne sur du Gbrl mais avec 5 ou 6 axes, 500 KHz, interface Ethernet,...
Aussi il n'y a pas que Candle. Tu pourras essayer sans problème d'autres logiciels comme UGS, bCNC, ioSender,... Si tu conçois tes pièces d'usinage sur FreeCAD, Cambam, Fusion 360,... ils ont tous des interfaces Gbrl. Il y a de quoi s'amuser... Personnellement je conçois mes machines avec FreeCAD (attention, FreeCAD c'est du lourd, pas vraiment pour amateurs.... ) mais j'usine encore avec Cambam et son module Gbrl intégré car pour moi cela reste hyper productif. Tu feras ton propre choix le moment venu...
Bon courage ! si tu as des questions, n'hésite pas..
A+

 

[greg_elec]

Bravo pour la 3018 c'est ce que j'ai et cela me sert bien pour les bricoles .pour commencer sans rien casser il faut utiliser de la mousse rigide comme matière première ensuite du peux passer au bois et au plastique dur .

Bon je manque de temps pour bien l'apprivoiser

 

[Chat00]

j'utilise fusion pour créer mes pièces, mais il est sur mon pc fixe. pour la 3018 j'aimerais la piloter depuis un pc portable linux, donc freecad sera beaucoup plus adapté, surtout qu'il est déjà dans la boutique ubuntu. pour grbl c'est la version 1.1. j vais faire un poste ce sera plus simple

 

[gnrod]

Oui, c’est bien…. Fusion360 gratuit c’est déjà pas mal, mais c’est autodesk et avec eux on sait jamais bien où on va… FreeCAD c’est un peu difficile à digérer au début mais c’est puissant… Mais de toute façon c’est pas l’outil qui fait le bon ouvrier, il faut bien le choisir en fonction de ses besoins. Pour te dire, j’utilise FreeCAD quotidiennement, pour 2 raisons très simples (et en plus c’est gratuit et pas besoin d'internet pour travailler !) :

- Je fais beaucoup d’électronique, la fusion KICAD/FreeCAD (module SetUpKICAD) est très performante et à ce que je pense supérieure maintenant à la fusion Eagle/Fusion360.

- Je développe pour l’industrie avec des clauses de confidentialité donc mettre mes fichiers sur le cloud -je suis un peu parano – c’est pas pour moi…

Dans FreeCAD, j’utilise les modules suivants :

PART DESIGN (dessin),SPREADSHEET (tableurs – 100% paramétriques),TECHDRAW (dessin technique et générateur de projection DXF),FEM (modélisation contraintes mécaniques/thermiques),SetUpKICAD (intégration électronique),FEM (calcul des contraintes mécaniques/thermiques),PATH (usinage)

Si tu débutes, youtube/FreeCAD 0.19 pour débutants

Au niveau usinage et tournage, j’utilise surtout en fait Cambam (100 euros environ mais cela les vaut largement !). Tu trouveras de vrais spécialistes Cambam sur ce forum. Pour simulation usinage, Camotix et NCNETIC (gratuits).

Allez, bon courage !

A+

 

[Chat00]

merci pour toute ces précisions , je vais me tourner vers freecad . c'est vrai que pouvoir travailler hors ligne serait d'un grand confort pour moi. pour cambam je vais regarder. merci beaucoup