Conception de capteurs de limites optocouplés sur CNC plasma

[Tristan l'apprenti]

Bonjour,

Suite à quelques premiers échanges, et pour terminer ma découpeuse plasma , je me pose des questions sur les interrupteurs de butées et le bruit généré par le plasma et son amorçage HF.
J'ai fini par abandonner le Arduino, pour choisir un modèle de carte qui m' a semblé performant et justement conçu pour limiter l'exposition aux interférences électromagnétiques. Cette carte dispose d'opto-coupleurs sur ses capteurs de limites. Je suppose que c'est radical pour se protéger de dégâts par des bruits très puissants, mais doute que ça aide à éviter les faux signaux.

Mes questions portent donc sur ce qu'il conviendrait de rajouter entre le fil (blindé) alimentant chaque interrupteur et l'optocoupleur de la carte. J'imagine :

• un deuxième optocoupleur de plus forte tension
• un filtre RC
• une combinaison des deux, et éventuellement en plus, une bascule Schmitt, que je viens de découvrir.

J'aimerais avoir vos avis sur la question, la pertinence de chaque dispositif ou la combinaison de ceux-ci. Je me pose aussi des question sur le niveau du plafonnement de fréquence de mon filtre RC, si vous avez des ordres de grandeurs pertinents j'en serais ravis.

 

[mpvue91]

Dans ce domaine rien ne vaut l'expérimentation donc moi je monterais des contacts fin de course MECANIQUES normalement FERMES (NC) que je réunirais aux entrées opto-couplées de la carte par deux fils TORSADES. Cela pour commencer. Si des troubles se produisent il sera alors temps d'essayer autre chose.

 

[wika58]

Pour limiter au max tes perturbations, il faut comme tjrs augmenter le rapport signal/bruit au max même sur des signaux digitaux.
Donc oui aux câbles blindés, prendre une tension de contrôle la plus haute possible (24 ou 48 V) quit à la redecendre par un R à l'entrée de ta carte... et un condo en parallèle sur l'entrée va déjà t'enlever pas mal de perturbations.
Ensuite si tu as encore des soucis tu peux faire un filtrage soft...

Pour les valeurs de condo,.tout depends du temps de réponse que tu as besoin sur ton entrée. Ne pas hésiter à mettre en parallèle un electrochimique de qq uF et un mylar de qq nF...

Et pour moi le torsadé sur un FdC ne sert à rien... (blindé oui). Le torsadé c'est pour des signaux de liaison série et autres bus... mais sur un TOR (signal Tout ou Rien) aucun avantage...

 

[mpvue91]

Et pour moi le torsadé sur un FdC ne sert à rien... (blindé oui). Le torsadé c'est pour des signaux de liaison série et autres bus... mais sur un TOR (signal Tout ou Rien) aucun avantage...

Oui à chacun ses convictions (expériences/connaissances) Pour moi un câble blindé n'est protégé qu'à 80% par une tresse en cuivre et encore uniquement de la composante champ électrique et pas du tout de la composante champ magnétique.

 

[wika58]

Si tu veux mettre du câble torsadé pour des signaux TOR... fais-le... pas envie d'argumenter...
Qu'est ce qui est emis par une torche plasma..
Comme tu l'ecris...histoire de connaissances/experiences...

 

[wika58]

@Tristan l'apprenti
Une autre préconisation pour ton projet est de mettre 2 alimentations séparées pour ta carte de contrôle et pour l'alimentation des boucles limit-switches et autres...
Et un bon filtre secteur sur l'alimentation de ta carte... et perso je prefererai aussi pour celle-ci plutôt une alimentation classique (transfo/redresseur/condo/regulation série) qu'une alimentation à decoupage.

En CEM il y a les perturbations par rayonnement mais aussi par conduction (remontée par les alim).

Et pour en revenir à tes signaux de FdC, j'ai regardé la doc de ta carte...

Il y a qqch qui n'est vraiment pas Top au niveau des entrées opto.
Elles sont en 5 Vdc...!!! (Donc ton rapport signal/bruit...).
Et ce qui est encore plus grave c'est qu'ils utilisent le 5V et la masse de la carte pour aller se balader sur la machine...

Et ça c'est problèmes assurés...
Je ne comprends pas qu'on puisse parler d'isolation galvanique dans ce cas...

Donc, si tu veux mettre toutes les chances de ton côté de ne pas être ennuyé avec les perturbations EM sur ta machine, je te conseille de mettre une autre barrière d'optos...
Et de n'avoir aucune liaison electrique entre ta machine et ta carte de contrôle...

Perso, je mettrai (comme ecrit plus haut), une alim specifique 24 Vdc pour alimenter tous les signaux qui vont sur ta machine (FdC, Bouton, Inter, Voyants, ...).
Et une alim pour ta carte dans le coffret electique métallique... et tu ne sors surtout pas le 5 V (ni la masse) de ta carte en dehors de ton coffret.

Et tu installes une batterie d'opto (avec une vrai isolation galvanique) pour toutes les entrées...

Il existe des petits modules tout fait...
Un exemple (1 canal)

Mais il y a des platines avec plusieurs...

Et si tu regardes bien sur le petit schéma, il n'y a absolument pas de liaison electrique entre l'E et la S de l'opto...

Tu pourras mettre par la suite un petit condo sur le signal 5V entre ces modules et les entrées optos de ta carte si tu avais encore malgré tout des parasites...

Et cerise sur le gâteau, ces petits modules ont une LED pour visualiser l'etat du signal... très pratique pour la mise en service ou le depannage...


Un dernier point, non des moindres, est au sujet des blindages et de leur raccordement.

Les blindages de tes câbles de détecteurs (FdC,... ) sont à raccorder uniquement d'un côté. Dans ton coffret électrique. Avec une très bonne connexion, reliée à la masse de ton coffret et avec une bonne liaison à la terre (ne pas megotter sur la section... on est en HF... ce n'est pas le courant qui compte ici).


Bonne reflexion.... et à suivre si tu veux...

 

[wika58]

@Tristan l'apprenti
coucou...

 

[Tristan l'apprenti]

Merci pour toutes ces infos. Et désolé de répondre tard.
Je n'avais pas vu que ma carte avait une masse commune en entrée et sortie d'optocoupleur, ça me semble effectivement une faille aberrante.
Je vais faire comme tu dis, mettre une alim 24 v spécifique pour les câbles de fin de courses et tout autre fil qui traîne hors du caisson. Je pense faire une extension du caisson pour ces optocoupleurs, un sorte de sas d'entrée, sinon les bruits rentrent dans la même cage de farraday que celle de ma carte électronique.
C'est uniquement la tension qui limite la vulnérabilité électromagnétique ? Pas l'intensité ? Auquel cas je peux mettre une grosse résistance sur chaque câble, sinon ça coûte cher en facture électrique.

De mémoire deux condos en parallèle, ça additionne leurs capacitances, non? Qq chose m'échappe, sinon je ne vois pas l'intérêt d'additionner deux capacitances d'ordres de grandeur différents.

Mais je crois que j'ai intérêt à filtrer radicalement, genre jusqu'à à des fréquences relativement basses. Pour des interrupteurs de butées il n'y a pas d'enjeux de réactivité.

Pour les valeurs de condo, tout dépend du temps de réponse que tu as besoin sur ton entrée. Ne pas hésiter à mettre en parallèle un electrochimique de qq uF et un mylar de qq nF...

 

[wika58]

De mémoire deux condos en parallèle, ça additionne leurs capacitances, non? Qq chose m'échappe, sinon je ne vois pas l'intérêt d'additionner deux capacitances d'ordres de grandeur différents.

C'est ce que j'ai appris en debut de carrière dans un labo électronique..
Le fait de mettre 2 condo fait qu'ils filtrent les HF et BF...
A l'époque c'etait de la TTL et si tu ne faisais pas ça sur les cartes electroniques tu t'exposais à des risques...
Et ca ne coûte rien...

Faire un boitier complémentaire pour y mettre les optos n'est pas une mauvaise chose...

A savoir qu'au niveau CEM, il existe des PE (presse-etoupe) avec reprise de blindage qui evitent la radiation au sein du coffret...
Il y a plein de règles à respecter au niveau du raccordement des blindages...
Reprise sur la périphérie du blindage, plus de queues de cochons,... raccordement en etoiles...

 

[Tristan l'apprenti]

Bonjour à tous.
Retour d'expérience sur les interrupteurs de butées :
je n'ai pas eu besoin de mettre de filtre RC sur les fils des interrupteurs. A noter quand même qu'ils sont dans une gaîne blindées et alimentés en 24V. Alimentés par la même alim que celle dans la cage de Farraday hébergeant la carte éléctronique, par contre, mais il n'y a pas eu de soucis de "remontées" d'interférences. Les optocoupleurs dans le "sas de farraday" ont une résistance de 3000 ohm, donc ça prend pas bcp de puissance au final. Je n'ai jusque là aucun problème d'interférence tant du côté du contrôle de ma carte électronique (communiquant via cable ethernet, donc je dirais que c'est normal) que du côté des interrupteurs de butée optocouplés et à fil blindés. J'ai quand même essayé de faire monter le blindage jusqu'aux interrupteurs , en finissant avec du scotch cuivré pour entourer en partie le corps du microswitch le plus proche de ma torche. Ce n'est pas faisable entièrement, il faut bien que l'interrupteur soit vissé et que sa gachette soit exposée. Et je ne pense pas en fait que ce soit vraiment nécessaire. En tout cas ma conclusion, c'est qu'il n'est pas nécessaires d'ajouter un filtre RC aux précautions déjà mises en oeuvre, déjà nombreuses..