Rapport Mini Projet

ENIG 2013-2014

Ecole Nationale dIngnieurs de Gabs

Dpartement de Gnie Electrique-Automatique

Rapport de mini projet

Encadr par: Mr Flah Aymen

Ralis par :

Bagga Ferdaous Belkhiria Fares

Lassaad Brahim Srihi Meriem

Ralisation dune carte de

puissance dun moteur pas pas

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Table des matires I. Introduction : ................................................................................................................................. 4

II. Machines de dcoupe et de perage de circuit imprim : ...................................................... 4

III. Le moteur pas pas : ................................................................................................................ 4

IV. Etude technique : ....................................................................................................................... 6

1. Alimentation : .............................................................................................................................. 6

2. Commande de moteur pas pas .................................................................................................. 6

2.1. L297 : .................................................................................................................................. 7

2.2. L298 double pont de puissance : ........................................................................................ 9

V. Ralisation pratique : .................................................................................................................. 11

1. Ralisation de circuit : ............................................................................................................... 11

2. Test du circuit : .......................................................................................................................... 12

3. Ralisation des typons : ............................................................................................................. 13

4. Ralisation de la carte :.............................................................................................................. 14

VI. Conclusion :.............................................................................................................................. 14

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Table des illustrations

Figure 1: Machine de dcoupe et de perage de circuit imprim .......................................................... 4

Figure 2: le moteur pas pas .................................................................................................................. 5

Figure 3: principe de fonctionnement de moteur pas pas .................................................................. 5

Figure 4: visualisation des squences de commande sur loscilloscope ................................................. 6

Figure 5: une configuration typique du circuit de commande de moteur pas pas avec L297 et le

double pont L298. ................................................................................................................................... 7

Figure 6: Architecture interne de L297 ................................................................................................... 7

Figure 7: le circuit L298 ......................................................................................................................... 10

Figure 8: Architecture interne de L298 ................................................................................................. 11

Figure 9: schma du branchement de L297 avec L298 et le moteur .................................................... 12

Figure 10: Test sur plaque essais ........................................................................................................ 12

Figure 11: face infrieure ...................................................................................................................... 13

Figure 12: face suprieure ..................................................................................................................... 13

Figure 13: La carte lectronique ............................................................................................................ 14

Ralisation dune carte de puissance dun moteur pas pas

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I. Introduction :

Dans le cadre de notre tude, nous avons opt pour une application qui serait base des

circuits intelligents. Notre mini-projet est de concevoir une carte de puissance pour la

commande dun moteur pas pas dune perceuse CNC 3 axes. La commande est

entirement assure par la programmation dun microcontrleur de faon rpondre

exactement nos besoins.

II. Machines de dcoupe et de perage de circuit imprim :

Cette machine de perage est une machine trs prcise, sa prcision est de lordre de

micromtre. Elle est commande par des moteurs pour assurer son dplacement sur 3 axes.

Cette technique est la plus moderne elle nest commande que numriquement.

Figure 1: Machine de dcoupe et de perage de circuit imprim

III. Le moteur pas pas :

Ces moteurs comme tous les autres moteurs comportent un rotor et un stator. Plus le nombre

daimants et des bobines augmente plus le nombre de pas sera plus grand, et plus la prcision

augmente. Ces moteurs peuvent se prsenter sur le march sous plusieurs types, celui que

nous avons choisi est de type bipolaire.

Ce type de moteurs est trs rpondu surtout pour les applications ncessitant une bonne

prcision sur la position angulaire sans avoir recours lasservissement et la rgulation par


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des retours de boucles. Leur usage le plus connu est dans les imprimantes jet dancre et les

lecteurs de CD des ordinateurs.

Figure 2: le moteur pas pas

Un moteur pas pas transforme une impulsion lectrique en une nergie mcanique

permettant le dplacement angulaire du rotor, appel pas .La figure ci contre prsente le

fonctionnement de moteur pas pas.

Figure 3: principe de fonctionnement de moteur pas pas

Ces moteurs pas pas sont des moteurs lectriques gnralement commands en tension

par la mthode dite commande par crneaux de tension. Cette mthode sagit denvoyer des

impulsions de courte dure sur les broches de moteur de faon alterne comme le montre la

figure ci-dessous :


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Figure 4: visualisation des squences de commande sur loscilloscope

Remarque : le moteur pas pas ne peut pas dpasser une vitesse de rotation assez

haute, au-del de cette vitesse le moteur ne tourne plus, il vibre (mais cela nendommage pas

le moteur). Il est assez puissant, et dans la plupart des applications il nest pas ncessaire de

dmultiplier leur couple.

IV. Etude technique :

1. Alimentation :

Afin de raliser notre objectif et pour assurer le bon fonctionnement de notre carte

lectronique, nous avons besoin dune alimentation continue de 5VDC et 24VDC :

5V DC 200mA: alimentation pour la partie commande.

24V DC 2A: alimentation pour la partie puissance.

2. Commande de moteur pas pas

Plusieurs types de commandes peuvent tre envisags quand il sagit dun moteur pas

pas. Parmi ces commandes on a choisi la commande avec le couple L298 et L297. En effet le

L297 est un circuit qui contient toute la circuiterie de commande et de contrle de

moteurs pas pas. Ce circuit est utilis conjointement avec un driver double pont tel que le


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L298. L'ensemble forme une interface idale pour le contrle d'un moteur pas pas par

microprocesseur ou microcontrleur.

Figure 5: une configuration typique du circuit de commande de moteur pas pas avec L297 et le double pont L298.

2.1. L297 :

Figure 6: Architecture interne de L297

Le L297 reoit les signaux de contrle en provenance d'un systme base de

microcontrleur et gnre tous les signaux ncessaires pour l'tage de puissance.


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Ce circuit inclue deux rgulations dcoupage type PWM (modulation de largeur

d'impulsion) pour rguler le courant des enroulements moteur.

Pour des moteurs bipolaires avec des courants de l'ordre de 2 A max dans les

enroulements, le L297 serait utiliser avec le L298N.

Le circuit L297 est disponible en botier DIP plastique 20 pins. Il s'alimente avec

une tension de 5 volts et les lignes d'entres sont compatibles TTL, CMOS et s'interface aussi

avec des transistors en collecteur ouvert. La haute densit d'intgration du L297 est l'une des

caractristiques technologique cl de ce circuit.

Pour la partie contrle dintensit, voici comment le composant est sens fonctionner:

Les faibles rsistances Rs (de lordre de 0,5 Ohm) sont mises en srie avec lenroulement,

entre lenroulement et la masse. La tension aux bornes de cette rsistance donne une image du

courant traversant lenroulement. Le L297 compare cette tension (SENS1 ou SENS2) une

tension de rfrence (VREF). Si la tension aux bornes de Rs est suprieure la tension de

rfrence, le composant coupe lalimentation de la bobine.

Ce systme permet donc de couper lalimentation avant de dtruire le circuit. Par contre,

il faut aussi un systme qui permet de ralimenter la bobine lorsque ncessaire. Sur le L297,

ceci est fait par un oscillateur qui ractive lalimentation de la bobine priodiquement.

Si on dsire piloter plusieurs moteur pas pas avec plusieurs L297, on peut

synchroniser ces horloges de la manire suivante : un L297 utilise son horloge et "lenvoie"

aux autres L297 en reliant les pattes SYNC en elles.

Voici les pattes utilises :

La patte 15 Vref, entre de la tension de rfrence

La patte 14 SENSE_1, capteur de courant pour la bobine 1

La patte 13 SENSE_2, capteur de courant pour la bobine 2

La patte 16 OSC, point milieu dun filtre passe bas qui sert de base de temps

loscillateur.

La patte 1 SYNC, sortie de loscillateur.

Pour la partie contrle de moteur par le microcontrleur :

La patte 17 CC/CCW donne le sens de rotation du moteur.


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La patte 18 CLOCK fait avancer ou reculer le moteur dun pas (ou demi-pas) chaque

front montant.

La patte 19 HALF/FULL permet de passer de choisir le mode demi-pas ou pas

complet.

La patte 20 RESET remet le composant en tat initial (ABCD 0101)

La patte 11 CONTROL permet de choisir sur quelles sorties agira la protection de

surintensit (ou choix sur les INH ou les ABCD)

La patte 3 HOME, est une sortie collecteur ouvert. La sortie passe 1 lorsque ABCD

= 0101.

2.2. L298 double pont de puissance :

Description :

Tension d'alimentation de la partie puissance suprieure 46V

Basse tension de saturation

Protection contre les dpassements de temprature

Le L298N est un circuit intgr mont dans un botier Multi watt de 15 broches. C'est

un double pont complet de puissance (haute tension et fort courant), conu pour accepter des

niveaux logiques TTL standards et pour piloter des charges inductives comme les relais, les

bobines, les moteurs courant continu et les moteurs pas pas.

Deux entres d'inhibition permettent de bloquer le composant indpendamment des

signaux d'entre. Les metteurs des transistors infrieurs de chaque pont sont connects entre

eux et la broche correspondante peut tre utilise pour connecter une rsistance de mesure

externe. Une entre d'alimentation supplmentaire est fournie de faon ce que la logique

travaille une tension moindre.

Le circuit L298 bnficie d'une technologie lui permettant de dissiper 160 W (avec une

alimentation de 46 V et 2 A par pont). Une alimentation spare 5 V pour la partie contrle

logique vite une dissipation trop importante. Elle est directement utilisable avec le 5 V du

L297.


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Il est noter que, contrairement la majorit des circuits, le L298 ne contient pas des

diodes de protections des transistors internes. Il conviendra donc de les cbler lextrieur du

botier. Ces diodes devront prsenter des temps de commutation faible et devront tre capable

de laisser passer un courant important.

Brochage :

Figure 7: le circuit L298


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Schma structurel interne :

Figure 8: Architecture interne de L298

V. Ralisation pratique :

1. Ralisation du circuit :

Aprs avoir termin ltude thorique de ce projet, on est pass la modlisation du

montage du circuit suivant au moyen dIsis


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Figure 9: schma du branchement de L297 avec L298 et le moteur

2. Test du circuit :

Avant de procder la soudure des composants, il a fallu tester le circuit sur une plaque

essais.

Figure 10: Test sur plaque essais


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En faisant le test sur la plaque essais, il est obligatoire d'alimenter les circuits en 5V

avant ou en mme temps que l'alimentation de puissance. Un oubli dtruira le circuit L298.

3. Ralisation des typons :

Ltape suivante consiste faire le routage avec Ares. Il en dcoule lobtention de deux typons, car

notre carte est double face.

Figure 11: face infrieure

Figure 12: face suprieure


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4. Ralisation de la carte :

Une fois les typons sont prts il ne nous reste qu passer effectuer les dernires tches

qui sont :

Linsolation, la rvlation, la gravure et on finit par le perage et la soudure

Figure 13: La carte lectronique

VI. Conclusion :

Ce projet nous a t bnfique dans la mesure o il nous a familiariss avec la

manipulation des circuits intelligents et plus prcisment avec L297 et L298. En outre, ce

projet a normment contribu consolider nos connaissances dans la conception et

fabrication des cartes lectroniques .A travers ce projet on a su acqurir et lesprit du travail

en groupe avec tout lchange dides qui vient avec, et la capacit de bien coordonner et

rpartir les tches.

Documents

Rapport Mini Projet