Calculer le VREF pour moteurs pas-à-pas d'imprimante 3D : Guide étape par étape

Les passionnés d'impression 3D trouvent souvent ce sujet assez technique à comprendre.

Cet article vous guide pas à pas pour calculer le VREF. D'abord, comprenez ce que fait un moteur pas-à-pas dans une imprimante 3D.

Appréciez aussi son fonctionnement, la vitesse de référence de tension, et la valeur de réglage idéale.

Moteur pas-à-pas (Stepper Motor)

Les moteurs pas-à-pas sont critiques dans de nombreuses applications industrielles. Notamment : imprimantes 3D, scanners, disquettes, industrie aéronautique, etc.

En impression 3D, les moteurs pas-à-pas interviennent dans les parties mobiles. L'assemblage de l'extrudeur les utilise pour tirer le plastique dans l'extrudeur.

L'extrudeur ou le plateau doit se déplacer sur les axes X, Y et Z pendant l'impression. C'est le moteur pas-à-pas qui permet ces mouvements.

Plus significativement, ces moteurs nécessitent une alimentation. VREF = Voltage Reference (tension de référence).

Il faut donc connaître la formule de calcul du VREF pour garantir des réglages corrects pour un fonctionnement optimal.

Qu'est-ce que le VREF sur imprimante 3D ?

Configuration d'atterrissage (contexte aviation)

En aviation, les pilotes considèrent VREF comme la vitesse de l'avion en configuration d'atterrissage énoncée, en descendant à 50 ft pour une distance d'atterrissage. Mais en impression 3D, VREF désigne la tension de référence requise pour le bon fonctionnement des drivers de moteurs pas-à-pas.

Autrement dit : en impression 3D, VREF = quantité d'énergie que les drivers de moteurs pas-à-pas délivrent, tension ou courant requis pour alimenter la vitesse du moteur pas-à-pas.

Autre vision : les calibrages effectués sur les drivers de moteurs pas-à-pas.

Qu'est-ce que la vitesse VREF ?

Dans l'industrie de l'impression 3D, VREF fait référence à l'obtention de la tension de référence pour les drivers pas-à-pas.

Pourquoi est-ce important ?

En aviation, VREF est la vitesse de référence calculée pour la performance d'approche finale.

Vitesse de décrochage (Stall Speed)

Le manuel d'exploitation définit la vitesse VREF requise comme 1,3 x vitesse de décrochage avec configurations d'atterrissage sélectionnées.

Le guide de test CPL fournit la formule : 1,3 VSO KCA (Poids Max) x Racine carrée (Poids Atterrissage / Poids Max).

Si le pilote calcule les bonnes valeurs VREF, il franchit le seuil de piste pour un atterrissage sûr.

Comment ajuster un VREF de moteur pas-à-pas ?

Ajuster le courant du driver reste simple. Utilisez un multimètre en mode tension DC. D'abord, localisez le potentiomètre. Puis, ajustez le VREF en tournant le potentiomètre avec un tournevis plat miniature.

Tournez dans le sens horaire pour augmenter le VREF, ou anti-horaire pour baisser le courant.

Important : tournez délicatement ; vous pouvez facilement endommager les bornes si votre tournevis fait un court-circuit. Certains drivers ont une position fixe (max 270° de rotation). D'autres tournent sans limite, revenant à zéro après 100 %. Ne forcez pas s'il bloque.

Si le potentiomètre ne bouge pas, cherchez la cause. Si surchauffe : aucun son. Si alimentation insuffisante : bruits de grincement audibles.

Si vous sautez des pas en accélérant trop vite ou mal configurez les extrudeurs, vous entendrez un « bourdonnement » (buzz) pendant les rétractations.

Pourquoi le VREF est-il important ?

Le VREF est vital pour un fonctionnement efficace du moteur ou driver, mesuré en tension. Il régule la puissance atteignant le driver du moteur pas-à-pas.

Si puissance insuffisante → l'imprimante saute des pas. Sauter des pas = moins efficace, surtout en précision. Cause décalages de couches visibles sur vos impressions.

Si trop de courant → surchauffe. Moteurs et drivers surchauffés = dommages probables, surtout sur longue durée.

Divers drivers ont des puissances maximales différentes. Dépasser les courants max nominaux → surchauffe → dommages moteurs/drivers.

Appréciez que le bon réglage VREF mène à un calibrage optimal du driver pas-à-pas.

Le VREF est-il la même chose que Vapp ?

En aviation : vitesse de référence = 1,3 x vitesse de décrochage en config d'atterrissage requise, au poids d'avion énoncé.

Vapp = vitesse d'approche ou vitesse opérationnelle requise pendant l'atterrissage. Déterminant principal : volets de l'avion en config d'atterrissage.

Plus important : Vapp = vitesse de référence + facteur vent. Notez : VREF = vitesse au seuil, pas vitesse de toucher. La vitesse de toucher est plus basse.

Le pilote passe de VAPP à VREF pendant l'approche du seuil. Il n'atteint VREF qu'au seuil.

Calculateur VREF TMC2208 / TMC2209

Trinamic Motion Control fabrique les calculateurs VREF TMC2208 et TMC2209. Les deux sont silencieux et supportent le micro-pas 1/256.

Ce sont des drivers modernes fonctionnant en modes UART ou Standalone.

Le mode UART nécessite un processus informatisé. Le mode Standalone fonctionne manuellement.

TMC2208

Calculateur VREF ultra-silencieux à entraînement biphasé. Courant continu : 1,4 A (pic 2 A). Plage tension : 4,75 V à 36 V. 256 subdivisions.

Compatible avec la plupart des imprimantes 3D du marché → réduit les coûts en évitant la reconception.

Facile à utiliser, remplace le TMC2100 avec moins de chauffe en impression 3D.

TMC2209

Courant d'entraînement : 2 A, courant de pointe : 2,8 A. Plage tension : 4,75 V à 29 V. 256 subdivisions.

Force principale : excellente dissipation thermique. Réduit jusqu'à 30 % la chaleur vs autres drivers.

Disponible à prix abordable, facile à utiliser.

Comment calculer le VREF

Les divers drivers réagissent différemment et nécessitent calculs et formules pour un réglage de tension parfait.

Le courant maximal d'entraînement du moteur pas-à-pas qu'on peut régler est 2,0 A. Mais la pratique recommande une valeur plus basse comme 0,8 A.

Le TMC2208 a une sortie max de 1,2 A RMS.

En utilisant la formule :

VREF = Amax × RMS

VREF = 0,8 × 1,2

VREF = 0,96 V

Conclusion

Les drivers de moteurs pas-à-pas restent des pièces essentielles d'une imprimante 3D. Ils contrôlent principalement les parties mobiles, et vous voulez qu'ils fonctionnent bien pour des impressions de qualité.

Une puissance insuffisante dans le driver cause des sauts de pas impactant la qualité du produit 3D.

Un courant excessif chauffe le driver, l'endommageant à long terme. Obtenez les bons réglages VREF avec la formule VREF = Amax × RMS.