Module TB6600 pour CNC 5A

Le module TB6600 5 A est le driver de puissance qui fait tourner les moteurs pas à pas des machines qui travaillent vraiment : CNC de gravure, routeurs, tours, axes motorisés. Là où un petit module 16 broches atteint ses limites vers 1 A, celui-ci conduit jusqu’à 4 A en continu sous 9 à 42 V continus, dans un boîtier aluminium à ailettes qui évacue la chaleur sans ventilateur. Il se câble par borniers à vis, sans soudure, et se commande avec deux fils seulement : une impulsion pour avancer, un niveau pour le sens.

C’est un driver bipolaire deux phases à découpage, vendu aussi sous la référence HY-DIV268N-5A : la même carte se reconnaît à ses deux borniers verts, à ses six cavaliers rouges numérotés de 1 à 6 et au tableau de réglages imprimé sur le dessus du boîtier. Le courant dans les bobines y est régulé par hacheur, ce qui autorise une tension d’alimentation bien plus élevée que celle du moteur — et c’est de là que vient le couple aux vitesses rapides.

Ce que ce module apporte

• Du courant : jusqu’à 4 A en continu (5 A en pointe), de quoi tenir un NEMA 23, voire un NEMA 34 léger, là où un module 16 broches décroche.
• Six pas de résolution jusqu’au 1/32 — un moteur de 200 pas par tour se commande en 6400 micro-pas, pour un mouvement plus doux et une machine moins bruyante.
• Entrées optocouplées isolées — les signaux de commande sont séparés de l’étage de puissance : le microcontrôleur ne subit pas les parasites du moteur.
• Boîtier aluminium à ailettes — la carte se visse sur le châssis de la machine, ce qui sert à la fois de dissipateur et de fixation.
• Protections intégrées : surchauffe, surintensité, court-circuit, inversion de polarité, sous-tension.
• Réduction automatique du courant au repos — après l’arrêt des impulsions, le courant des bobines retombe, et le module chauffe nettement moins.

Caractéristiques techniques

Le bornier : douze positions, trois groupes

Vu de dessus, les vis se répartissent en trois blocs qu’il vaut mieux ne pas confondre : les signaux d’un côté, le moteur au milieu, l’alimentation de l’autre. Le marquage exact est sérigraphié sur la carte, à côté des vis.

Les trois entrées PUL, DIR et ENA sont optocouplées, donc polarisées. Deux façon de les câbler, toutes deux valables : le montage cathode commune, où les bornes « – » vont à la masse du microcontrôleur et les bornes « + » aux sorties, ou le montage anode commune, où les bornes « + » vont au 5 V et les « – » aux sorties. Aucun cavalier à déplacer : c’est le câblage qui décide. Une entrée dont le « + » n’est relié à rien n’est jamais commandée.

Régler les cavaliers avant de mettre sous tension

Les six cavaliers rouges se partagent en deux groupes : les trois premiers fixent la résolution, les trois derniers la limite de courant. Les combinaisons exactes pour le module livré sont imprimées en blanc sur le dessus du boîtier aluminium — le tableau est aussi lisible que celui de la carte elle-même, et c’est lui qui fait foi si la sérigraphie de votre exemplaire diffère.

• Le courant se règle d’abord. Choisir la valeur immédiatement inférieure ou égale au courant nominal du moteur : un moteur annoncé pour 1,5 A se règle sur le cran 1,5 A, jamais au-dessus. Un courant trop élevé ne donne pas plus de couple, il chauffe le moteur, puis les bobines lâchent.
• La résolution se règle ensuite. Plus le micro-pas est fin, plus le mouvement est doux et silencieux, mais plus il faut d’impulsions pour la même vitesse : le microcontrôleur doit suivre. Sur une CNC, le 1/8 ou le 1/16 est un bon compromis.
• Noter sa position. Le pas par tour du moteur, multiplié par le micro-pas choisi, donne le nombre d’impulsions par tour dont le programme a besoin : c’est la donnée à saisir dans le logiciel de commande (GRBL, Mach3, LinuxCNC) pour que les cotes de la machine soient justes.

Mini-projet : faire tourner un moteur NEMA 17 en aller-retour

Un moteur, un module, un tour dans chaque sens. Le câblage tient dans trois groupes de vis, le programme fait quinze lignes : c’est le montage le plus court pour vérifier qu’un axe est prêt avant de le poser sur une machine.

Ce qu’il faut

Le câblage

Pour reconnaître les deux bobines, l’ohmmètre suffit : les deux fils d’une même paire se mesurent à quelques ohms l’un de l’autre, alors que la résistance entre deux bobines différentes reste élevée. Le sens de chaque paire importe peu ; si le moteur tourne dans le mauvais sens à la fin du montage, il suffit de permuter deux fils d’une même bobine, ou d’inverser les valeurs de sens dans le programme.

Le programme

À copier dans l’IDE Arduino puis à téléverser :

/*
 * Aller-retour d'un moteur pas a pas NEMA 17 - driver TB6600 (module 5 A)
 * Carte : Arduino Uno R3
 * Cablage : PUL+ sur D9, DIR+ sur D8, ENA+ sur D7, les trois bornes - a la masse
 * Alimentation moteur : 12 a 24 V continu sur VCC (ou DC+) et GND (ou DC-)
 * 1600 pas par tour = 200 pas du moteur x 8 micro-pas, soit le reglage 1/8 des cavaliers
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */
const byte PIN_PUL = 9;
const byte PIN_DIR = 8;
const byte PIN_ENA = 7;
const unsigned int PAS_PAR_TOUR = 1600;   // 200 pas du moteur x 8 micro-pas
const unsigned int PERIODE_US   = 1200;   // environ 800 impulsions par seconde
void setup() {
  pinMode(PIN_PUL, OUTPUT);
  pinMode(PIN_DIR, OUTPUT);
  pinMode(PIN_ENA, OUTPUT);
  digitalWrite(PIN_ENA, LOW);             // ENA est actif a l'etat bas
  digitalWrite(PIN_PUL, LOW);
}
// Envoie un pas dans le sens demande : 0 pour un sens, 1 pour l'autre.
void faireUnPas(byte sens) {
  digitalWrite(PIN_DIR, sens);
  digitalWrite(PIN_PUL, HIGH);
  delayMicroseconds(5);
  digitalWrite(PIN_PUL, LOW);
  delayMicroseconds(PERIODE_US);
}
void loop() {
  // Un tour dans le premier sens
  for (unsigned int i = 0; i != PAS_PAR_TOUR; i++) {
    faireUnPas(0);
  }
  delay(1000);
  // Un tour dans l'autre sens
  for (unsigned int i = 0; i != PAS_PAR_TOUR; i++) {
    faireUnPas(1);
  }
  delay(1000);
}

Comment ça marche

• Chaque impulsion sur PUL fait avancer le moteur d’un micro-pas : ici 1/8 de pas, soit 0,225 degré pour un moteur de 1,8 degré. Le module se charge seul de la séquence des deux bobines, le programme n’a rien à connaître.
• La pause de 1200 µs entre deux impulsions fixe la cadence autour de 800 pas par seconde, soit un tour en deux secondes environ. Au-delà, le moteur peut décrocher : mieux vaut monter la tension d’alimentation que la cadence.
• DIR peut changer à tout moment : le niveau est relu à chaque impulsion, donc le sens s’inverse sans à-coup en fin de mouvement.
• ENA à l’état bas laisse le module en service et le moteur bloqué. Le placer à l’état haut libère l’axe, ce qui est pratique pour positionner une pièce à la main.

Les erreurs qui coûtent un moteur ou un module

Questions fréquentes

Quelle différence avec un A4988 ou un DRV8825 ?

Ce sont deux familles différentes. Le DRV8825 et l’A4988 sont de petits modules 16 broches qui se clippent dans un support de carte mère : parfaits jusqu’à environ 1 A, pratiques pour une imprimante 3D. Le TB6600 est un module de puissance à câbler par borniers, qui conduit jusqu’à 4 A : c’est le choix dès qu’un axe déplace une broche de fraisage, une vis à billes ou une charge lourde.

Peut-on monter plusieurs modules sur la même machine ?

Oui, un module par moteur, chacun avec ses propres bornes PUL et DIR. C’est la façon habituelle d’équiper une CNC trois axes : trois modules alimentés par la même alimentation, commandés par une carte qui envoie les impulsions des trois axes. Une carte à trois supports de drivers comme la CNC Shield V3 convient pour des drivers 16 broches de petit format ; pour des charges plus fortes, les trois TB6600 se câblent directement aux sorties de pas et de sens de la carte.

Le moteur siffle à l’arrêt, est-ce un défaut ?

Non. Tant que des impulsions ne sont pas envoyées, le hacheur du module maintient le courant dans les bobines pour tenir la position : cette fréquence de découpage s’entend dans les bobines. Le sifflement cesse si le module est mis hors service par l’entrée ENA, mais le moteur devient alors libre et la machine peut bouger sous la charge.

Quelle tension d’alimentation choisir ?

Un NEMA 17 se contente de 12 V et reste simple à alimenter ; passer à 24 V augmente le couple aux vitesses élevées sans rien changer d’autre, à condition de régler la limite de courant sur la valeur du moteur. Dans tous les cas, c’est le courant réglé sur les cavaliers qui protège le moteur, pas la tension d’alimentation.

Mon moteur vibre mais ne tourne pas, pourquoi ?

Trois causes, dans cet ordre : les deux fils d’une même bobine ne sont peut-être pas sur la bonne paire de bornes (refaire la mesure à l’ohmmètre) ; la limite de courant est peut-être trop faible pour la charge ; la cadence d’impulsions est peut-être trop élevée pour la masse entraînée, auquel cas ralentir le programme avant de chercher ailleurs.

À combiner avec

Un driver seul ne fait pas un axe : il lui faut un moteur, une transmission et de quoi fixer l’ensemble. Le coupleur d’axe relie l’arbre du moteur à la vis de la machine sans jeu angulaire, et la courroie GT2 transmet le mouvement à une poulie lorsque la vis est remplacée par un entraînement par courroie. Pour voir l’ensemble monté et fonctionner, le routeur CNC 3018 PRO est une machine complète du même esprit : trois axes, trois drivers, une broche, livrée avec sa commande et son logiciel, utile aussi comme référence de câblage avant de construire sa propre mécanique.