EPOS4: Erreur du capteur à effet Hall (0x7388) ?

Sujet :

• Quelle est la cause d'un "Hall sensor error" (0x7388) signalée par un EPOS4 ?
• Que faut-il vérifier en cas d'état "Hall sensor error" ?

Solution :

L' "EPOS4 Firmware Specification" énumère les causes possibles suivantes en cas d'"Hall sensor error" (-> code d'erreur 0x7388) :

Condition préalable à toute évaluation d'erreur :

Pour l'évaluation des états d'erreur du moteur et en particulier de ses capteurs (par ex. capteurs à effet Hall ou encodeurs), il est impératif qu'un moteur et ses capteurs soient effectivement raccordés !

Si aucun moteur ou capteur n'est connecté, des messages d'erreur peuvent apparaître immédiatement après la mise sous tension, en fonction de la configuration de l'EPOS. Si, par exemple, un moteur EC est configuré mais qu'aucun capteur Hall n'est connecté, le contrôleur signale un "Hall sensor error". L'EPOS n'est pas en mesure de détecter si les capteurs à effet Hall ou leur câblage sont défectueux ou si aucun moteur n'est connecté. Pour le fonctionnement, il est supposé qu'un moteur et ses capteurs sont connectés. Les messages d'erreur sont également basés sur cette hypothèse.

Assurez-vous que le moteur et les capteurs sont connectés avant de rechercher l'une des autres causes possibles en cas d'erreur de capteur.

Les causes premières les plus fréquentes :

La présence d'un "Hall sensor error" (code : 0x7388) est presque toujours due à un défaut d'un ou de plusieurs capteurs à effet Hall du moteur.

Une autre cause observée d'un "Hall sensor error" est un contact desserré ou des fils endommagés à l'intérieur du câble du capteur à effet Hall ou une mauvaise connexion par sertissage ou borne à vis. Dans le cas d'un contact desserré, le message d'erreur peut se produire sporadiquement lorsque le câble est déplacé ou en présence de vibrations.

Si l'erreur ne se produit que sporadiquement pendant le fonctionnement du moteur, en particulier lors d'une accélération ou d'une décélération rapide ou de courants de moteur élevés (= charge de moteur élevée), une perturbation du signal sur les câbles du capteur à effet Hall causée par le câble du moteur, appelée EMI (= interférence électromagnétique), peut également en être à l'origine.

L'EPOS4 n'est presque jamais la cause première de l'état d'erreur. L'EPOS4 ne fait que signaler le problème. Dans la pratique, il est presque toujours possible d'exclure un défaut des entrées du capteur Hall de l'EPOS4 ou même un dysfonctionnement du logiciel.

En raison des causes d'erreur les plus fréquentes, il convient de toujours vérifier en premier lieu le bon fonctionnement des capteurs de Hall et du câblage.

En cas de suspicion de problèmes de perturbation du signal EMI, il est essentiel de suivre les instructions générales de câblage et de maintenir les lignes de phase du moteur (c'est-à-dire les fils du bobinage) clairement séparées des lignes du capteur de Hall.

Recommandations générales de câblage :

Ne pas utiliser un seul câble commun pour les fils des signaux des capteurs à effet Hall (y compris 5V et GND) et les fils de phase du bobinage du moteur, en particulier en cas de moteurs puissants ou de toute extension de câble.

• Veillez à ce que les fils des capteurs à effet Hall (y compris leurs 5V et GND) soient clairement séparés dans leur propre câble et maintenus à l'écart des fils de phase du moteur afin d'éviter tout risque d'EMI.
• Les trois fils de phase du bobinage du moteur doivent être "emballés" dans un câble commun avec un blindage. Le blindage doit être relié à la terre par un contact large.
• Vous trouverez d'autres recommandations sur les détails du câblage dans ce document du Centre d'assistance :
  -> Mesures en cas de câbles longs

Tests possibles pour vérifier les capteurs Hall et l'EPOS4

Les signaux des capteurs à effet Hall peuvent être vérifiés en plaçant l'étage de puissance dans l'état "Disable" (ou en connectant l'alimentation par le X2 de l'EPOS4 mais pas par le X1) et en tournant l'arbre du moteur très lentement à la main. Malheureusement, cette option de test n'est pas disponible pour les combinaisons de moteurs avec des transmissions à plusieurs étages ou à rapport élevé en raison de l'autoblocage de la transmission.

Il existe deux façons différentes de vérifier si les signaux du capteur à effet Hall et leur traitement par l'EPOS4 permettent de déplacer l'arbre du moteur.

1.) Test à l'aide d'un oscilloscope

• Un oscilloscope avec au moins trois canaux est nécessaire.
• Fixez des têtes de sonde de signal entre chaque sortie de capteur Hall du moteur et le GND commun du capteur Hall.
• Tournez l'arbre du moteur (ou de l'engrenage) très lentement à la main. La séquence de motifs du capteur à effet Hall suivante (telle qu'elle est présentée dans le catalogue de Maxon) devrait alors être présente :
  
• Remarques :
  • Si un moteur à paires de pôles multiples (par exemple "EC-flat", "EC-i", "EC-4pole") est utilisé, la séquence complète ci-dessus sera présentée plusieurs fois en fonction du nombre de paires de pôles dans un tour mécanique de l'arbre du moteur.
    Exemple :
    Dans le cas d'un "EC-i 52" avec 8 paires de pôles, la séquence sera présente huit fois par tour mécanique de l'arbre du moteur.
  • S'il y a un réducteur, le rapport de transmission doit également être pris en compte pour déterminer le nombre de séquences par tour de l'arbre du réducteur.
    Exemple :
    "EC-i 52" avec 8 paires de pôles et un rapport de 12:1
    => La séquence sera présente 96 fois par tour mécanique de l'arbre de transmission.
• Une tension de signal entre 4.5 ... 5V sera typiquement mesurée dans le cas où les capteurs Hall sont alimentés par la sortie 5V de l'EPOS4.
  
  • Toute mesure de tension d'impulsion supérieure à 2,0 V est déjà correcte et considérée comme un signal " High " par l'EPOS4.
• Vérifiez les signaux directement à la sortie du capteur Hall du moteur et à l'extrémité du câble connecté à l'EPOS4 si possible. Il est alors possible de déterminer si les signaux du capteur à effet Hall du moteur ne sont pas corrects ou s'il y a un fil ou un contact cassé ou lâche dans le câble
  
  
• Analyse :
  
  • Si un (ou plusieurs) capteur(s) à effet Hall signale(nt) une tension permanente de 0V ou une tension permanente supérieure à 2V lorsque l'arbre du moteur tourne, le(s) capteur(s) à effet Hall correspondant(s) est (sont) endommagé(s). Dans le cas d'une tension permanente de 0V, une rupture de câble ou un mauvais contact de connecteur peut également être présent.
  • Si les signaux du capteur de Hall et la séquence des signaux du côté du moteur sont corrects, on peut supposer que les capteurs de Hall fonctionnent correctement.
  • Si les signaux du capteur Hall ne sont plus corrects à l'extrémité du câble de l'EPOS4, il faut envisager un défaut de câble.
  • Si les signaux et les changements de niveau sont présents pour chaque capteur à effet Hall à l'extrémité du câble, mais que la séquence des signaux n'est pas correcte, les lignes de signaux des capteurs à effet Hall ont probablement été interchangées au niveau du connecteur.
  • Si les signaux des capteurs à effet Hall et la séquence des signaux sont corrects à l'extrémité du câble au niveau de la connexion de l'EPOS4, il se peut que les entrées des capteurs à effet Hall de l'EPOS4 soient défectueuses. Si l'erreur se produit pendant le fonctionnement du moteur, des interférences électromagnétiques peuvent également être à l'origine de l'erreur.

2.) Test du "Data recorder" dans l'EPOS Studio

Si les signaux et le câblage du capteur à effet Hall semblent corrects d'après la tension mesurée par un oscilloscope, les signaux reçus par l'EPOS4 peuvent être vérifiés par le "Data recorder" d'EPOS Studio afin de déterminer si les entrées du capteur à effet Hall de l'EPOS4 sont endommagées et provoquent le message d'erreur.

• Vérifiez les états des signaux des capteurs Hall en sélectionnant les canaux suivants de l'" Data recorder " d'EPOS Studio :
  ​
  Remarque :
  En fonction de la vitesse à laquelle vous déplacez l'arbre du moteur, le " Sampling Time " doit être ajusté pour s'assurer que tout changement d'état du " Digital hall sensor pattern " est capturé.
  
  
• Désactivez l'étage de puissance et déplacez lentement l'arbre du moteur (ou du réducteur) à la main. Les valeurs enregistrées pour le "Digital hall sensor pattern" doivent varier entre 1 et 6 seulement. Toute autre valeur (par exemple 0 ou 7) signifie qu'il y a un dysfonctionnement des signaux du capteur Hall présents !
  
  
• Cliquez avec le bouton droit de la souris sur les graphiques arrêtés et activez le "Cursor" pour vérifier plus facilement la valeur de chaque état. La séquence des valeurs du "Digital hall sensor pattern" devrait ressembler à ceci de manière répétitive (en fonction du sens de rotation et vice versa) :
  5 -> 1 -> 3 -> 2 -> 6 -> 4 -> 5 -> 1 -> 3 -> 2 -> 6 -> 4 -> ....
  La " Position actual value " (valeur réelle de la position) change également en fonction du sens de rotation.
  
  
• Voici une capture d'écran du " Data Recorder " d'EPOS Studio basé sur un moteur EC (paire à 1 pôle) et le capteur Hall également utilisé pour le traitement des données de position (c.-à-d. sans codeur) :
  
  Remarques :
  
  • Dans la pièce jointe, vous trouverez le fichier d'enregistrement "Sample-Hallsensor-Recording.csv". Ce fichier peut être chargé dans l'enregistreur de données du studio EPOS. Les données graphiques contenues permettent de vérifier à l'aide du curseur à quoi devrait ressembler la séquence de signaux des valeurs du "Digital hall sensor pattern". La différence de durée des états est due au mouvement manuel moins continu de l'arbre du moteur et n'est pas pertinente.
    
  • En cas d'utilisation d'un moteur multipolaire ou d'un réducteur, la séquence de données se produit plusieurs fois par tour de l'arbre du moteur. L'arbre doit donc être tourné très lentement pour capturer tous les états du signal d'une séquence.
• Analyse :
  Si les valeurs des données du "Digital hall sensor pattern" ou leur séquence ne sont pas correctes, un défaut d'un ou de plusieurs capteurs à effet Hall ou une erreur de câblage est à l'origine de l'état d'erreur. Dans de très rares cas, un défaut des entrées du capteur Hall EPOS4 ou de l'alimentation 5V n'est pas à exclure.

  • Si une valeur "Digital hall sensor pattern" de 0 ou 7 apparaît sporadiquement, il est très probable qu'un capteur à effet Hall ne fonctionne pas ou qu'il y ait un défaut au niveau d'un câble de capteur à effet Hall.

  • Si une valeur "Digital hall sensor pattern" de 0 ou 7 apparaît en permanence, il y a généralement un défaut de tous les capteurs à effet Hall présents. Il est également possible que l'alimentation (5V, GND) des capteurs à effet Hall (-> câblage ?) soit défectueuse.

  • Si tous les signaux des capteurs à effet Hall sont correctement présents et changent lorsque l'arbre du moteur est tourné, mais que la séquence de valeurs du " Digital hall sensor pattern " n'est pas correcte, les broches de connexion des signaux des capteurs à effet Hall (H1, H2, H3) ont probablement été interchangées. Dans ce cas, il convient de vérifier à nouveau soigneusement l'affectation des broches et les couleurs des fils.

Conclusion et actions possibles

• Un "Hall sensor error" (0x7388) est presque toujours causée par des capteurs Hall endommagés. Il est également possible que l'entrée d'un capteur à effet Hall de l'EPOS4 soit endommagée, mais cela n'a pas été le cas pour tous les EPOS4 renvoyés et testés jusqu'à présent. C'est pourquoi il faut d'abord vérifier que les signaux des capteurs à effet Hall du moteur sont corrects.
• La mesure de la tension de sortie du capteur Hall à l'aide d'un oscilloscope (-> 1.) devrait permettre de déterminer si les capteurs Hall (ou le câblage) sont endommagés et si le message d'erreur de l'EPOS4 en est la cause.
  
  • Les capteurs à effet Hall ne peuvent être ni réparés ni remplacés. Cela signifie qu'en cas de combinaison de moteurs (avec réducteur et encodeur), seul le moteur complet peut être remplacé par le "Service and Repair Center" de maxon, mais pas les capteurs de Hall individuels. La question de savoir si le remplacement du moteur et la conservation de son réducteur et de son codeur valent la peine (et le coût) d'un point de vue commercial dépend de la durée d'utilisation du réducteur.
  • Parfois, il est plus rapide et même plus efficace de remplacer directement une combinaison de moteurs utilisée depuis longtemps par une combinaison de moteurs entièrement nouvelle.
• Le test effectué par le "Data Recorder" d'EPOS Studio (-> 2.) permet uniquement de vérifier si les capteurs à effet Hall sont présents et peuvent être traités correctement par l'EPOS4. Si la mesure d'un oscilloscope (-> 1.) a précédemment confirmé que les signaux et le câblage des capteurs à effet Hall sont corrects, il faut supposer que les entrées des capteurs à effet Hall de l'EPOS4 peuvent être endommagées si l'erreur "Hall sensor error" se produit même si l'étage de puissance est dans l'état "Disable" (c'est-à-dire qu'aucun EMI ne peut influencer la qualité des signaux des capteurs à effet Hall).
  
  • Si l'EPOS4 semble endommagé, il peut être réparé par le "Service and Repair Center" de maxon.
• L'organisation de vente locale de maxon ou votre partenaire local maxon fournira un numéro de dossier de retour et traitera le retour du site local de maxon au "Service and Repair Center" de maxon.

Remarques complémentaires :

Fonctionnement du moteur EC sans capteurs à effet Hall ?

Les capteurs à effet Hall sont nécessaires pour déterminer la position de l'arbre du moteur afin d'appliquer correctement la tension pour la commutation du bobinage. Les capteurs Hall sont également nécessaires si un encodeur incrémental est présent pour déterminer la position initiale de l'arbre du moteur au démarrage du moteur après la mise sous tension de l'EPOS4 ou une réinitialisation. Vous pouvez trouver plus d'informations sur ce sujet dans le document suivant du Centre de Support :
-> EPOS4 : Sensors & start procedure of sinusoidal commutation..

Il est tout à fait possible de faire fonctionner un moteur EC sans capteurs Hall avec un EPOS4 si un codeur absolu SSI est monté sur l'arbre du moteur. La position de l'arbre du moteur et la commutation correcte du moteur peuvent être identifiées sur la base des données absolues monotour du SSI et de sa position de montage définie (-> valeur de décalage de la commutation) sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des capteurs à effet Hall.

Référence croisée :

• Vous trouverez un résumé de tous les états d'erreur EPOS4 et de leurs causes possibles dans le chapitre "7 Error Handling" de l' "EPOS4 Firmware Specification".
• Vous trouverez des indications générales sur la manière de récupérer le code d'erreur dans le cas d'un esclave EtherCAT (par exemple, le type de produit EPOS4 EtherCAT) dans le document suivant du Centre de support :
  -> EPOS4 / IDX EtherCAT : Quel objet contient les codes d'erreur ?