L'anti-plongée expliquée : pourquoi les torches s'écrasent sur les trous et comment l'éviter

Demandez à n’importe quel possesseur de table plasma DIY quel a été son pire crash, et il y a de fortes chances que l’histoire implique un trou. Pas un crash dans un trou — un crash à cause d’un trou. La torche traverse un vide qu’elle a découpé dix secondes plus tôt, le contrôleur fait exactement ce pour quoi il a été conçu, et une demi-seconde plus tard votre torche est plantée dans la pièce.

Ce mode de défaillance a un nom — la plongée — et la logique qui l’empêche s’appelle l’anti-plongée (anti-dive en anglais). C’est la fonctionnalité la plus importante d’un contrôleur de hauteur de torche, et la moins bien comprise. Réparons ça.

La physique : pourquoi la tension vous ment

Un THC suit la hauteur de la tôle en lisant la tension d’arc. Plus d’écart, plus de tension : le contrôleur poursuit donc une consigne — trop de tension, on descend ; pas assez, on monte. Simple et efficace — tant que la relation entre tension et hauteur tient.

Imaginez maintenant l’arc traversant un trou. Le jet plasma continue de conduire — c’est une colonne supersonique de gaz ionisé, il n’a pas besoin de métal directement sous la buse. Mais la racine de l’arc doit voyager beaucoup plus loin pour trouver du métal : en bas du trou, latéralement vers ses parois, ou de l’autre côté du bord. Chemin d’arc plus long, résistance plus élevée, tension plus haute.

Votre contrôleur voit ce pic de tension et tire la seule conclusion que sa logique autorise : la tôle s’est affaissée, je dois descendre. Il enfonce l’axe Z à pleine vitesse. La tôle, bien sûr, n’a pas bougé — elle est juste là, de l’autre côté du trou, prête à rencontrer votre buse à 200 mm/s.

Ça, c’est une plongée. Un bon jour, ça coûte une buse. Un mauvais jour, une torche, une tôle, ou la proximité de vos doigts avec tout ça.

Pourquoi les rustines naïves ne marchent pas

Tous les concepteurs de THC traversent les mêmes étapes de deuil avec l’anti-plongée :

« Baissons simplement la vitesse de correction. » La plongée est plus lente, mais toutes les corrections légitimes aussi. Sur tôle voilée, la torche ne suit plus et la qualité de coupe meurt. Vous avez échangé des crashs contre des scories.

« Ignorons les corrections au-dessus d’un seuil de tension. » Mieux — mais une grosse tôle voilée peut légitimement dépasser votre seuil, et voilà le THC gelé exactement au moment où vous en avez le plus besoin.

« Mettons le THC en pause dans les angles. » Utile contre les ralentissements en croisement de sillon, mais ne fait rien pour les trous en ligne droite.

Le problème fondamental : la tension seule ne peut pas vous dire pourquoi elle a grimpé. Un vide et une tôle qui s’affaisse réellement peuvent produire des relevés identiques. Toute solution robuste doit intégrer plus d’information.

L’approche de SmartTHC

SmartTHC utilise plusieurs couches, parce qu’en atelier, les défenses monocouches finissent percées :

1. Double filtrage de tension. Le firmware maintient deux vues de la tension d’arc : une EMA rapide (moyenne mobile exponentielle) qui alimente le PID pour un suivi réactif, et une moyenne lente sur 200 échantillons qui représente la tension de coupe « normale ». Le signal rapide réagit ; le signal lent se souvient.

2. Un état anti-plongée explicite. Quand la tension rapide grimpe bien au-dessus de la référence lente — la signature d’un vide — le contrôleur ne se contente pas de geler. Il déclenche une remontée Z active : une rétraction rapide et paramétrable, 3 mm en environ 120 ms par défaut. La torche saute par-dessus le vide au lieu de faire une pause en espérant. Quand la tension revient à la normale, le contrôle de hauteur reprend.

J’ai choisi une remontée active plutôt qu’un simple gel après un incident de trop où « gelé » n’était toujours pas assez haut pour une pièce gondolée qui attendait de l’autre côté. Explicite vaut mieux qu’implicite — vous pouvez régler la hauteur et la vitesse de la remontée, et vous pouvez la regarder fonctionner.

3. Conditionnement au mouvement. Le THC ne s’active que quand la table se déplace réellement à vitesse de coupe. Ça élimine toute une classe de faux déclenchements pendant le perçage et l’entrée de matière, où la tension est instable par nature. Un pic de tension à l’arrêt après perçage, ce n’est pas un trou — c’est juste la physique qui se stabilise.

4. Filtrage conditionné à l’arc. La moyenne de référence lente ne se met à jour que quand l’arc est confirmé stable. Les transitoires du perçage, du transfert d’arc et des vides ne contaminent jamais la ligne de base sur laquelle l’anti-plongée compare.

Régler l’anti-plongée en pratique

À la sortie de la boîte, les réglages par défaut sont volontairement conservateurs. Sur votre établi, avant toute vraie découpe, vérifiez le comportement : faites grimper la tension d’entrée (une alim de labo à travers le diviseur fait très bien l’affaire) et confirmez que l’axe Z monte — dans le bon sens, d’à peu près la hauteur configurée. Cette vérification prend deux minutes et elle est non négociable : une anti-plongée inversée ne sauve pas les torches, elle les enfonce dans la tôle.

Sur de vraies découpes, surveillez le log série. SmartTHC émet des lignes d’état structurées en key=value et un événement quand l’anti-plongée se déclenche. Si ça tire en permanence sur de la tôle propre, votre seuil est trop serré ou votre filtre de référence n’est pas stabilisé. Si rien ne se déclenche sur des vides évidents, desserrez. Réglez sur de la chute avant de faire confiance sur un job payé.

En résumé

Le contrôle de hauteur vous donne de belles découpes. L’anti-plongée vous permet d’être encore en activité pour en profiter. Quand vous évaluez un THC — boîtier commercial, setup LinuxCNC ou projet DIY — la première question ne devrait pas être « quelle est la vitesse du PID » mais « que fait-il exactement quand l’arc traverse un trou ? » Si la réponse est vague, l’espérance de vie de votre torche l’est aussi.

Toute la logique anti-plongée de SmartTHC est open source, documentée et réglable depuis le menu LCD ou la console série. Le guide de construction détaille le câblage, la procédure de test sur établi et la méthode de réglage, étape par étape — pour que votre prochain passage de trou soit un non-événement au lieu d’une facture de réparation.