Moteur à balais, électronique de contrôle et courant de démarrage/butée

[alfc]

Bonjour à tous,

et meilleurs vœux 2018 tout d'abord!

J'utilise un moteur à balais pour faire la fermeture et l'ouverture d'un plateau. Soit le plateau est en butée sur son siège (fermeture), soit il est en mouvement (en train de se fermé ou de s'ouvrir), soit totalement ouvert.

Le moteur est dimensionné par la mécanique et est donc donné.

Le courant de démarrage (ou courant d'appel) est de très élevé, de l'ordre de 50A, alors que je suis limité par 5A sur ma ligne 28VDC
Le courant de blocage ou de butée est également très élevé, du même ordre de grandeur.

Je recherche des solutions pour pallier à ces deux problèmes. Voici ce que j'ai pu trouvé sur le net:
1/ limiter le courant d'appel
1.1/ utiliser un PWM pour monter progressivement en tension
1.2/ utiliser des résistances avec des relais pilotés par des commandes (cf image1)

2/limiter le courant de butée
?
et c'est la que j'ai besoin de votre aide, quelles sont les solutions pour limiter le courant lorsque le plateau arrive en butée, sachant que j'ai besoin d'un fort couple à ce moment..


Merci d'avance
-----

[antek]

Si tu as besoin d'un fort couple au démarrage ou lors de l'arrivée en butée le pic de courant est incontournable.
Il faudrait la doc du moteur et les couples dont tu as besoin.

[nornand]

bjr, mise a part mettre en place un pack de batteries tampons qui serait capable de fournir ce surplus de courant. La solution est de mettre a niveau l'alimentation.

[bobflux]

Oui, c'est le courant qui donne le couple, donc si le couple dont tu as besoin nécessite un courant supérieur à ce que l'alim peut fournir, ça ne marchera pas ! La seule solution pour augmenter le couple sans augmenter le courant est mécanique (par exemple un réducteur).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

Il devrait être possible, sans trop de travail, de réaliser un convertisseur buck qui saura "transformer les volts de l'alimentation en ampères".
Il suffirait d'un contrôleur à hystérésis régulant sur une valeur de courant suffisante pour passer les points durs du montage à faible vitesse. Les phases à faible couple résistant se feraient alors à tension constante de 28 V (la régulation en courant étant alors dans les choux).
Je rate qqch ?

[alfc]

merci à tous pour vos réponses très intéressantes.
mes interrogations en gras
pour résumer:
- utiliser des batteries tampons
- utiliser un moyen mécanique par réducteur
- utiliser un moyen électronique

pour l'histoire du convertisseur buck, j'ai pas tout compris ^^.. disons pour moi un convertisseur buck te fais une baisse de tension par rapport à la tension de ref 28 VDC, et que si tu as un pilotage (c'est ton contrôleur hystérisis ?, tu as une data sheet ou un site pour pourrait m'expliquer?) quand tu arrives en butée, tu as I=(U_alim - U_fem)/R, U_fem diminue naturellement car il y a un blocage physique du plateau et si tu diminue U_alim grace au convertisseur buck alors tu diminue I...c'est bien ca?

concernant le réducteur, l'idée est de dimniuer la vitesse en sortie donc augmenter le couple post_reducteur et il faut choisir un moteur pour que naturellement à 28 VDC le couple de sortie donne un courant de blocage inférieur à ma valeur limite (par conception/choix du moteur on va dire).
-> ca veut dire que ma vitesse est diminuer pour l'actionnement globale? la vitesse de mouvement du plateau est réduite ?

merci encore

[bobflux]

Hmm, si le moteur a un courant de blocage de 50A sous 28V, en on va dire qu'il a une résistance de 0.56 ohms, mettons 0.7 ohms avec les fils, les MOSFETs, etc.

28V * 5A = 140W

à cette puissance dans 0.7 ohms on a un courant de 14A dans le moteur, c'est le maxi qu'on pourra avoir avec un hachage en ne dépassant pas 5A sur le 28V.

Question: ce courant donne-t-il un couple suffisant ?

[alfc]

hello bobflux,

je te joins un pdf avec les caractéristiques du moteur d'une part, et du réducteur d'autre part, qui ont servit au pré-dim. Pour ~1.6 A tu as le couple de ~7.9 Nm désiré (cf pt jaune de dimensionnement).
Tu n'étais pas loin du compte avec tes estimations..^^
Il va falloir que je change de moteur pour avoir le courant de butée=courant de démarrage = limite de la ligne 28 VDC = 7A ?

[bobflux]

Bon, tout ça c'est très bien, donc ton moteur délivre le couple max nécessaire (7.9 Nm) à un courant qui convient pour l'alim (1.6A, pour une alim de 5A) donc ton problème c'est juste de limiter le courant de démarrage pour éviter que l'alim se mette en sécurité...

Tu pourrais peut-être mettre un moteur plus petit, à voir en fonction du prix. Par exemple, le moteur a un couple au démarrage de 2 Nm et le réducteur un facteur de 186:1, ce qui veut dire que le couple maxi théorique en sortie du réducteur serait 186*2 = 372 Nm, or il est seulement de 8-10 Nm. J'en déduis que c'est la résistance des engrenages qui limite le couple, et pas le moteur lui-même. Avec un facteur de 186, pour avoir 7.9 Nm en sortie, un moteur avec un couple bien plus faible suffirait.

Par contre ton gros moteur a de la puissance. À 7.9 Nm et environ 25rpm en sortie (ton point de fonctionnement) la puissance mécanique en sortie est de 21W environ. Ton moteur peut fournir ça sans ralentir. Un moteur plus petit ne le pourrait pas. Donc, si le couple de 7.9Nm est nécessaire sur tout le trajet (et pas uniquement aux extrémités) tu ne peux pas choisir un moteur plus petit, à moins de faire comme les fabricants de perceuses chinois, et de mettre un moteur qui va surchauffer si ça dure trop longtemps...

Bref. C'est de toutes façons une bonne idée de mettre un circuit pour détecter le courant dans le moteur est trop important : cela permet de détecter un blocage avant la fin de course, toujours intéressant de ne pas péter le réducteur ou écraser quelque chose si un objet quelconque bloque le trajet du bazar.

Est-ce que ce bazar est contrôlé par un microcontrôleur qu'on pourrait programmer pour réaliser le truc, ou bien tu pars d'une page blanche ?

[alfc]

Tu pourrais peut-être mettre un moteur plus petit, à voir en fonction du prix. Par exemple, le moteur a un couple au démarrage de 2 Nm et le réducteur un facteur de 186:1, ce qui veut dire que le couple maxi théorique en sortie du réducteur serait 186*2 = 372 Nm, or il est seulement de 8-10 Nm. J'en déduis que c'est la résistance des engrenages qui limite le couple, et pas le moteur lui-même. Avec un facteur de 186, pour avoir 7.9 Nm en sortie, un moteur avec un couple bien plus faible suffirait.

ce n'est pas moi qui est fait le dimensionnement méca (je récupère un projet) mais je pense que la résistance des engrenages est prévue pour avoir une position bloquée quand le plateau se ferme, une force extérieure ne permet pas sa mise en mouvement.

Par contre ton gros moteur a de la puissance. À 7.9 Nm et environ 25rpm en sortie (ton point de fonctionnement) la puissance mécanique en sortie est de 21W environ. Ton moteur peut fournir ça sans ralentir. Un moteur plus petit ne le pourrait pas. Donc, si le couple de 7.9Nm est nécessaire sur tout le trajet (et pas uniquement aux extrémités) tu ne peux pas choisir un moteur plus petit, à moins de faire comme les fabricants de perceuses chinois, et de mettre un moteur qui va surchauffer si ça dure trop longtemps...

dis mois si je me trompe mais je pense procéder comme ca:
1. je pars de la limite max 5A ce qui fait approximative 5/10-20 = 0.5-0.25 A en courant nominale et 5A en courant de blocage
2. je trouve un moteur+réducteur qui me permette d'avoir le bon couple au moment du blocage & je vérifie qu'au courant nominale j'ai un couple et une vitesse qui me permette de manœuvrer avec une vitesse de plateau suffisante et une force pour contrer les efforts extérieurs

Bref. C'est de toutes façons une bonne idée de mettre un circuit pour détecter le courant dans le moteur est trop important : cela permet de détecter un blocage avant la fin de course, toujours intéressant de ne pas péter le réducteur ou écraser quelque chose si un objet quelconque bloque le trajet du bazar.

je me demandais si il ne fallait pas ajouter un limiteur de courant avec un petit driver de chez Texas Instrument du type "DRV8871 3.6-A Brushed DC Motor Driver With Internal Current Sense (PWM Control)
" http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8871.pdf il limite le courant à 3.6A

Est-ce que ce bazar est contrôlé par un microcontrôleur qu'on pourrait programmer pour réaliser le truc, ou bien tu pars d'une page blanche ?

non pas de mircocontroleur, et de base je ne voulais pas utiliser de microcontrôleur... l'idéal est uns solution avec une électronique passive ou trés simple et trés robuste à l'environnement..

merci BOBFLUX
A bientot

[alfc]

Bonjour,

Il devrait être possible, sans trop de travail, de réaliser un convertisseur buck qui saura "transformer les volts de l'alimentation en ampères".
Il suffirait d'un contrôleur à hystérésis régulant sur une valeur de courant suffisante pour passer les points durs du montage à faible vitesse. Les phases à faible couple résistant se feraient alors à tension constante de 28 V (la régulation en courant étant alors dans les choux).
Je rate qqch ?

j'ai pas tout compris ^^.. disons pour moi un convertisseur buck te fais une baisse de tension par rapport à la tension de ref 28 VDC, et que si tu as un pilotage (c'est ton contrôleur hystérisis ?, tu as une data sheet ou un site pour pourrait m'expliquer?) quand tu arrives en butée, tu as I=(U_alim - U_fem)/R, U_fem diminue naturellement car il y a un blocage physique du plateau et si tu diminue U_alim grace au convertisseur buck alors tu diminue I...c'est bien ca?

[bobflux]

> je trouve un moteur+réducteur qui me permette d'avoir le bon couple au moment du blocage & je vérifie qu'au courant nominale j'ai un couple et une vitesse qui me permette de manœuvrer avec une vitesse de plateau suffisante et une force pour contrer les efforts extérieurs

Oui c'est l'idée, si l'effort à fournir est seulement au moment du blocage (sur la fin) mais pas durant tout le déplacement alors un moteur plus petit devrait convenir.

Ton DRV8871 est une bonne idée, la limitation de courant devrait bien fonctionner. La résistance des MOSFETs est un peu élevée cependant, à 3.6A il va dissiper dans les 7W, ça va donc chauffer. Tu pourrais trouver un driver avec des MOSFETs internes plus balaises (RdsON plus faible).

http://www.ti.com/motor-drivers/brus.../products.html

Si tu classes par RdsON il y en a plusieurs en dessous de 200mOhms (c'est la somme des RdsON des 2 FETs donc ça permet de simplement calculer la dissipation dans le driver par R*I^2). Après, reste plus qu'à en trouver un en stock!

Ce n'est pas la peine d'utiliser un convertisseur buck, une commande du moteur avec limitation de courant est plus simple.

[alfc]

merci merci je vais regarder ça de près bobflux

A une prochaine fois pour d'autres discussions! merci a tous!

alfc