Commande moteur Brushless

[inviteb61e4847]

Bonjour,

Étant apprenti en électronique, l'on m'a demandé de faire un projet. Passionné par les models réduits et l'aéronautique,je décide donc de faire un hélicoptère qui "s'en fiche" un peu des contraintes mécaniques(j'aime pas ça). J'ai trouvé un hélicoptère qui se fait appeler le quadricoptère.

J'ai déjà pas mal d'informations sur les types de batteries, les moteurs, le microcontrôleur(ATmega32),les capteurs, la communication, mais pas tellement sur les circuits que tout le monde peut acheter pour pas très cher, les contrôleurs Brushless.

C'est sur ces circuits que je veux commencer, car il faut savoir faire tourner les moteur pour décoller . Je ne veux pas acheter un contrôleur, car je n'ai pas le droit, et oui, mon maître d'apprentissage ne veux pas !

Si vous avez des informations utiles, merci de poster .

Weldod
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[ftorama]

Si tu n'as pas le droit d'acheter un contrôleur tout fait, je doute que tu aies alors le droit de venir chercher les infos sur un forum.

Tous les constructeurs de microcontrôleurs proposent des algos de pilotage de moteurs Brushless. A toi de voir lequel te convient le mieux selon les outils à disposition, tes connaissances, et l'envie du responsable de prendre telle ou telle marque.

Il existe aussi des circuits dédiés, comme chez Allegro par exemple, mais ça risque d'être trop facile selon ton maître de stage

[inviteb61e4847]

Si tu n'as pas le droit d'acheter un contrôleur tout fait, je doute que tu aies alors le droit de venir chercher les infos sur un forum.

Il m'as dis que j'avais le droit de prendre des informations sur le fonctionnement, excuse moi si j'ai mal formulé ma demande, je ne suis pas intéressé par un schéma tout fait, mais par une sorte de schéma bloc avec le type de signaux, par exemple : signal de commande ou de détection de position etc etc. Si je le voulais, je pourrait trouver des circuits et les recopier, mais cela ne m'intéresse pas, j'aimerai comprendre pourquoi et comment on commande les moteur ainsi ou ainsi.

Merci

Weldod

[Orphée]

j'aimerai comprendre pourquoi et comment on commande les moteur ainsi ou ainsi.

On utilise des moteurs brushless (=sans balais) parce qu'il y a un échauffement et des parasites générés par un moteur à balais traditionnel.
En effet, dans un système traditionnel, c'est la position mécanique du rotor de moteur qui va définir le sens du courant -donc le sens magnétique- responsable du prochain mouvement du moteur. Les bobinages sont alors placés sur l'axe du moteur.
L'avantage est que c'est fort simple, le désavantage est qu'il y a des contacts mécaniques donc une usure , une résistance, des étincelles ...

Le moteur brushless est un moteur "traditionnel inversé". Les bobinages sont placés sur la partie fixe et les aimants sur l'axe.
On remplace alors la commutation mécanique pour inverser le champ magnétique par une partie électronique qui va se charger d'alterner le courant dans les bobinages (pour inverser le champ magnétique produit). Le gros avantage est qu'on obtient des moteurs qui chauffent moins et vieillissent donc mieux.
Leur rendement n'est pas forcément meilleur pour autant car le contrôleur consomme ce qui fait que, par exemple, certains moteurs à balais (moteur Agni) sont plus efficaces que leurs équivalents brushless mais, à prix égal, un ensemble brushless est plus intéressant en matière d'efficacité et de fiabilité.

La difficulté de réaliser soi-même un contrôleur brushless n'est pas négligeable: le but est de commander rapidement des bobines. Les bobines engendrent des surtensions, il faut une "gestion du temps" et tout cela va influencer sur la perte d'énergie (donc la fiabilité) ... contrairement à un moteur classique qui pourra être commandé par "valeur moyenne".

[A voir en vidéo sur Futura]

[Orphée]

Tiens, pour ceux qui ne connaitraient pas

http://www.egrandprix.com/news.php?id=13

(mon blog: www.motoelectrique.unblog.fr )

[inviteb61e4847]

La difficulté de réaliser soi-même un contrôleur brushless n'est pas négligeable: le but est de commander rapidement des bobines. Les bobines engendrent des surtensions, il faut une "gestion du temps" et tout cela va influencer sur la perte d'énergie (donc la fiabilité) ... contrairement à un moteur classique qui pourra être commandé par "valeur moyenne".

Bonjour Orphée,

merci pour ces explications, maintenant, une question me trotte dans la tête.

Comment savoir si le pas du moteur est fait ? Imaginons qu'un micro contrôleur ordonne, pour mon cas, à l'hélice de tourner d'un 6ème de tour. Si le moteur ne suis pas et que le micro donne le pas suivant, le moteur va chauffer voir s'endommager non ?

Alors quelle serai la technique pour voir que le moteur est à la bonne position pour lui dire de tourner d'un pas ?

Merci pour le lien de ton blog , je vais de ce pas naviguer et apprendre,

A+

Weldod

[ftorama]

Bonjour Orphée,

merci pour ces explications, maintenant, une question me trotte dans la tête.

Comment savoir si le pas du moteur est fait ? Imaginons qu'un micro contrôleur ordonne, pour mon cas, à l'hélice de tourner d'un 6ème de tour. Si le moteur ne suis pas et que le micro donne le pas suivant, le moteur va chauffer voir s'endommager non ?

Alors quelle serai la technique pour voir que le moteur est à la bonne position pour lui dire de tourner d'un pas ?

Merci pour le lien de ton blog , je vais de ce pas naviguer et apprendre,

A+

Weldod

Il existe deux méthodes principales de commande d'un moteur Brushless, avec sensor ou sensorless

en mode sensor, on utilise des capteurs à effet Hall qui indiquent la position du moteur et permettent de synchroniser l'alimentation des enroulements.

En mode sensorless, on alimente deux enroulements et on mesure la tension induite sur le troisième.

Tiens un bon point de départ, avec des exemples:
http://www.atmel.com/products/AVR/mc...?family_id=607

[Orphée]

ftorama a donné la bonne réponse.

ceci dit, dans le cas des avions ou hélicoptères électriques (modelisme), on n'utilise pas de capteur de position à ma connaissance.
Donc, effectivement, si le moteur ne tourne pas on aura en pratique une sorte de vibration sans rotation et le moteur va chauffer, voire brûler.
C'est pourquoi il ne me semble pas évident de se lancer dans ce genre de projet sans recopier ce qui est déjà fait.

Pour les hélicoptères il faut également une puissance de sortie respectable avec des crêtes importantes et je ne parle même pas des risques importants en vol car, ici, on ne plane pas si ça lâche

[ftorama]

ftorama a donné la bonne réponse.

ceci dit, dans le cas des avions ou hélicoptères électriques (modelisme), on n'utilise pas de capteur de position à ma connaissance.

A ma connaissance non plus; d'ailleurs le mode sensorless est plus adapté aux grandes vitesses. Qui plus est, les moteurs Brushless de modélisme n'ont que 3 fils et non 6 ou plus.

Donc, effectivement, si le moteur ne tourne pas on aura en pratique une sorte de vibration sans rotation et le moteur va chauffer, voire brûler.

Sur un hélico, je fais des tests en débranchant une phase (histoire de pas me faire couper un doigt). Ça vibre effectivement, mais ça ne chauffe pas .

C'est pourquoi il ne me semble pas évident de se lancer dans ce genre de projet sans recopier ce qui est déjà fait.

Il faut déjà connaitre la théorie. C'est sur qu'on se lance pas dans le brushless à l'aventure. Perso, je ne m'y suis pas encore risqué "from scratch".

Pour les hélicoptères il faut également une puissance de sortie respectable avec des crêtes importantes et je ne parle même pas des risques importants en vol car, ici, on ne plane pas si ça lâche

Je n'ai encore eu l'occasion de tester (et tant mieux) mais je crois qu'on peut sauver un hélico en le mettant en auto-rotation par coupure du gyro ou poussée à fond du levier de rotation. Je ne sais plus exactement.

Par contre, pour un quadri, je ne connais pas de procédure de secours. Si un moteur lâche, on doit pouvoir couper son collègue (celui à l'opposé) pour éviter le retournement puis baisser les gaz pour faire descendre l'engin. Maintenant, il faut avoir le temps de faire la manip

[Orphée]

Je n'ai encore eu l'occasion de tester (et tant mieux) mais je crois qu'on peut sauver un hélico en le mettant en auto-rotation par coupure du gyro ou poussée à fond du levier de rotation. Je ne sais plus exactement.

Heu ... effectivement ... "on peut" ... mais c'est pas garanti et surtout il vaut mieux être un expert du pilotage d'hélico !
Personnellement le stress me suffit déjà pour faire des conneries alors ...

Pour en revenir au brushless, si le contrôleur est bien conçu il va effectivement limiter la casse seulement le problème est que, même fabriqué par des sociétés spécialisées, il n'est pas si rare que ça de voir que ça lâche. C'est pourquoi j'insiste sur le fait que ça me paraît une entreprise périlleuse de se lancer là dedans. C'est beaucoup plus technique qu'il n''y parait.
Tiens, juste pour l'anecdote, le premier contrôleur brushless que j'ai utilisé pour ma moto a tenu quelques jours. En fait il a tenu le temps où je l'ai utilisé et à lâché dans les premières secondes où j'ai voulu prêter ma machine. C'est fréquemment ça le problème: ça marche très bien si ... et pourtant c'était pas un contrôleur à 2 centimes.

Mais il n'empêche que je préfère mille fois le brushless car, globalement, ça chauffe peu et c'est plutôt fiable.

[Ouk A Passi]

Bonjour,

Je ne veux pas acheter un contrôleur, car je n'ai pas le droit, et oui, mon maître d'apprentissage ne veux pas !

Il a sans doute raison.
Tu pourras ainsi découvrir les joies (et les peines) de la génération d'un courant alternatif pseudo-triphasé à partir d'une batterie.

[gedonet]

Bonjour
La page d'une personne qui a realisé un controleur brushless avec un PIC16F628 (il y a pas mal d'explications sur le fonctionnement): http://silicium628.chez-alice.fr/var...brushless.html , ensuite l'auteur est passé sur ATmega: http://silicium628.chez-alice.fr/ele...ga/variat4.htm
Gilles

[inviteb61e4847]

ftorama a donné la bonne réponse.

Donc, effectivement, si le moteur ne tourne pas on aura en pratique une sorte de vibration sans rotation et le moteur va chauffer, voire brûler.
C'est pourquoi il ne me semble pas évident de se lancer dans ce genre de projet sans recopier ce qui est déjà fait.

Bonjour,

Je ne veux pas être rêveur, mais immaginons que je n'aie pas de limitte de budjet. Le fait de brûler des moteur, on s'en fiche. Selon toi, le meilleur capteur de position, c'est l'induction, sur un moteur à trois fils, sur la patte "non utilisée" ?

Merci

A+

[inviteb61e4847]

Bonjour
La page d'une personne qui a realisé un controleur brushless avec un PIC16F628 (il y a pas mal d'explications sur le fonctionnement): http://silicium628.chez-alice.fr/var...brushless.html , ensuite l'auteur est passé sur ATmega: http://silicium628.chez-alice.fr/ele...ga/variat4.htm
Gilles

Bonjour,

Merci, j'étudierai le schéma, c'est à peu près ce que je voulais, juste un peu bricolage !

A+

Weldod

[inviteb61e4847]

Bonjour,


Il a sans doute raison.
Tu pourras ainsi découvrir les joies (et les peines) de la génération d'un courant alternatif pseudo-triphasé à partir d'une batterie.

Bonjour,

merci pour le lien, je vais voir et essayer de comprendre

A+

Weldod

[inviteb61e4847]

Bonjour tout le monde,

D'abord merci de vos info ! Si vous avez des autres infos, merci de les poster, tout sera bien venu !

Merci à tous, Orphée et ftorama en particulier pour le partage de connaissance, si vous ttrouvez autre choses, postez, tout sera lu et répondu au plus vite

Au dernières news, on a le droit de commander un controleur tout fais, mais juste pour l'etudier. Le projet va avancer....

Merci,

Weldod

[Ouk A Passi]

Bonjour,

Ne le prenez pas mal, mais je réagis à:

Je ne veux pas être rêveur, mais immaginons que je n'aie pas de limite de budjet. Le fait de brûler des moteur, on s'en fiche.

Imaginons que le budget soit illimité.
Est-ce une raison de "cramer" un moteur

Faux problème!

En théorie, il n'y a pas de limite d'utilisation d'un moteur s'il est correctement dimensionné pour l'usage prévu.

La seule limite, devrais-je dire, est la capacité de ce moteur à évacuer les calories.

Dans votre cas, et si j'ai bien compris (il m'arrive bien souvent de me tromper), vous souhaitez réaliser un quadricoptère.

Le défi, tel que je l'entend, concerne surtout l'aspect logiciel (Amtel + gyroscopes + eventuellement accéleromètres, mais il est sans doute possible de s'en passer).
Je vois donc surtout et avant tout du calcul.


De mon humble point de vue, le dimensionnement du moteur est relativement () aisé:
Admettons que vous ayez calculé vos besoins en puissnce pour maintenir votre maquette en l'air, mettons 200 à 300 Watt par kg.
Vous avez quatre moteurs, ce qui vous donne la puissance unitaire.

"Oui mais ...", comme dit toujours ma petite nièce, vous aurez sans doute besoin d'un surcroît de puissance sur l'un des moteurs quand votre engin va "glisser" dangereusement d'un côté.

Kasla -n'tienn, j' vais mettre un moteur plus puissant!

Erreur, car
1/ ça coûte plus cher et surtout, c'est plus lourd,
2/ le moteur défini précédemment est sans doute en mesure de fournir le surcroit de puissance pendant quelques (même pas dizaines de) secondes afin de stabiliser le quadricoptère.

J'ai bien noté que le titre du thread était "Commande moteur (Brushless)".
Cependant, je souhaitais attirer votre attention sur les courbes caractéristiques (puissance, couple, rendement d'un moteur)

Si votre budget pouvait être illimité, achetez une pince ampèremétrique qui vous dira si vous avez correctement dimensionné vos hélices (diamètre, pas).

En ce qui concerne le controleur pour moteur brusless, le fait de choisir pour le triple pont en H des mosfet 10 ampères ou des 40 ampères n'est pas réellement une affaire de budget.

En résumé:
-- comprendre au préalable les paramètres essentiels d'un moteur,
-- ensuite et surtout, comment gérer la programmation du quadricoptère (c'est déjà trappu de maintenir en équilibre une maquette de Segway(R), alors en 3D, bon courage).

[inviteb61e4847]

Bonjour,

Ne le prenez pas mal, mais je réagis à:
Imaginons que le budget soit illimité.
Est-ce une raison de "cramer" un moteur

Bonjour,

Souvent, c'est en "cramant" des composant que l'on comprend comment ils fonctionnent Combien de transistors avons nous pu cramer avant de comprendre réellement comment fonctionne t'il ? :P

Si votre budget pouvait être illimité, achetez une pince ampèremétrique qui vous dira si vous avez correctement dimensionné vos hélices (diamètre, pas).

J'en ai déjà une et c'est une bonne idée, merci

Le défi, tel que je l'entend, concerne surtout l'aspect logiciel (Amtel + gyroscopes + eventuellement accéleromètres, mais il est sans doute possible de s'en passer).

Je n'en suis malheureusement pas encore à cet étape qui je le sais, sera un grand défi de programation, mon but est maintenant de faire ce contrôleur, en sachant qu'il est fiable, qu'il fasse "se que je lui demande" je ne suis pas encore dans la phase d'essai en vol, le rendement de cela, je m'en occupe que très peu pour l'instant

En ce qui concerne le controleur pour moteur brusless, le fait de choisir pour le triple pont en H des mosfet 10 ampères ou des 40 ampères n'est pas réellement une affaire de budget.

Et justement, il faut quelque chose que les commande et les teste non ?


Merci de votre intérêt pour ce projet bien ambitieux, j'attends des réponses de cotre pars, qui seront, j'en suis sur de très bons conseils

Merci

A+

[Kissagogo27]

bjr, si je comprend bien le raisonnement par l'absurde, c'est en ayant un accident de voiture qu'ont sait si l'airbag fonctionne , ou les ceintures, ou si on résiste assez bien a la compression du volant dans la cage thoracique ...

certes il arrive qu'ont grille des composants, mais en faire une règle en électronique, c'est pousser pépé dans les ronces

en plus je suppose que l'on parle de petites puissances ... heureusement qu' EDF ou la SNCF n'expérimente pas ce cette manière ..

maintenant avec ce quadricoptère, griller un moteur ce n'est pas rien, toute la chaine de puissance va certainement mal prendre cet incident ...
moteur > commande de puissance > batterie ...

je rajoute pour la peine le coût d'un extincteur ... ça peut toujours servir

[inviteb61e4847]

bjr, si je comprend bien le raisonnement par l'absurde, c'est en ayant un accident de voiture qu'ont sait si l'airbag fonctionne , ou les ceintures, ou si on résiste assez bien a la compression du volant dans la cage thoracique ...

certes il arrive qu'ont grille des composants, mais en faire une règle en électronique, c'est pousser pépé dans les ronces

en plus je suppose que l'on parle de petites puissances ... heureusement qu' EDF ou la SNCF n'expérimente pas ce cette manière ..

maintenant avec ce quadricoptère, griller un moteur ce n'est pas rien, toute la chaine de puissance va certainement mal prendre cet incident ...
moteur > commande de puissance > batterie ...

je rajoute pour la peine le coût d'un extincteur ... ça peut toujours servir

Salut,

Ok ok ok oubliez le fait que j'ai dis que l'on s'en fiche si le moteur grille, je veux juste dire que je serai pas désespéré s'il grille :P Tant que je comprend pourquoi ! C'est pour cela que j'aimerai comprendre le fonctionnement complet de ces moteur et surtout de ces contrôleurs

A+

Weldod

[Ouk A Passi]

Bonjour,

Tu aurais pu le dire tout de suite:

C'est pour cela que j'aimerai comprendre le fonctionnement complet de ces moteur et surtout de ces contrôleurs

N'importe quel moteur de recherche peut te renseigner.

Ce sont de moteurs synchrones alimenté par un courant triphasé à fréquence variable.

D'autres liens ici, ou là, ou encore de ce côté et encore un autre lien.

En ce qui concerne l'alimentation de ces moteurs, voici de quoi déblayer le terrain ici et là.

[inviteb61e4847]

Bonjour,

Tu aurais pu le dire tout de suite:

N'importe quel moteur de recherche peut te renseigner.

Ce sont de moteurs synchrones alimenté par un courant triphasé à fréquence variable.

D'autres liens ici, ou là, ou encore de ce côté et encore un autre lien.

En ce qui concerne l'alimentation de ces moteurs, voici de quoi déblayer le terrain ici et là.

Salut,

Merci pour ces liens, cest exactement tout ce qu'il me fallais, je vais pouvoir me lancer dans cela, à la prochain

Merci !

Weldod