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Régulation de vitesse de moteur sans capteur



  1. #1
    rddt

    Régulation de vitesse de moteur sans capteur


    ------

    Bonjour a tous

    Je suis a la recherche d'un schéma qui gère la vitesse de rotation d'un moteur électrique (de type essuie glace) de façon a avoir le même nombre de tours a vide quand charge avec possibilité de varier sa vitesse de rotation avec un potentiomètre .
    Un peut comme un régulateur de vitesse d'automobile.
    Faut il monté une usine a gaz pour réalise ce genre de montage ou cela reste il assez simple.
    Je suis ouvert a toutes suggestions.
    Merci de votre aide.

    -----

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  3. #2
    Tropique

    Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    Pour éviter les complications d'un capteur et d'un vrai asservissement, il est possible d'ajouter une résistance négative à un variateur de base, de manière à rendre le moteur "parfait", et réduire les variations en/hors charge à très peu de chose.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  4. #3
    Tropique

    Re : Rech schéma pour un moteur élèctrique a vitesse de rotation constante

    Citation Envoyé par rddt Voir le message
    Peut tu développer, je te suis pas trop, merci

    En gros, quand le courant du moteur augmente, la tension du variateur augmente également d'une valeur suffisante pour compenser les pertes RI des enroulements.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  5. #4
    Antoane

    Re : Rech schéma pour un moteur élèctrique a vitesse de rotation constante

    Bonjour,
    Sans capteur de vitesse, j'aime beaucoup.

    Un tel essai de "résistance négative" à découpage ?
    Si quelqu'un a le courage de jeter un œil au synoptique en pièce jointe et de me donner son avis, ça me ferait grand plaisir.
    Ce n'est bien sûr qu'un schéma fonctionnel, pas destiné à être soudé ainsi !

    Ce qui me gêne, c'est que pour que w soit indépendant de Vcc, il faut g=~1, et du coup un k<0, il faut donc alimenter U1 avec un petit peu de tension négative (pas grand chose, mais un peu).
    De plus, j'aurais aimé avoir e référencé à la masse, mais il faudrait apparement un AOP de plus.
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    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  6. #5
    Tropique

    Re : Rech schéma pour un moteur élèctrique a vitesse de rotation constante

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Bonjour,
    Sans capteur de vitesse, j'aime beaucoup.

    Un tel essai de "résistance négative" à découpage ?
    Si quelqu'un a le courage de jeter un œil au synoptique en pièce jointe et de me donner son avis, ça me ferait grand plaisir.
    Ce n'est bien sûr qu'un schéma fonctionnel, pas destiné à être soudé ainsi !

    Ce qui me gêne, c'est que pour que w soit indépendant de Vcc, il faut g=~1, et du coup un k<0, il faut donc alimenter U1 avec un petit peu de tension négative (pas grand chose, mais un peu).
    De plus, j'aurais aimé avoir e référencé à la masse, mais il faudrait apparement un AOP de plus.
    A découpage, c'est évidemment le grand luxe, mais tu as compris le principe.

    Après, les difficultés que tu évoques sont surtout des détails pratiques et de la cuisine interne: la rampe peut attaquer l'entrée (-) du comparateur et avoir une tension plus faible pour augmenter le gain apparent du modulateur PWM, le shunt peut être mis dans le positif du moteur (c'est d'ailleurs pratiquement indispensable, pour que l'ampli différentiel ne voie pas une tension de mode commun trop démente), etc.
    Il ne faut pas grand chose de plus pour arriver à quelque chose de pratiquement fonctionnel.

    Avec le découpage, il faut choisir une fréquence suffisamment élevée pour rester toujours en régime continu, sinon la relation Umot=d*Vcc n'est plus respectée, ce qui perturbe la compensation.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Tropique

    Re : Rech schéma pour un moteur élèctrique a vitesse de rotation constante

    Citation Envoyé par rddt Voir le message


    Si j'ai bien compris c'est aussi la fonction du L272, ou je suis a coté de la plaque!
    Ce n'est pas uniquement sa fonction, c'est un ampli de puissance d'usage général, mais il peut être cablé de cette manière, comme dans la figure 12.

    Evidemment, c'est un circuit linéaire, et en plus il n' a pas assez de puissance pour un moteur d'essuie-glace, mais c'est le principe.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

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  10. #7
    Tropique

    Re : Rech schéma pour un moteur élèctrique a vitesse de rotation constante

    Si un système linéaire ne te dérange pas, tu peux faire un montage à résistance négative avec un AOP quelconque, qui n'a pas besoin d'être de puissance mais "gonflé" avec un gros darlington de puissance.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  11. #8
    Tropique

    Re : Rech schéma pour un moteur élèctrique a vitesse de rotation constante

    Citation Envoyé par rddt Voir le message
    Qu'entent tu par système linéaire, est-ce le temps de réponse entre le changement de régimes qui est plus ou moins long ou autre ??
    Linéaire veut dire que la puissance non utilisée est transformée en chaleur.

    Par contre, sur le plan vitesse, tu ne sais pas avoir plus rapide, le système travaille en boucle ouverte (sur le plan global en tous cas; il y a aussi une boucle électrique locale, mais dont le temps de réponse est négligeable).

    Avec un système asservi, tu gagneras en précision mais tu perdras en agilité.
    Il faut voir quelles sont tes priorités: un régime très précis ou des changements (ou des réactions aux changements) très rapides.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  12. #9
    Antoane

    Re : Rech schéma pour un moteur électrique à vitesse de rotation constante

    Antoane
    Désoler quand j'ai écrit le message je n'avait pas actualise ma page et vue qu'il y en avait une troisième.
    De toi a moi on a peut être des choses en commun, mais pas l'age.
    Pas de problème
    Je laisse Daudet te commenter son schéma.


    "Prenez du recul", disait ma prof de maths en terminale.
    J'avais tenté de faire le schéma à partir des équations, sans réfléchir. Bref, en oubliant que, comme disait l'autre, la nature nous a doté du meilleur outil : "LE CERVEAU" !
    Cuisine faite, le schéma en PJ me parait beaucoup mieux, des remarques ?
    Je vais tenter de transformer ça en un vrai schéma, soudable.

    __________________
    "Murphy était un optimiste."
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  13. #10
    Tropique

    Re : Rech schéma pour un moteur électrique à vitesse de rotation constante

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Cuisine faite, le schéma en PJ me parait beaucoup mieux, des remarques ?
    Ca commence à prendre forme. C'est bien d'avoir prévu un offset, mais en pratique il est probable que tu pourras t'en dispenser: nombre de comparateurs incluent le V- dans leur plage de mode commun.
    Maintenant que tu as une bonne structure de base, il ne reste plus qu'à l'habiller avec des composants réels.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  14. #11
    Antoane

    Re : Rech schéma pour un moteur électrique à vitesse de rotation constante

    Bonjour,
    De ce que que comprend du schéma d'Antoane (Merci au passage), est que Q1 doit être le transistor de puissance pour le moteur, qui est commander par le comparateur en question (cité plus haut) pour le reste??????????????? sauf la diode qui si je ne me trompe pas sert a sécurisé le montage.
    Non : Tu avais deux possibilités pour l'asservissement : avec capteur de vitesse ou sans capteur de vitesse (la résistance négative proposée par Tropique aux post 7 et 11). Tu as choisi la première option, j'ai pris la seconde, mes schémas n'ont donc rien à voir avec ce que te propose de faire Daudet.
    Peut-être d'ailleurs faudrait-il mieux ouvrir une nouvelle discution "régulation de vitesse de moteur sans capteur de vitesse" et y déplacer les messages s'y rapportant, pour chacun travailler de notre côté . Merci d'avance si un modérateur passe par là.
    Dernière modification par Antoane ; 18/08/2011 à 11h42.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  15. #12
    rddt

    Re : Rech schéma pour un moteur électrique à vitesse de rotation constante

    .
    Antoane

    Ok, je commençais a y perdre mon latin, si la discutions est ouvert dans un autre post je suivrai avec intérêt.

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  17. #13
    Tropique

    Re : Rech schéma pour un moteur électrique à vitesse de rotation constante

    Voila, les discussions sont scindées, j'espère que le forum ne va pas me jouer de mauvais tour.

    Le sujet initial se trouve ici:
    http://forums.futura-sciences.com/el...constante.html
    Dernière modification par Tropique ; 18/08/2011 à 14h05.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  18. #14
    Antoane

    Re : Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    Bonjour,
    Tout d'abord, merci Tropique d'avoir créé un nouveau sujet.
    Ensuite, désolé pour le manque de réactivité.

    En PJ un exemple de schéma :
    Le led fournie une "référence" de tension, U6 permet d'en prendre une partie ce qui donne la tension de consigne. Cette tension de consigne peut aussi provenir de Vin (j'aime bien avoir les deux possibilités, bien que la seconde soit probablement inutile ). l'ampli différentiel U2 sort une tension image du courant traversant le moteur. R3 sert de pull-down, permettant à la sortie de descendre jusqu'à 0V (ou presque). U5 sert de sommateur et apporte un gain à chacune des tensions d'entrée (comme indiqué sur la seconde PJ), c'est ce qui permet de fixer le gain k de la boucle de contre-réaction. Le montage autour de U1 constitue le générateur de rampes : on charge (constamment) C1 via R1 et (R2+R5+R4). Quand la tension aux bornes de C1 dépasse Vcc/5, on le décharge brusquement via R4, jusqu'à ce que sa tension tombe à... pas grand chose, c'est à dire environ Vcc/50. U4 (un LM319 sur mon prototype) sert de comparateur, le MAX5048 est un driver de MOSFET (http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX5048.pdf).

    J'ai câblé le tout et fais quelques tests : ça marche plus ou moins. On vois que le rapport cyclique augmente lorsqu'on freine l'axe du moteur, mais de là à dire qu'il y a régulation de la vitesse...

    Si j'ai bien compris : Si le gain de l'amplificateur est supérieur à la valeur idéale qui annule les pertes dans les enroulements, on part en saturation haute ; et si le gain est plus faible, on perd en qualité de régulation. Y-a-t-il moyen de faire se réguler k par lui-même à la valeur idéale ?

    Faut bien avouer que c'est assez contre-instinctif : si le courant augmente, pour correctement réguler, il faut augmenter le rapport cyclique, donc augmenter le courant. Et c'est supposé converger

    J'ai pas passé très longtemps sur le montage, je m'y remettrait plus en détail plus tard.
    Bonne nuit.


    PS : Le lien qu'avait proposé Rddt http://laurent.marie.pagesperso-oran...s/articmod.htm, en fonctionnement linéaire (faudra que j'y jette un œil).
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    Dernière modification par Antoane ; 23/08/2011 à 23h43.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  19. #15
    Antoane

    Re : Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    PS : on peut supprimer R1.
    Car R1>>R2+R4+R5 et qu'elles sont en parallèle pendant la charge.
    __________________
    "La Loi de Murphy s’applique à elle-même ; elle ne se vérifie que lorsqu’on ne s’y attend pas et inversement. "
    Dernière modification par Antoane ; 23/08/2011 à 23h48.

  20. #16
    Tropique

    Re : Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    Ton oscillateur me semble bizarre, j'ai l'impression que tu as fait une erreur sur ton schéma.


    D'autre part, je pense que le common mode d'entrée des LM311 ne descend pas à la masse.

    Ce sont de petits détails pratiques, par contre le principe est bon, même si c'est contre intuitif.
    Pour arriver à mieux se représenter le fonctionnement on peut se baser sur un schéma fonctionnel comme celui-ci:

    Les sources de tension sont supprimées pour l'analyse, et si on coupe le circuit en X, on peut regarder de combien une tension appliquée à la 0.65 ohm va se trouver amplifiée (ou atténuée) de l'autre côté du X: si c'est exactement égal à 1, cela signifie que la compenstion est idéale.

    Dans ce cas, avec P à mi-course, on est un peu au-dessus, ce qui est bon.

    Note qu'en général, il faut essayer de s'arranger pour découpler les contrôles: ici, quand tu modifies le réglage de compensation, tu modifies également la commande de vitesse.
    Il faudrait faire un sommateur qui permette l'indépendance.

    Si cela semble ne pas bien fonctionner, il peut y avoir plusieurs raisons:

    La valeur de résistance à prendre en compte doit être plus élevée que 0.65 ohm: il y aura diverses résistances additionnelles, comme celle du MOS, l'impédance des découplages, etc, qui vont augmenter cette valeur.
    En plus, la valeur dynamique va être différente de la valeur mesurée sur les enroulements, à cause de pertes et d'effets du second ordre.
    Il est possible aussi que la fréquence de découpe ne permette pas une ondulation négligeable du courant pendant la période, ce qui va perturber le fonctionnement.

    Enfin, sur un plan plus théorique, je me demande s'il n'y aurait pas une modification apparente de la fcém en fonction du rapport cyclique, à cause de la résistance.
    Il faudrait analyser cela en profondeur, il y a peut-être anguille sous roche.

    Pour avoir une compensation d'une précision optimale, la meilleure solution est d'utiliser un shunt en cuivre, ayant une constante de temps thermique comparable à celle du moteur: cela permet une compensation très "serrée" sans risque d'emballement à froid.

    Quand ce genre de système est bien ajusté, cela fonctionne très bien: il n'y a pas de variation perceptible dans une très large gamme de couple; avec le découpage, c'est probablement plus délicat à obtenir.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  21. #17
    Antoane

    Re : Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    L'oscillateur est bien faux, au temps pour moi. Celui en PJ doit être bon, je viens de le tester.

    En effet, le LM311 tolère des tensions d'entrés entre Vcc-1,2V et Vee+0,2V (typique, entre 0 et 80°C). http://www.national.com/ds/LM/LM311.pdf

    Ta PJ n'est pas passée.

    Le reste est bien reçu, merci.
    Images attachées Images attachées
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  22. #18
    Tropique

    Re : Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    L'oscillateur est bien faux, au temps pour moi. Celui en PJ doit être bon, je viens de le tester.Ta PJ n'est pas passée.
    Ton oscillateur doit travailler vers une dizaine de KHz, c'est peut-être un peu bas par rapport à l'inductance du moteur.

    Ta PJ n'est pas passée.
    Ca prouve au moins que le forum est égalitaire: il éjecte aussi les PJ des modérateurs.

    Je la resoumettrai ce soir, rappelle-moi si j'oublie
    Dernière modification par Tropique ; 25/08/2011 à 12h44.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

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  24. #19
    Antoane

    Re : Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    Ok, pour augmenter la fréquence de découpage. Quelle ondulation sur I est-ce qu'on peut tolérer ?

    ... et le LM358 n'accepte pas Vcc en entrée.
    Merci.

    PS : la PJ, please ?
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  25. #20
    Tropique

    Re : Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Ok, pour augmenter la fréquence de découpage. Quelle ondulation sur I est-ce qu'on peut tolérer ?
    Très bonne question, qui mérite certainement un examen approfondi, ce n'est pas trivial, et c'est aux rapports cycliques extrêmes que ça va se jouer, probablement surtout pour les faibles rapports cycliques.
    Je vais essayer de structurer un peu mes réflexions pour pouvoir donner une réponse pertinente.
    ... et le LM358 n'accepte pas Vcc en entrée.
    Merci.
    Ici, il ne verra pas le Vcc: ton inconscient a tout fait correctement, en mettant un différentiel qui va en même temps arranger les problèmes de mode commun avec ses diviseurs à résistances; bienvenue au club des A.A. (Analogist Anonymous), il y a deux places à prendre depuis la disparition de J Williams et R Pease

    PS : la PJ, please ?
    Voici:
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    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  26. #21
    Tropique

    Re : Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    Citation Envoyé par Tropique Voir le message
    Très bonne question, qui mérite certainement un examen approfondi, ce n'est pas trivial, et c'est aux rapports cycliques extrêmes que ça va se jouer, probablement surtout pour les faibles rapports cycliques.
    Je vais essayer de structurer un peu mes réflexions pour pouvoir donner une réponse pertinente.
    Quelques éléments de réponse: s'il y a une ondulation du courant, cela signfie que sa valeur rms et sa valeur moyenne vont différer.

    Pour un courant moyen égal (ce qui compte pour le moteur), une ondulation plus élevée va se traduire par une dissipation plus grande, ce qui équivaut à une augmentation apparente de la résistance de pertes.
    Cette augmentation est gênante (modérément) par elle même, elle va impacter le rendement, mais c'est surtout au niveau de la précision de la compensation qu'elle va se faire sentir: elle ne sera pas constante, va dépendre du rapport cyclique, de la fcém et donc en définitive du couple, ce qui signifie qu'il ne sera pas possible d'avoir une valeur optimale, et il faudra sous-compenser pour être sur de ne jamais risquer d'emballement.
    Cela va donc ruiner la qualité de la compensation, et cela doit être minimisé à tout prix.
    Dans ce cas ci, une valeur de 10% me semble un maximum.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  27. #22
    Antoane

    Re : Régulation de vitesse de moteur sans capteur

    C'est clair comme de l'eau de vie !

    Je reprendrai tout ça un peu plus tard. Je rentre en classes sous peu et risque de ne pouvoir titiller Hameg pendant le prochain mois.

    Merci beaucoup pour toutes les explications.

    __________________
    "Au fond... la musique si on la prend note par note c'est assez nul". Geluck

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