Augmenter intensité d'un signal analogique ?

[invite0738e37a]

Bonjour à tous,

Je suis nouveau sur ce forum, je me suis inscris pour améliorer mes connaissances en électronique car je suis une bille dans le domaine.
Je suis en ce moment confronté à un problème qui est le suivant :

J'aimerai augmenter l'intensité d'un signal analogique pour alimenter un moteur à courant continue et ainsi faire varier sa vitesse.
Le moteur fonctionne dans une plage de 0 - 10v et consomme au max 750mA.
Je dispose d'un signal de commande analogique 0-10v variant assez régulièrement et rapidement dans cette plage mais fournissant 25mA max.
Je souhaiterai donc faire une recopie de mon signal 0-10V et injecter le courant nécessaire au fonctionnement du moteur.
Je dispose d'une alimentation 24vdc 3A.

Est-ce qu'un simple transistor fera l'affaire ?

Merci et bonne année !
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[invitee05a3fcc]

Bonjour Monsieurchichi et bienvenue sur FUTURA

Est-ce qu'un simple transistor fera l'affaire ?

peut être ...
C'est quoi qui donne du 0/10V 25mA ?

Je dispose d'une alimentation 24vdc 3A.

15V 1A serait mieux

[invite0738e37a]

C'est une sortie analogique d'automate, signaux standard 0-10V ou 4-20mA.

[invitee05a3fcc]

Et tu es sûr qu'il peut sortir 25mA (dans la gamme 0/10V) ?
Tu tolères quelle erreur entre le signal de commande et la tension moteur ? Il y a une régulation (vitesse?) sur le moteur avec un capteur ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0738e37a]

Oui la sortie est limitée à 25mA, j'ai tout de même essayé de brancher le moteur en direct sur la sortie analogique et rien ne se passe. En général ce genre de signal est utilisé pour envoyer des consignes sur des variateurs de vitesse, afficheurs numérique, positionneurs de vannes de régulation etc... qui ne consomme pas grand chose.

Je n'ai pas besoin d'une grande précision une tolérance de 2-3 % est acceptable.

[invite0738e37a]

Il n'y a pas besoin de régulation de vitesse, donc pas de retour sur la vitesse du moteur.

[invitee05a3fcc]

Oui la sortie est limitée à 25mA,

C'est un maximum rating ou un garantie ? Il y a quoi de marqué dans la spécification ?

Je n'ai pas besoin d'une grande précision une tolérance de 2-3 % est acceptable.

Si tu mets un simple transistor, tu as un décalage de 0,6V entre la commande et le moteur (une consigne à 5V , te donne 4,4V sur le moteur)

[azad]

Bonjour….
Tu regardes dans le forum, tous les schémas traitants de l'alimentation d'un relai, tu en extrait l'étage de sortie (qui souvent se limite à une résistance et un transistor ) et tu transposes en remplaçant le relai par ton moteur.
Tu optes pour un transistor supportant 4 ou 5 A ( un darlington, fera l'affaire) avec un radiateur car il sera souvent en régime linéaire, donc chauffera.
Et ta sortie (0-10 25 mA) pourrait très bien attaquer un potentiomètre de 1K (si tu as un darlington) dont le curseur commande la base de ton transitor.
Tu peux mettre une diode aux bornes de ton moteur (cathode, vers le plus)

[invite0738e37a]

Donc si je branche mon signal 0-10 v en direct sur le transistor j'aurai un décalage dû à la chute de tension de celui-ci, le décalage sera t'il constant sur toute la plage ou proportionnel à la tension de commande?

J'ai joint un schéma mais je ne sais pas comment brancher le potar à mon signal 0-10v, en fait comment le brancher pour que ma tension analogique soit la consigne du potar (normalement appliquée manuellement en le tournant plus ou moins ?).

En tous cas merci pour votre aide.

[invitee05a3fcc]

Donc si je branche mon signal 0-10 v en direct sur le transistor j'aurai un décalage dû à la chute de tension de celui-ci, le décalage sera t'il constant sur toute la plage ou proportionnel à la tension de commande?

Il n'y a qu'a lire !

Si tu mets un simple transistor, tu as un décalage de 0,6V entre la commande et le moteur (une consigne à 5V , te donne 4,4V sur le moteur)

Faut te le chanter en Grégorien ?

[invite0738e37a]

Pourquoi pas ?

Je ne me contente pas de lire bêtement ce qu'on me raconte, j'essaye de comprendre, donc je demandai une simple confirmation.

Il y a des solutions déjà existantes pour ce genre d'application comme des isolateurs galvanique. Mais un peu cher à mon goût.
C'est pour cela que j'essaye de comprendre et de faire un montage "maison".

[azad]

Alors, une résistance de 470 ohm reliée d'un coté à la sortie 10V, et de l'autre à un potentiomètre de 1 k et l'autre patte du potentiomètre vers la masse à travers une 330 ohm. Avec ces valeurs, le potentiomètre au minimum ne devrait plus faire tourner le moteur.
Quand au curseur du potentiomètre tu le branche sur ta résistance de 1K (qui pourrait par ailleurs avoir une valeur un peu plus élevée (fonction du darlington utilisé)
L' émetteur du darlington peut être relié à la masse directement et le moteur inséré entre le +24 et le collecteur du transistor.
Par contre il semble impossible à priori, d'établir un lien entre la position du potentiomètre et la vitesse du moteur car ce rapport dépend beaucoup des variations de charge que subit le moteur.
Et en dépend aussi, et surtout, la puissance dissipée dans le transistor. (Radiateur sans doute utile)

[azad]

Flûte ! j'avais mal vu !
Il serait bon tout de même de réduire (via une régulation) la tension de 24V car pour le coup tu devra empêcher le transistor de saturer ce qui appliquerait 24V à ton moteur. Et sans cette diminution de la tension d'alimentation, il faut d'une part, revoir les valeurs du pont diviseur d'entrée et d'autre part accepter une grosse dissipation dans le transistor. L'idéal étant qu'il soit tout juste saturé quand le moteur "voit" sa tension nominale.

[invite0738e37a]

Merci pour ton aide sur le sujet !

Je vais me débrouiller pour avoir une alimentation 12vdc pour le moteur, cela simplifierai les choses.

Le schéma doit ressembler à ça si j'ai bien compris?

[trebor]

Pièce jointe 205898
Donc si je branche mon signal 0-10 v en direct sur le transistor j'aurai un décalage dû à la chute de tension de celui-ci, le décalage sera t'il constant sur toute la plage ou proportionnel à la tension de commande?

J'ai joint un schéma mais je ne sais pas comment brancher le potar à mon signal 0-10v, en fait comment le brancher pour que ma tension analogique soit la consigne du potar (normalement appliquée manuellement en le tournant plus ou moins ?).

En tous cas merci pour votre aide.

Bonjour,
La flèche du potentiomètre sur ton schéma doit être relié sur la base du transistor Darlington, la tension de 24 Volts est trop élevée, 12 volts serait parfait.

Car le transistor va chauffer énormément, il va devoir dissiper pour le moins 24 V - 8,5 V = 15,5 V sous un courant de 0,75 Ampère soit P = UxI > 11,6 Watts.

Et pour le plus 24 - 1 = 23 x 0,75 = 17,25 Watts.

La tension de sortie du transistor ( l'entrée du moteur ) ne sera jamais supérieur à 10 Volts - la chute de tension du transitor Darlington ( 0,6 x 2 = 1,2 Volts ) soit 8,5 Volt maximum lorsque le transistor sera saturé ( c'est-à-dire pour une tension et un courant de base suffisant ).

Un simple transistor ne provoque que 0,6 Volt de chute de tension lorsque le transistor est totalement saturé.

Bonne soirée

[invite0738e37a]

Tout n'est pas clair pour moi (désolé), lorsque le transistor est saturé il laisse passé entièrement les 12 v de l'alimentation moins la chute de tension soit 12 v -1,2 v =10,8 v et non les 10 v du signal de commande ?

La tension de commande des transistors est standardisée ? car je ne comprend pas la résistance de 470 ohm, lorsque je calcul je trouve une tension de 6,8 V à la base du transistor pour un signal de 10 v.

[azad]

Voilà, sauf que comme le dit trebor, il ne faut pas relier le curseur du potentiomètre à l' extrémité supérieure du potentiomètre, car d'une part, tu vas avoir une consommation inutile sur ton port 10V analogique et d'autre part tu modifies le pont diviseur. Par contre entre le curseur du potentiomètre et la base du transistor une 1K serait bienvenue. Les deux 0V doivent être reliés ensemble.
Une alim 12V ferait bien mieux l'affaire en effet .

[azad]

En effet. Il n'est pas nécessaire d'appliquer les 10V directement à la base.
En fait tu peux oublier l'existence de cette tension de commande : ce n'est pas elle qui fait tourner ton moteur, il ne faut plus que considérer l'alimentation du moteur (24V) et le transistor qui lui agit comme une résistance en série avec cette source de tension. C'est pourquoi une alimentation à 12V sera moins génératrice de calories.
Avec les valeurs indiquées, il passe 5 mA dans le pont diviseur. Et la tension appliquée au transistor varie entre 7,7V quand le curseur est à son point haut et 1,6V quand il est en bas. (Calcul rapide, qui ne tient pas compte du courant base). Ca c'est le courant fourni par ta source "analogique" et très grossièrement on peut le considérer comme constant. (au courant base près).
Le reste dépend de ton choix en matière de transistor…. plus son gain sera élevé et moins la plage de tension appliquée à sa base aura besoin d'être grande.
Un CMOS de puissance ferait aussi très bien l'affaire.

[invite0738e37a]

Les deux 0 v doivent être reliés ensemble ? Ce n'est pas la même source d'alimentation...

Le schéma final est donc celui-ci :

[invite0738e37a]

Merci pour ces prescisions azad je vais étudier de plus prés les transistors afin de choisir au mieux.

[Antoane]

Bonjour,
Si le but est effectivement de recopier la tension d'entrée en sortie (cf post 1), le schéma à utiliser est celui du post 9 :

A un détail près : supprimer le potentiomètre, c'est à dire mettre la sortie de l'API directement entre la base du transistor et la masse.
Si tu te sens l'âme de faire un chouilla d'électronique, il y a moyen de passer par un hacher dont le rendement sera bien meilleurs.
Si tu as une alim 12V, c'est l'idéal, mais sinon, il sera possible de dissiper une partie de l'énergie excédentaire via une résistance câblée dans le collecteur du transistor.

Trebor :
un Transitor saturé, c'est Vce_sat=~200mV, donc un darlington, c'est Vce_sat_darl.=vce_sat+Vbe =~1V.

Azad :
dans le montage que tu propose, le MOSFET (et pas le CMOS, qui désigne la logique ac P-MOS et N-MOS)n'est pas adapté car on ne connait pas la relation entre Vgs et Vds (sauf à la saturation), il y a trop de dispersion sur Vgs_th.

J'ai du mal à voir l'intérêt des montages avec le moteur dans le collecteur du NPN : le but est de contrôler ce dernier via l'API, et non via le potentiomètre ?
Or, il ne sera pas suffisant de rêgler le potentiomètre à une certaine valeur pour avoir une relation simple entre entrée (Vin) et sortie (Vout, Iout).

[azad]

Oui, j'ai commis l'erreur de ne pas m'accrocher au post initial qui stipulait "augmenter l'intensité d'un signal analogique"
En fait ce que veut Monsieurchicho c'est un amplificateur de courant. Mais comme le courant d'entrée varie "assez rapidement" et que la précision n'a pas à être rigoureuse, j'ai pensé à ce truc simple.
Il s'ensuit donc, que sauf quand le signal d'entrée sera à 10V , le transistor ne doit jamais être saturé. Et c'est vrai qu'un transistor à jonction suivra mieux. Il reste que le potentiomètre a tout de même une certaine utilité : on le règle pour qu'à 10V à l'entrée, le moteur ait 10V à ses bornes. Toute tension plus basse réduira sa vitesse. Avec l'inertie du moteur il est clair que l'on n'aura pas avec un montage aussi simple une relation linéaire entre les fluctuations de la tension de commande et la vitesse du moteur. Et puis, aussi, du coup j'ai relu les posts de Monsieurchichi et j'ai relevé deux choses :
1- Il parle quelque part d'isolation galvanique.
2- Il est réticent à l'idée de relier ensemble les deux moins (celui du signal et celui de l'alimentation moteur).
Alors, il est important de noter que sans cette jonction, le montage présent, ne peut pas fonctionner.
Il faudrait alors envisager un autre mode de couplage entre les deux modules. Opto, par exemple. Cela rendrait les deux parties indépendantes . Il faut bien sûr que l'opto coupleur soit à sortie analogique. Ca ne complique d'ailleurs guère le montage.

[invite0738e37a]

Oui effectivement j'aimerai si possible isoler le circuit de commande du circuit de puissance.

Le signal de la sortie analogique est en fait un -10 / 10 v (0 -10 v positif et 0-10 v négatif).

En fait le but de l'opération est le suivant :

Commander la vitesse d'un moteur à courant continue via une sortie automate -10 /-10v (moteur fonctionnant dans cette même plage de tension).

Un double sens de marche serai un plus dans le montage (si ce n'est pas traité c'est pas grave).

Problème : la sortie analogique ne fournit pas assez de courant pour alimenter directement le moteur.
Je dispose d'une alimentation 24vdc 3A (je vais voir pour une alimentation 12vdc qui serai plus adapté)

[trebor]

Bonsoir,
Le plus simple pour inverser le sens de rotation du moteur c'est d'utiliser un interrupteur inverseur bipolaire, le 4ème sur ce schéma > http://www.sonelec-musique.com/images/inters.gif
> http://composants.e44.com/images/pro...vier_30c47.jpg sur cette vue, il y a un point centrale qui coupe l'alimentation, mais cela existe également en tout ou rien ( sans point central )
L'interrupteur permet d'alimenter soit dans un sens ou dans l'autre sens le moteur ce qui inversera son sens de rotation sans composant électronique.

Bonne soirée

[invite0738e37a]

Disons que je pensais intégrer la gestion du sens de rotation via la sortie analogique (10v = sens 1 ; -10v = sens 2).

Je ne souhaite pas utiliser d'interrupteur, je ferai l'inversion de sens par relais sinon.

bonne journée

[azad]

Monsieurchichi, il me semble que vous chipotez un peu, ou tout au moins que vous faites de la rétention d'information. Voilà maintenant après bientôt 3 pages de post que vous nous dites que votre sortie qui jusque à présent restait sagement dans sa plage de 0 à 10V peut avoir des envies d'escapades et décider d'aller explorer le territoire de tensions négatives.
Alors pour ma part, plus de schéma.
Un ampli OP de puissance à entrées différentielles, une alimentation DOUBLE (+ -) 12V pour l'alimenter. Si l'ampli est assez puissant on branche le moteur directement à sa sortie. Sinon : un pont en H. Le moteur tourne ainsi dans les deux sens et s'arrête quand Vin=0
Et si vous tenez à l'isolation galvanique, coté générateur alors kif-kif : un différentiel en entrée dont la sortie commande DEUX opto coupleurs analogiques.
Voilà, c'est clair, simple et n'importe qui vous pond un schéma en 15 secondes. Et basta.

[invite0738e37a]

Pour le double sens de marche je ne compter pas forcément le gérer via la sortie ana...

Un ampli OP de puissance à entrées différentielles ...Voila quelque chose qui me parle plus, cela ressemble plus au schéma que j'imaginais à la base.

Merci à vous, il y a plus qu'a maintenant.

Bonne journée.

[invitee05a3fcc]

Tu remplaces les deux résistances 1,5K par des court-circuits (pour avoir un gain de 1)

[Antoane]

Bonjour,
J'arrive probablement après la bataille (ou plus probablement après qu'ai été trouvée un solution diplomatique, le projet aillant l'air d'avoir été abandonné), mais j'aimais bien l'idée, donc en pj un exemple de montage à découpage (j'aime découper) avec isolation galvanique entrée/sortie.
modulateur PWM +-10V input 3.png
L'alimentation de puissance est prévue pour du 12V.
Le moteur est arrêté entre -1V et +1V et accélère dans un sens ou dans l'autre jusqu'à +/-10V.

Principe de fonctionnement :
R1 et R2 divisent l'amplitude et translatent la tension de sortie de l'API de +/-10V en du 0/10V.
Cette tension est appliquée comparée à deux dents de scie, l'une d'amplitude 0/5V (sens de rotation n°1, correspondant à une tension de sortie de l'API négative) et l'autre d'amplitude 5/10V (sens 2).
D5 à D8, R7, R8 et Q1 réalisent une fonction OU exclusif entre les sorties des deux comparateurs, qui est ensuite envoyée à un opto-coupleur, qui renvoie l'info de l'autre côté de l'isolation électrique.
Q3,Q4, R14, R15 et D2 constituent le driver de M1, le transistor de découpage.

Une dent de scie d'amplitude 0/10V et de fréquence 8kHz est générée par R16 à R20, U5 et C1. Q5 permet de générer le signal sous faible impédance. R3 et R4 convertissent la dent de scie en signal d'amplitude 5/10V, R5 et R6 en signal d'amplitude 0/5V.

Q2 permet de décider du sens de rotation du moteur : lorsque Vin est positive (en fait : lorsque Vin>1V), Q2 est saturé, ce qui alimente le relais commutant le pont en H de sortie.

En PJ une simulation partielle montrant l'état de la sortie en fonction de la tension d'entrée. Ne pas tenir compte de l'échelle verticale du courant moteur, l'important est de voir que le rapport cyclique varie bien comme il faut :
Imot-Vin.png

Et quelques images montrant le fonctionnement global :
- courant dans la bobine du relais en fonction de la tension d'entrée :
relais-Vin.png
- allure des différentes rampes : en vert celle générée par U5 ; en bleu celle appliquée en entrée de U1 et en rouge celle appliquée en entrée de U2.
ramp.png

Ne sont pas représentés les condensateurs de découplage.
N'importe quel opto-coupleur à sortie transistor convient.
N'importe quel transistors NPN et PNP conviennent.
D2 doit être relativement rapide (Ne pas mettre une 1N400X...) : une schottky est l'idéal, mais une diode au Si convient.
N'importe quel comparateur à sortie à collecteur ouvert convient.
Le courant consommé sur le 10V n'est pas énorme (<1,5mA), peut être généré un peu n'importe comment (zener, TL431...), c'est pas vraiment critique.
L'API doit pouvoir débiter 11mA, sans quoi il faudra augmenter R10.
M1 doit tenir le courant-tension moteur.

[invite0738e37a]

Merci Antoane mais le montage va être trop compliqué pour moi à réaliser...

J'ai la possibilité d'utiliser directement une sortie PWM pour alimenter le moteur, mais le signal générer sera obligatoirement en 24vdc.
La période la plus rapide du signal : 10ms.
Sachant qu'a cette période la précision maxi que je pourrai obtenir sera de 4,8v.
Je peux augmenter la période afin d'augmenter la précision mais le moteur risque de saccader.

Il y a t'il possibilité de lisser le signal PWM avec un circuit RC ? et de limiter la tension maxi ?