Commande moteur presse agricole

[Amnesia67]

Bonjour,

Sujet de saison:

Je souhaite faire varier la vitesse du moteur d'un vérin électrique (12V - 170W) d'une presse à foin. La variation de vitesse se fera en PWM dans un sens seulement, la vitesse sera maximale dans l'autre sens. Les deux signaux de commande (PWM et TOR) proviennent directement des sorties d'un µc situé dans la cabine du tracteur.

Je pense me tourner vers la solution 4 mosfets canal N + 2 drivers IR2110. C'est la première fois que j'ai recours à des mosfets, je pense commander des IRFZ44N (55V, 49A, Rds on 0,017 ohm, Vgs 10V).

Le vérin est amené à faire un maximum de 30 cycles (balles de foin) par heure, avec un aller à vitesse nominale et faible force et un retour à vitesse réglable (pour choisir la largeur entre deux spires de fil) à force élevée. La durée d'un cycle est estimée à 1 min.


J'ai donc plusieurs questions:

Est ce que mon schéma et le choix des composants tiennent la route pour une telle application?


Comment déterminer la fréquence idéale pour le PWM sachant qu'ici le sifflement ne pose pas de problème et que je n'ai pas les caractéristiques électriques du moteur

Quid du dimensionnement du dissipateur, surtout pour les mosfets pilotés en PWM?

Le fait de faire transiter le signal PWM (0-5V) en provenance du µc dans un câble de 5m entre la cabine et la machine peut poser problème? (forme des signaux) Vaut-il mieux le faire passer en 12V?


Merci d'avance pour vos conseils
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[Amnesia67]

Ben alors, personne n'aime les tracteurs?

[breihz.du.29]

Slt
Est-normal que les signaux sur hin et lin soit croiser. Autrement normalement il devrai marcher . Le fait de déporter le pwm ne changera rien normalement.

[breihz.du.29]

Slt
Est-normal que les signaux sur hin et lin soit croiser. Autrement normalement il devrai marcher . Le fait de déporter le pwm ne changera rien normalement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amnesia67]

Oui c'est croisé exprès, c'est un pont avec que des mosfet N donc pour un sens donné, le signal PWM attaque un mosfet dans le "haut" du pont et son opposé dans le "bas" du pont.

Au fait, le driver IR2110 est prévu pour fonctionner lorsque le signal d'entrée n'est pas carré mais un signal continu??

[Yoruk]

Pour ma culture, il s'agit de quoi comme presse ? Balles rondes ? Moyenne densité ? J'ai rarement vu une machine équipée de vérins électriques... (que de l'hydraulique)

Oui j'aime les tracteurs

[Tropique]

Est ce que mon schéma et le choix des composants tiennent la route pour une telle application?

Un peu léger comme transistors: un moteur tire plusieurs fois son courant nominal au démarrage, et sans gestion effective du courant, le Id max sera dépassé. Il se peut que ça tienne -ou pas- ça dépend de beaucoup d'impondérables.

Comment déterminer la fréquence idéale pour le PWM sachant qu'ici le sifflement ne pose pas de problème et que je n'ai pas les caractéristiques électriques du moteur

Au moins 10KHz, pour ne pas en plus avoir de variation élevée de courant au cours du cycle.

Quid du dimensionnement du dissipateur, surtout pour les mosfets pilotés en PWM?

En se basant sur les pertes Joule multipliées par 2 pour la sécurité, ça devrait être bon

Le fait de faire transiter le signal PWM (0-5V) en provenance du µc dans un câble de 5m entre la cabine et la machine peut poser problème? (forme des signaux) Vaut-il mieux le faire passer en 12V?

Dans l'absolu, pas de problème.
Mais cela n'est valable que si masses de puissance et de signal sont totalement séparées: isolées, flottantes et sans trop de capa entre les deux circuits. Je pressens que ce ne sera pas le cas, et donc des problèmes.
Si les masses sont communes, ou en tous cas reliées, il faut adopter d'autres stratégies: opto-coupleurs, liaison différentielle, etc
Sinon, pour 5m et quelques dizaines d'ampères, la solution la plus économique est de transporter la puissance sur du 6² ou du 10². Ce n'est pas très élégant, mais ça a le gros avantage d'être fiable, économique et sans souci.

Je crois que l'IR2110 ne tolère pas du DC en commande, son bootstap va s'effondrer. D'autre part, je ne crois pas qu'il va aimer les 1K de gate; pourquoi sont-elles là?

Enfin, pour une utilisation sur un véhicule surtout agricole, il va falloir sérieusement durcir les circuits: sinon, au premier coup de démarreur, toute la jolie électronique va se volatiliser. Le plus simple est sans doute de se conformer aux normes EN-quelque chose, j'ai oublié le N°, mais ça se trouve en cherchant sur le forum


Merci d'avance pour vos conseils

[Amnesia67]

@ Yoruk: je ne sais pas, c'est la machine d'un collègue. C'est une presse à balles rondes d'une bonne trentaine d'année.

@ Tropique: des mosfets IRF1405 donnés à 169A et à peine plus chers présentent en plus l'avantage d'avoir un Rds (on) bien plus faible.

J'aurai donc, à 15A et un Rds(on) de 5,3mOhm, une puissance à dissiper de 15² * 0.0053 = 1,2W
Pour un TO-220, la résistance thermique vaut Rth (ja) = 62°C/W, donc à 40°C (ambiant): 40 + 1,2*62 = 115°C, <175°C.

C'est une utopie, mais dans l'absolu il n'y aurait même pas besoin de dissipateur. Bien sûr il ne faut pas se priver d'un petit 8°C/K! Le raisonnement tient la route?


Les résistances de 1k entre gate et source sont prévues pour éviter une conduction accidentelle des mosfets à la mise en route. Mais peut-être bien que les drivers IR2110 intègrent déjà cette fonction.


Qu'entends-tu par "durcir les circuits"? La partie logique sera alimentée par un 7805 + diode et condo en amont. La seule électronique exposée au 12V du tracteur sont les IR2110. Pense-tu qu'ils vont être amenés à souffrir?


Pour finir, quels sont les types de problèmes que je risque de rencontrer avec le déport du signal PWM + masse commune?

[Amnesia67]

Ah oui j'oubliais:

Contrairement à ce que j'ai indiqué sur le schéma, la partie logique des IR2110 sera alimentée avec le même 12V (batterie tracteur) que la partie puissance. Le signal PWM en 5V sortie µc sera passé en 12V avec NPN + PNP, mais la masse restera bien commune.

La conception du système telle que je l'imagine fera que toutes les masses seront prises à côté des IR2110: de là partira celle dédié à l'alimentation (+5V régulée) du microcontrôleur.

[Amnesia67]

Voilà le schéma complet:
presse à balles 2.jpg

Cette fois-ci, toute l'électronique se trouve en cabine:
- j'alimente le module entier (puissance + commande) avec le 12V après contact
- les mosfets du haut ont leur drain alimenté avec le 12V après contact, mais toute l'électronique est temporisée à l'allumage (+12V commuté) pour ne pas souffrir lors du démarrage du tracteur
- la partie logique est alimentée par un 7805 + condo "tampon"
- à présent je ne transporte plus le signal PWM vers la presse, mais directement la puissance modulée
- les nouveaux mosfets ont les épaules plus larges
- les 3 capteurs inductifs servent de fin de course ou de compteur de balles (d'où le petit afficheur et le µc d'ailleurs: le comptage doit être gardé en mémoire).

La liaison entre la cabine et la presse comporterait donc:
- les deux fils vers le moteur du vérin (PWM)
- le +12V commuté (12V après contact, temporisé) et le retour de masse, pour les capteurs inductifs
- les 3 infos des capteurs inductifs
Le tout câblé pourquoi pas par une prise 7 pôles et un multifilaire assez costaud.

Ca semble bien plus fiable que la solution précédente, ça vous semble correct?

[Tropique]

Ca semble bien plus fiable que la solution précédente, ça vous semble correct?

Cela semble à peu près bon, il faudrait mettre un régulateur grade "automotive" à la place du 7805 qui n'est pas du tout fait pour ça. Quelques pistes ici:
http://forums.futura-sciences.com/el...ml#post3777083

D'autre part, je te conseille de durcir toute l'électronique en ayant par exemple l'ISO7637-2 à l'esprit:
http://www.empek.com.cn/uploadfile/d...1045252975.pdf
Voir en particulier les formes d'onde de test et les niveaux de tension atteints, c'est éclairant

[Amnesia67]

Intéressant, je n'avais pas conscience du problème.

Un bon LM2940 et une diode transil devraient protéger tout ça.

Les mosfets doivent-ils aussi être protégés par la transil?