Inversion en douceur du sens de rotation d'un moteur cc

[joel2626]

Bonjour à tous,

Bricoleur amateur (mais très peu féru en électronique), je fais circuler sur des rails (11 modules de 2,40m=26,40m) un chariot entraîné par un moteur de visseuse (12V) avec chaîne à rouleaux et pignons de différents diamètres( 8 dents et 20 dents -> ce qui donne déjà une première division de vitesse par 2,5) . Je peux encore régler la vitesse en utilisant un régulateur de tension pour obtenir une vitesse de travail idéale de +/- 25 à 30cm/sec. Lorsque le chariot arrive au bout des rails, un commutateur de fin de course envoie une impulsion vers un relai(s) bistable (2 bobines + inverseur) qui inverse le sens de rotation du moteur.

Le problème est que cette inversion se fait immédiatement et que j'ai peur que le moteur ne supporte pas ces à-coup successifs surtout vu l'inertie de la charge du chariot (+/- 25 kgs).

Pourriez-vous m'éclairer sur la manière de réaliser cette inversion de sens en douceur ??

Merci d'avance et pour rappel mes connaissances en électronique sont très réduites.
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[PIXEL]

de manière manuelle ou automatique ?

[joel2626]

De manière automatique puisque c'est l'interrupteur de fin de course qui commande l'inversion du moteur.

[PIXEL]

alors je ne vois qu'une commande à microprocesseur , soluce universelle au 21'iéme siécle.

[A voir en vidéo sur Futura]

[joel2626]

C"est à dire ???

[paulfjujo]

bonjour,


Si l'inertie est importante, rajouter des fin de course en amont du changement de sens pour reduire
notablement la consigne de vitesse.
agir sur la Limitation de courant ?

[Delared]

Bonjour,

@joel2626, t'as raison, une inversion brutale peut causer des dégâts..
pour éviter cela tu pourrais prévoir un moment d'arrêt progressif (diminue la vitesse de rotation ou freinage) entre les transition d'un sens à un autre: sens1 <---> arrêt progressif<---->sens2

à l'aide de la technologie des µC on a la possibilité de faire une chose pareille.
une video pour s'inspirer : http://www.youtube.com/watch?v=g3cXiJcWxH4

[Zenertransil]

C"est à dire ???

Capteurs ramenés sur le microprocesseur, moteur piloté par un pont en H qui permet un fonctionnement dans les deux sens de rotation et une variation de vitesse (en modulant la largeur des impulsions). Et en fonction des sorties des capteurs et des différentes consignes, le microprocesseur gère l'ensemble... Je pense que c'est à ça que faisait allusion PIXEL!

[joel2626]

Merci à vous pour vos réponses.

Les commutateurs de fin de course sont placés sur le chariot. Un à l'avant, l'autre à l'arrière. Entre les 2, +/- 40 cm. Je pourrais les déplacer pour obtenir 75cm. Attendu que la vitesse de travail est d'environ 25 à 30cm/sec, je dispose de plus de 2 secondes pour inverser la rotation, ce qui m'apparaît être suffisant pour le faire en douceur et absorber l'inertie.

J'ai bien compris (Pixel, Delared, Zenertransil) que la solution idéale (et certainement la plus efficace) est l'utilisation d'un microprocesseur qui réglerait la variation de vitesse, l'inversion du sens de rotation, et l'absorption du changement de rotation.

Mais, je dispose déjà du variateur de tension et du relai(s) bistable.

Comme je ne suis pas un pro. de l'électronique, la mise en place et la maîtrise du variateur et du relai(s) m'ont déjà demandé énormément de temps. Pour cela, j'ai réalisé des 'montages en l'air' car je ne dispose pas du matériel pour réaliser des CI.
De plus, je ne pense pas avoir les compétences suffisantes pour être capable de réaliser un montage avec un microprocesseur et de le programmer, à moins d'obtenir beaucoup d'aide de spécialistes comme vous. Une telle réalisation sera certainement nécessaire si je souhaite perfectionner mon projet, mais pour l'instant je suis en phase d'expérimentation.

L'idée de Paulfjujo semble être plus à ma portée. Pourriez-vous préciser ?

Merci d'avance.

[Zenertransil]

Le variateur de tension, parlons-en! De quoi est-il constitué? ça peut être une piste!

[joel2626]

J'ai simplement suivi ce tuto : http://www.*********************/ele...ourant-continu

[Kissagogo27]

Bonjour, sinon votre chariot emporte sa batterie ? sinon on pourrait envisager des sections de rails séparés par des résistances de puissance pour ralentir le chariot a son arrivée en butée ...

ou alors des buttées entre les rails, qui commutent sur le chariots des résistances de puissances avec un contacteur , puis coupent le circuit pour qu'avec l'inertie du chariot , il arrive en butée pour déclencher l'inversion , il repartira a petite vitesse tant que le le contact sous chariot est actif ^^

[joel2626]

je constate que l'adresse n'est pas passée

je suis allé sur le site "astuces-pratiques"

/electronique/variateur-de-vitesse-pour-moteur-a-courant-continu

[Zenertransil]

C'est le schéma avec un potentiomètre, un condensateur et un transistor darlington? Aïe, on fait mieux quand même (et c'est pas plus compliqué, en plus en faisant différemment j'ai bien une idée pour diminuer la vitesse avant la butée, juste en rajoutant un contact type fin de course)

Ah, et j'y pense, la vitesse reste tout le temps à la même valeur ou tu agis sur le potentiomètre pour la modifier selon les applications?

[jration]

Bonjour, si j'avais le problème, je mettrai les contacts d'inversion en fixe en fin de parcours avec un contact de ralenti avant
qui mettrai par un relais le
moteur hors tension, en court circuit sur une faible résistance bobinée de puissance, qui freinerait de façon progressive ton
moteur alors transformé en génératrice. Il n'y a que des essais qui peuvent te guider. Le relayage de commande me semble
pas trop compliqué.
Bricamicalement.

[Zenertransil]

Voici une base de schéma, avec un LM317 pour la régulation/variation:



Le principe est simple: la tension de sortie du régulateur est définie par R1 et R2 quand l'interrupteur (un "fin de course" placé un peu avant la butée) est ouvert. Elle vaut 1,25 x (R2/R1). Lorsque le contact se ferme, R3 se retrouve en parallèle sur R2 et abaisse la résistance équivalente: la tension de sortie descend à une consigne inférieure et le système ralentit. Si on remplace R2 par un potentiomètre (en résistance variable), on peut faire varier la vitesse "normale"! Après, c'est à optimiser, bien sûr... Il serait entre autres bon de découpler la sortie (rajouter un petit condensateur).

Comme tu le vois, ce n'est pas bien compliqué! Et un LM317, c'est très bon marché

[joel2626]

Oui, je n'en doute pas. De plus, si vous regarde la fin du tuto, j'ai trouvé des 'chinoiseries' pour pas cher (de 3,80€ à - de 6€). J'ai d'ailleurs commandé le régulateur http://fr.eachbuyer.com/pulse-width-...z-p175879.html que j'ai reçu en moins de 10 jours et installé. Cela a fonctionné. Malheureusement, je l'ai bousillé. Je vous ai déjà dit que j'étais pas très doué en électronique. Quant à le remplacer, j'ai commandé ceci http://fr.eachbuyer.com/wireless-rem...tch-p5246.html pour 4,98€ (à utiliser avec une diode RL). Il est envoyé et j'attends donc son arrivée. En attendant, j'ai fait le montage avec le Darlington pour continuer mes tests.

La vitesse est toujours la même (+/- 25 à 30 cm/sec) dans un sens comme dans l'autre. Une fois que le variateur aura été positionné pour donner la bonne vitesse, il ne devrait plus être changé, ..., sauf si je décide pour une raison ou l'autre d'accélérer le mouvement, mais cela devrait être exceptionnel.

Il n'y a pas de butée. En fait, lorsque le chariot arrive au bout d'un coté des rails, le commutateur de fin de course est activé mécaniquement en passant sur un plot placé sur le rail. L'impulsion est transmise au relai(s) bistable inverseur qui change immédiatement le sens de rotation, ce qui ne doit pas beaucoup plaire au moteur et surtout à ce qui est transporté par le chariot. Il y a risque de basculement si l'inversion ne se fait pas en douceur.

Pourriez-vous préciser votre idée ?

Merci d'avance.

[Tropique]

Lorsque le chariot arrive au bout des rails, un commutateur de fin de course envoie une impulsion vers un relai(s) bistable (2 bobines + inverseur) qui inverse le sens de rotation du moteur.

Le problème est que cette inversion se fait immédiatement et que j'ai peur que le moteur ne supporte pas ces à-coup successifs surtout vu l'inertie de la charge du chariot (+/- 25 kgs).

Pourriez-vous m'éclairer sur la manière de réaliser cette inversion de sens en douceur ??

En fait, il n'est même pas nécessaire de modifier la commande: tout peut se faire aux bornes du moteur.

Dans cet exemple, deux circuits identiques gèrent chaque sens. Pour une polarité donnée, l'un est actif et l'autre se bypasse de lui-même grâce à la diode de body du MOS. Pendant ce temps, le condensateur d'intégration du côté inactif se charge négativement. Quand l'inversion se produit, il devient actif, mais le condensateur bloque d'abord le transistor qui ensuite se comporte en intégrateur et génère une rampe linéaire, avec une constante de temps de 0.5s pour les valeurs données en exemple.
Il faut que les MOS soient capables d'accepter la dissipation transitoire et soient montés sur un bloc donnant une inertie thermique suffisante. Il faut pas à proprement parler de radiateur.

[joel2626]

Si je comprends bien l'intervention de Jration et la dernière de Zennertransil qui me semble proche (mais le LM317 ne supporte que 1,5 A), vous me conseillez de réduire préalablement la vitesse en utilisant une résistance de puissance qui serait traversée grâce à l'action d'un autre commutateur placé légèrement avant que le commutateur de fin de course ne soit activé pour faire l'inversion.
Cela semble être à ma portée. Oui, mais comment dimensionner la résistance. Selon des tests effectués sur la vitesse, pour obtenir une vitesse de 25 cm/sec, la tension au moteur doit être d'environ 4 à 4,5 volt. Le moteur demande alors une intensité d'environ 4A. Si je veux réduire la vitesse à 10cm/sec (ce qui devrait être OK pour une inversion en douceur) dans les derniers 50cm, quel doit être la dimension de la résistance ? Je trouve cela par calcul ou par essais.

[jration]

Re Bonjour,
Je suis un type de plateforme d'essais et pour moi il n'y a que les essais qui peuvent t'aider.
Vitesse stabilisée de ton chariot, tu coupe le jus, tu mesure la Force Electromotrice et le courant de court-circuit avec un basculeur (inter 2 circuits
3 positions) mais ensuite fais l'essai avec une R de 10 ohm 10 W ça te donnera une idée.

[Zenertransil]

Si je comprends bien l'intervention de Jration et la dernière de Zennertransil qui me semble proche (mais le LM317 ne supporte que 1,5 A), vous me conseillez de réduire préalablement la vitesse en utilisant une résistance de puissance qui serait traversée grâce à l'action d'un autre commutateur placé légèrement avant que le commutateur de fin de course ne soit activé pour faire l'inversion.
Cela semble être à ma portée. Oui, mais comment dimensionner la résistance. Selon des tests effectués sur la vitesse, pour obtenir une vitesse de 25 cm/sec, la tension au moteur doit être d'environ 4 à 4,5 volt. Le moteur demande alors une intensité d'environ 4A. Si je veux réduire la vitesse à 10cm/sec (ce qui devrait être OK pour une inversion en douceur) dans les derniers 50cm, quel doit être la dimension de la résistance ? Je trouve cela par calcul ou par essais.

La solution proposée par Tropique est bien plus "pro" que la mienne! Si tu as les moyens de la réaliser, vas-y... En fait c'est un générateur de rampes: quand ton bistable alimente dans un sens, cette tension n'est pas directement appliquée au moteur, elle monte progressivement jusqu'à la valeur nominale. Idem dans l'autre sens: au lieu de passer de Vcc à -Vcc brutalement, le moteur passe de Vcc à 0 à la coupure puis descend progressivement de 0 à -Vcc. La durée des rampes est fonction des valeurs des résistances et des condensateurs!

Pour le LM317, juste pour la "curiosité", il y a un moyen de le booster en courant en l'aidant avec un transistor PNP et une résistance: le transo est en "parallèle" sur le régulateur et la tension à ses bornes est donc imposée par ce dernier. Le transistor se met à conduire quand un courant suffisant traverse la résistance: de ce fait, il n'y aura jamais plus d'un certain courant dans le régulateur, qu'on peut régler. Et avec un transistor balèze, on peut passer 5/10A en faisant ça bien... Mais ce n'est plus protégé ni contre les court-circuits, ni contre la surchauffe!



Le montage proposé par Tropique est efficace et pas compliqué à faire mais en montage "en l'air" ça va être laborieux... Je n'ai pas non plus de quoi faire les circuits imprimés, j'utilise des plaques d'expérimentation type Veroboard qui me donnent entièrement satisfaction! (ce sont des plaques déjà perforées tous les 2,54mm -espace entre deux pattes des circuits intégrés), avec soit des pastilles, soit des bandes; et il suffit de venir souder les composants et de les relier ensemble avec de la soudure: c'est plutôt propre quand on a pris le coup de main, pas cher et rapide!)

[joel2626]

Je vais donc tenter la solution de Tropique. Parallèlement, je travaillerai sur la solution de la résistance de puissance. J'ai justement sous la main une résistance de 10w 270 ohm, ainsi que des commutateurs.
Merci pour l'idée sur la technique à utiliser lorsqu'on ne dispose pas du matériel pour réaliser les CI. En fait, j'ai déjà utilisé de telles plaques et fait les connexions avec du fil de câble de téléphone.

[paulfjujo]

bonjour,


Je pense que la solution (bien qu'elegante) sur le moteur ne gere que la moitié du probleme,
car si j'ai bien compris, ne gere que la rampe d'acceleration .
A moins que je dise des betises ?

Il reste donc le probleme de l'arret brutal sur l'arrivéee du fin de course

LA solution la plus simple est donc gerer par ,2 autres FDC positionnés en amont des FDC de retournement ,
et intercaler ta resistance de puissance sur le moteur , commutée via les 2 nouveaux FDC.
dans un sens
INVersion |-----Fdc3 OFF ---|----FDC3 ON-------------------------------FDC4 ON-----|---FDC4 OFF -----| INVersion
et dans l'autre sens
INVersion |-----Fdc3 OFF ---|----FDC3 ON-------------------------------FDC4ON-----|---FDC4 OFF -----| INVersion

[Zenertransil]

Si j'ai bien compris (et ce n'est pas forcément le cas!), il n'y a pas de butée réelle en fin de course, donc le chariot ne vient pas se fracasser contre! Ce qui crée cette sensation (un à-coup brutal), c'est l'inversion rapide du sens de rotation... Un moteur étant une charge inductive, il n'aime pas bien qu'on tente de lui imposer une violente discontinuité de courant! Sans parler de l'inertie mécanique du chariot; ces deux propriétés doivent imposer des sacrés contraintes sur le réducteur...

[Tropique]

bonjour,


Je pense que la solution (bien qu'elegante) sur le moteur ne gere que la moitié du probleme,
car si j'ai bien compris, ne gere que la rampe d'acceleration .

Le circuit va (ou devrait: il n'a pas été testé en pratique) gérer la décélération contrôlée, l'inversion de sens et la rampe de réaccélération, le tout sans à-coups et sans discontinuité ou inversion de couple passé l'instant initial:
Lorsque le relais bistable effectue l'inversion, l'intégrateur est initialisé de manière à tolérer une certaine fcém en provenance du moteur (donc avec un sens inversé par rapport au mode courant du relais). Ensuite, au fur et à mesure que l'intégrateur intègre (ben oui!), la tension aux bornes du moteur diminue jusqu'à s'inverser puis continue à croitre dans l'autre sens jusqu'à la tension d'alim nominale moins les déchets dans les MOS.

La fcém tolérée en début de cycle d'inversion va dépendre de divers paramètres, notamment la tension de seuil du MOS.
Vu la tension d'alim envisagée, cela devrait permettre une inversion douce, avec même peut-être un très bref temps mort immédiatement après l'inversion.
En fait, si on veut conserver la tension d'alim de 4.5V, il faudra peut-être utiliser des MOS à commande logique, type IRLxyz.

Si à contrario on employait une tension d'alim tellement élevée que la tension de seuil des MOS devienne négligeable, il faudrait garantir des conditions initiales telles que la fcém tolérée soit la pleine tension d'alim, aux pertes près.
Il faudrait alors employer le circuit suivant:

C'est juste pour mémoire, ici on aura plutot le problème opposé: il faudra mettre des MOS à faible tension de seuil

[paulfjujo]

cela suppose donc un depassement de la position du fdc, pour que l'action deceleration se fasse,
vu que c'est bien l'evenement FDC inversion qui enclenche le processus theorique.
Si mecaniquement il n'y a pas de butée trop pres, pourquoi pas.
Je pense avoir compris (en gros) la mise en opposition de la tension inversée suivant une rampe
avec la fcem residuelle du moteur ...

Sujet tres interessant à suivre pratiquement .

[joel2626]

Je ne pensais pas que ma question initiale aurait suscité autant d'intérêt parmi des spécialistes comme vous.
Je pensais qu'on pouvait trouver quelque part un module déjà existant tout près. En fait, le problème ne me semblait pas si complexe. En fait comme le fait bien remarquer Zenertransil, il convient d'éviter de passer brutalement de +Vcc à -Vcc lors du passage sur le FDC, ce que ni le moteur ni la charge sur le chariot vont apprécier. Il y a risque de caler le moteur, mais surtout de voir le chariot basculer. Le poids du chariot est de +/- 10kgs, la charge de 15 kgs (en fait un portique,7à8 kgs, sur lequel est fixé un taille-haie,7à8 kgs, qui en position haute se trouve à +/- 1,60m du sol). Vous imaginez bien que si l'inversion se fait trop brutalement, avec toute l'inertie emmagasinée, l'ensemble risque de se casser la g....e.
L'idée de Tropique qui consiste à faire +Vcc -> 0 -> -Vcc lors du passage sur le FDC est donc intéressante ainsi que celle de Paulfjujo qui consiste à ralentir la vitesse en abaissant préalablement la tension par une résistance avant le passage sur le FDC mais qui garde le passage +Vcc -> -Vcc brusque.

Depuis hier, les choses ont évolué.

J'utilise une alim.de PC modifiée qui donne le 12V. Avec cette tension, le moteur de visseuse qui entraîne les roues du chariot tourne trop vite. Je fais donc une première réduction de vitesse par l'utilisation d'un chaîne à rouleaux et de pignons 8 dents et 20 dents (divisé par 2,5), ce qui permet de garder du couple sur les roues. J'ai encore besoin de réduire légèrement la vitesse par un variateur sinon le chariot ira trop vite pour que le taille-haie coupe correctement la haie (au total environ 200m). J'ai utilisé le montage d'Astuces et Pratiques avec un TIP142, ce qui bien sûr n'est pas le top, à tel point que je l'ai collé ce matin en faisant une fausse manoeuvre. J'ai voulu nettoyer l'excédent de graisse qui se trouvait sur la chaîne. Le chiffon s'est pris dans les pignons, la transmission s'est calée et le Darlignton a surchauffé. Je n'ai donc plus de variateur pour l'instant. Ce n'est pas trop grave car j'ai commandé une chinoiserie (à 4,98€) que j'attends d'un jour à l'autre. De plus, l'alim PC me donne aussi du 5,5 V. Avec cette tension, je pourrai aussi faire les tests relatifs au passage en douceur du +Vcc -> -Vcc.

Je reviendrai vers vous d'ici quelques jours car comme pour tous, ce sont les fêtes que je vous souhaite d'ailleurs très bonnes.

Cordialement.

[Tropique]

cela suppose donc un depassement de la position du fdc, pour que l'action deceleration se fasse,
vu que c'est bien l'evenement FDC inversion qui enclenche le processus theorique.

Oui, forcément: en électronique, la seule manière de voyager en avant dans le temps est de créer un événement avant que les choses interéssantes commencent: autrement dit avancer la détection de fin de course jusqu'au point où l'inversion de sens effective se produit à l'endroit souhaité. Mais cela ou mettre des switches de préparation à l'inversion, c'est à peu près pareil, donc autant tout régler d'un coup d'un seul.

[Tropique]

J'ai utilisé le montage d'Astuces et Pratiques avec un TIP142, ce qui bien sûr n'est pas le top, à tel point que je l'ai collé ce matin en faisant une fausse manoeuvre.

Attention, si tu mets du PWM sur le circuit que j'ai donné, les résultats risquent d'être imprévisibles. Je ne sais pas ce qu'il en est, mais il vaut mieux vérifier avant.....

[joel2626]

Je reviens à cette discussion.

J'ai opté pour une autre solution.

Au départ, j'ai travaillé avec le 12V de l'alim. PC. Avec cette tension la vitesse était trop élevée. J'ai voulu réduire la vitesse en régulant la tension. Les essais avec le TIP142 n'ont pas été concluants. J'en ai brulé plusieurs, mais c'est de ma faute car je manque de connaissances en électronique. L'essai avec la chinoiserie (en fait un variateur PWM 12v télécommandé pour LED auquel j'ai ajouté un diode roue libre) n'a pas donné non plus les résultats espérés. J'ai aussi essayé avec un potentiomètre et un régulateur de tension LM350 que j'ai aussi collé.

En fait, pourquoi vouloir utiliser le 12 V de l'alim. et la réduire à 4,5 v (ou encore moins pour l'inversion) alors que l'alim. peut aussi fournir du 5V.

J'ai donc travaillé uniquement avec le 5V de l'alim. En ajoutant 2 diodes récupérées sur de vieilles alim.Pc qui étaient HS, j'ai abaissé la tension à 4V.

Avec la charge, la tension tombe à 3,5V et le chariot se déplace maintenant à +/- 20cm/sec. Les essais montrent qu'à cette vitesse, l'inversion du sens de rotation en bout de rails s'effectue sans difficulté et sans risque de voir tout le système basculer. De plus, j'ai peur qu'une réduction plus importante de la tension durant les derniers instants qui précèdent l'inversion réduise la vitesse du moteur de manière trop grande et qu'il se cale ou qu'il ne puisse plus repartir après l'inversion.

J'ai donc décidé de garder cette matière de procéder (avec le 5V et diodes) qui me donne satisfaction pour l'instant car je souhaite avancer dans mon projet et j'ai d'autres problèmes à résoudre. Je reviendrai peut-être plus tard à la solution de Tropique lorsque j'aurai acquis un peu plus d'expérience en électronique.

En tout cas, je tiens à vous remercier tous pour les informations que vous m'avez communiquées.