Limiter le courant d'un moteur DC 250W

[invite0bbcf490]

Bonjour,

Je fais appel à l'aide de ce forum pour résoudre un problème simple mais hors de mon champ de compétence, et ce malgré des recherches sur le net.

Pour le loisir, j'ai bricolé un vélo pour en faire un vélo électrique artisanal. L'installation électrique est très simple :
- une batterie lithium 24V ;
- un régulateur PWM 10A ;
- un relai 24V (et son microswitch) pour mettre le circuit en route ;
- un moteur DC 24V 250W (avec une diode de roue libre en parallèle).

Je savais que le PWM permettrait de faire varier la puissance moteur, ce qui fonctionne très bien. Mais je m'attendais aussi à ce qu'il limite le courant. Et ce n'est malheureusement pas le cas : lorsque le couple demandé est trop important, l'intensité tirée par le moteur passe bien au delà de 10A (et fait griller le fusible intégré au PWM).

Une âme charitable aurait-elle l'amabilité de m'expliquer comment réaliser simplement un limiteur de courant pour que quelque soit la charge, le moteur ne puisse pas tirer plus de 10A ? Je me doute qu'avec un petit montage de quelques transistors/résistances et diodes entre la batterie et le PWM il doit y avoir moyen mais je ne sais pas faire et je ne trouve pas de schéma adéquat...

D'avance merci beaucoup !

Eric
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[Montd'est]

Aller ajouter un shunt + trifouiller le circuit de commande me paraît risqué sans connaissance assez poussées.

Le plus envisageable à ce niveau me semble d'aller ajouter un l'imitateur de courant linéaire dans le circuit de puissance, mais ça ferait un peu baisser la vitesse de pointe.

[penthode]

un limiteur suffira

[invite0bbcf490]

ajouter un limiteur de courant linéaire dans le circuit de puissance

Ok ! Mais du coup il me faudrait un peu plus d'indices pour m'y atteler...
Merci.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jean4259]

Bonsoir,

Il faut utiliser la solution ultra classique du limiteur de courant adoptée sur tous les amplis op de puissance, avec un shunt qui arrive à 0,6 v au courant max, et qui débloque la jonction base émetteur d'un transistor de commande du limiteur.
J'indiquerai un schéma demain.
Jean

[DAT44]

Bonjour,
perso , j’utiliserai un régulateur PWM plus costaud, il y en a des tas ...

[invite0bbcf490]

perso , j’utiliserai un régulateur PWM plus costaud, il y en a des tas...

Effectivement j'aurais pu opter pour un PWM de plus de 10A... mais quoi qu'il arrive avec ce moteur 24V 250W, je ne veux pas dépasser 10-12A sur des périodes prolongées pour ne pas l'endommager (le moteur).

un shunt qui arrive à 0,6 v au courant max, et qui débloque la jonction base émetteur d'un transistor de commande du limiteur

Je serais tellement content d'avoir ce schéma ! Non seulement pour le monter sur mon vélo, mais aussi dans le but pédagogique d'apprendre ce montage qui me parait basique mais que je n'arrive pas à trouver...

Merci !

[invite0bbcf490]

Si je ne m'abuse, ça ressemble actuellement à cela :

[Jean4259]

Bonjour,

Voir en PJ un exemple de schéma avec du bipolaire.

En fonctionnement normal, T1 est saturé, et T2 est bloqué.
Lorsque la tension du shunt arrive à 600 mV (à 10 A), T2 régule le courant de base de T1.
T2 doit être capable de dissiper 250 W en pointe.
Il doit être possible de faire un schéma avec du MOS.

Naturellement, une meilleure solution est de faire une régulation de courant (boucle de courant), avec le PWM, pour ne pas perdre de l'énergie dans un régulateur ajouté.
Jean

[sandrecarpe]

T2 ne dissipe en aucun cas les 250W heureusement ! Sinon il protègerait pas bien longtemps. C'est une structure de protection classique dans les amplis audio

A vu d'oeil T2 devrait dissiper approximativement :


Et le courant est limité à


En réalité moins que ça puisque le courant de base de T1 a été négligé

Par contre T1 risque de dissiper beaucoup, c'est pas une bonne structure de protection efficace dans ce cas, il faut agir sur la commande

[Kissagogo27]

Bonjour, là on limite directement l'alimentation du moteur, il doit être possible d'agir sur la commande qui demandera un circuit plus léger

[Jean4259]

Erreur de frappe de ma part.
Naturellement je voulais parler de T1.
Jean

[sandrecarpe]

Sans un peu d'électronique supplémentaire ça risque d'être compliqué de faire quelque chose de fiable

[Antoane]

Bonjour,

Le schéma #8 suggère que le potentiel sur le curseur du potentiomètre commande le rapport cyclique du PWM.
Une solution simpliste mais probablement raisonnablement fonctionnelle serait d'agir sur ce potentiel. Cela peut par exemple être fait en reliant le transistor de sortie d'un opto-coupleur entre le curseur et le point bas du potentiomètre. La led de l'opto-coupleur serait alors alimentée par un capteur de courant qqcq : à effet Hall ou basé sur le schéma #9 (sans T1) par exemple.

[webscience]

Bonjour,

Le mieux est de coupé l'alimentation de la parti de puissance au moment ou il dépasse le seuil critique, et de le réamorcé par un temps réglable, ce qui consomme rien, un comparateur peu faire l'affaire, avec un ACS712 20

Voir ici : https://www.ebay.fr/itm/Detecteur-de...wAAOSwdmBcqO-T

Bon c'est module sont pas très précis, mais pour ton cas c'est très bien, quand au temps on peut le faire avec un simple relais + un condensateur


A+

[invite0bbcf490]

Génial merci à tous pour ces réponses constructives !

Je vais faire quelques essais pour voir si je m'en sors avec ces informations, sans quoi je reviendrais peut-être vers vous pour quelques précisions.

Au boulot

[invite03481543]

Bonjour,
Dans la pratique quand on fait correctement les choses on raisonne en système, surtout sur ce type d'application impliquant un accu lithium.
La batterie doit communiquer avec son controleur moteur qui lui même possède un minimum d'intelligence embarquée.
Lorsque la batterie est suffisamment chargée elle envoie une consigne de courant max au contrôlleur moteur.
En revanche quand elle atteint un niveau prédéfinit elle baisse progressivement cette consigne.
De même en cas d'élévation thermique.
Un bon contrôleur moteur limitera par construction la puissance délivrée au moteur (capteur hall).
Avec un système pas de coupure brutale mais une adaptation aux différentes situations.
Tout comme avec le chargeur qui doit faire aussi parti du système vélo.

[invite0bbcf490]

Bonjour,

Merci HULK28 pour cette contribution mais c'est très abstrait pour mon niveau d'électronique, je suis incapable de mettre ça en pratique.

Antoane

Le schéma #8 suggère que le potentiel sur le curseur du potentiomètre commande le rapport cyclique du PWM. Une solution simpliste mais probablement raisonnablement fonctionnelle serait d'agir sur ce potentiel. Cela peut par exemple être fait en reliant le transistor de sortie d'un opto-coupleur entre le curseur et le point bas du potentiomètre. La led de l'opto-coupleur serait alors alimentée par un capteur de courant qqcq : à effet Hall ou basé sur le schéma #9 (sans T1) par exemple.

Je trouve cette solution séduisante à première vue, et j'ai essayé de la mettre en oeuvre avec ce que j'ai pour l'instant sous la main.

J'ai mis une photorésistance entre le curseur et le point bas du potentiomètre. Dans l'ombre, cela n'a pas d'effet, mais lorsque la luminosité augmente, le PWM ralentit le moteur, ce qui est une bonne chose : à défaut d'avoir un opto-coupleur sous la main, il me suffit de piloter la luminosité d'une LED dans une gaine pour faire varier la photorésistance et ralentir le moteur. C'est clairement du bricolage pour l'instant mais c'est avant tout à but pédagogique... pas-à-pas dirons-nous !

Il me reste donc à réussir à faire varier la luminosité de la LED en fonction de l'intensité tirée par le moteur. Voici un schéma de principe illustrant où j'en suis :


Je suppose que pour piloter l'intensité de la LED avec un courant variable, je dois utiliser le transistor dans sa plage de gain (non saturé). Mais lorsque R2 (60 mOhm) évolue entre 0V à 0A et 0,6V à 10A, le transistor va laisser passer un courant proportionnel entre collecteur et émetteur en affectant la luminosité de la LED... Ne vais-je pas perdre de la puissance : par exemple à 5A je ne veux pas limiter le courant mais R2 aura 0,3V a ses bornes et le transistor va allumer la LED a mi-puissance non ?...

Merci à tous en tout cas. J'espère venir à bout de ce petit casse-tête avec votre aide précieuse.

Eric

[invite03481543]

Je vois dans votre lien que c'est un moteur à balais mais avez vous pu obtenir une doc plus détaillée de ce moteur?
En PWM ça va être bruyant, il va falloir bien choisir la fréquence.

[invite03481543]

Plutôt qu'un shunt qui va vous bouffer de la puissance inutilement optez pour un capteur non intrusif genre capteur Hall.

[invite0bbcf490]

Bonjour HULK28,

Effectivement, j'ai commandé hier le capteur de courant ACS712 20A (comme recommandé par webscience #15) que je vais monter à la place du shunt. J'espère pouvoir l'utiliser pour commander le transistor qui pilotera mon couple LED/photo-résistance (et peut-être à terme un opto-coupleur). Si quelqu'un a une meilleure solution pour agir sur le rapport cyclique du PWM je suis évidemment intéressé !

Pour le moteur, il y a quelques caractéristiques techniques par-ci par-là sur le net mais apparemment rien d'officiel et d'exhaustif. Ce n'est probablement pas le choix idéal pour motoriser un vélo électrique mais ça fonctionne quand même plutôt bien : je l'ai monté avec une transmission à galet de réduction 1/10 et le résultat est tout à fait satisfaisant. Le bruit reste raisonnable.

La suite dans quelques jours dès que je reçois le capteur de courant !

Merci encore j'en ai appris pas mal ces derniers jours avec votre aide et en expérimentant sur le vélo et sur une breadboard !

[webscience]

Bonjour,

Attention , car le ACS712 20A travail en 5 volts, prévoir un module de régulation de ce genre : https://www.ebay.fr/itm/LM2596-DC-DC...oAAOSw46ha9U5x

A+

[invite0bbcf490]

J'ai vu qu'il lui faut effectivement du 5V, mais ne puis-je pas simplement l'alimenter avec un simple pont diviseur de tension ?

[webscience]

Non, car tu as du 24 volts est la chute de tension est trop importante, et ça te donnerais énormément de l’imprécision

De plus si tu as une variation de tension sur ton 24 volts, tu le fera ressentir au module ACS712 20A, qui risque de ne pas aimer ça.

[invite03481543]

Bonsoir,

traduction: le courant dans votre pont diviseur ne permet pas d'alimenter quoi que ce soit sous peine de déstabiliser le diviseur de tension.

Par exemple si vous avez 2 résistances de 10K en série alimentées par 24V vous aurez sur le point milieu 12V et le courant Ip du pont (qui passe donc dans les 2 résistances) aura pour valeur I1=I2=Ip=24/20k=1.2mA

Si vous chargez ce pont diviseur vous allez tirer un courant supplémentaire qui ne se répartira plus équitablement entre le haut et la bas du pont.
Cette fois I1=I2+I3 (avec I3 la valeur que va tirer votre montage).
Si nous branchons par exemple une résistance de 15K sur votre pont le courant dérivé (I3) sera de 0.6mA, le courant dans la résistance du haut ne vaudra plus 1.2mA mais 1.5mA et dans celle du bas de pont 0.9mA.
Résultat votre 12V initial, sur le noeud commun, deviendra 9V, ce n'est donc pas le résultat souhaité.