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Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W



  1. #1
    horror484

    Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W


    ------

    Bonjour à tous (ou devrai-je dire plutôt bonsoir...),

    J'ai grillé mon 2éme contrôleur de vitesse made in china 12V 43A en utilisant un moteur d’essuie-glace (je n'ai pas plus puissant en magasin... décidément !). De colère contre ces contrefaçons chinoises, j'aimerai construire moi-même mon propre circuit électronique. Le principe est très simple : je règle la vitesse à travers un potar, et tant que je maintiens un bouton poussoir appuyé, le moteur tourne seulement dans 1 sens (le sens horaire). Il ne doit jamais tourner de l'autre sens. Cependant, il faut que le démarrage soit linéaire et doux (un démarrage sur 2-3s pour éviter un à-coup qui puisse détruire la transmission mécanique), et, si possible, que tout soit réalisé avec de l'électronique analogique seulement (juste pour le fun).

    Voici ma proposition de schéma (en fichier joint), ma seule modification est un bouton poussoir entre la broche 3 et la résistance 10k. Pour le MOSFET, je prendrai un IRF540, largement suffisant. Tout y est dans ce schéma, sauf le démarrage qui doit se faire en douceur... savez vous comment nous pouvons le faire en circuit purement analogique ? Ai je besoin d'un gros refroidisseur sur le MOSFET (je le surdimensionne exprès pour éviter qu'il chauffe) ?

    Voici un dimensionnement de R1, R2, et C. Voici les équations :

    t_HIGH=0.693*(R1+R2)*C
    t_LOW=0.693*R2*C
    f=1.44/[(R1+2*R2)C]
    duty cycle (%) = (ON/(ON +OFF))*100

    R1 serait mon potar de 10K, R2 = 100 Ohms et C=330uF pour un duty cycle de 99%.

    Sinon, la solution serait d'utiliser un arduino, un IRF540, un bouton poussoir et un potar réglable. On lit l'état du potar et celui du bouton, si le bouton est à l'état 1, je fais une boucle for() de 0 à X (X étant la valeur maximale donnée par le potar préalablement réglé à la main) tout en faisant démarrer le moteur à travers cette boucle. Puis, tant que le bouton est maintenu, le moteur tourne.

    Merci pour vos conseils,

    -----
    Images attachées Images attachées

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  3. #2
    gcortex

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Ton schéma est faux.
    Un qui marche avec D=1N4148 :
    Images attachées Images attachées
    Dernière modification par gcortex ; 02/02/2020 à 07h03.

  4. #3
    penthode

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Et encore,
    Vue la capacité de gate du mosfet, un driver idoine me semble necessaire
    Là où le mensonge prolifère, la tyrannie s'annonce ou se perpétue.

  5. #4
    horror484

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Merci pour votre schéma, étrange parce que le mien vient d'un bouquin donc bizarre qu il soit faux... mais y a bien des coquilles partout.

    Et pour le démarrage en douceur, cela m'oblige à le faire à la main ?
    J'en conclus que je suis obligé d'utiliser un Arduino... enfin c'est de loin beaucoup plus simple et efficace alors ! Et pour le refroidissement qu'en pensez vous ?

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. Comparatifs

    Gagnez du temps et de l'argent grâce à nos comparatifs de produits. Parmi nos sujets :
  8. #5
    penthode

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Quel bouquin ?

    Biscotte insérer une résistance de 10 K en série avec la gate
    d'un mos de puissance .....
    Dernière modification par penthode ; 02/02/2020 à 10h16.
    Là où le mensonge prolifère, la tyrannie s'annonce ou se perpétue.

  9. #6
    horror484

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Practical Electronics for Inventors

    Bon après quelques recherches, je vais pas m'embêter un simple darlington en sortie suffira couplé à un Arduino.

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  11. #7
    antek

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    C'est quoi "s'embêter" pour toi ?
    Le Diable a inventé l'Administration afin que les Hommes perdent tout espoir à jamais.

  12. #8
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Bonjour,

    Le schéma de principe est bon, mais :
    - C est beaucoup trop grand, il faudrait lui donner une valeur de l'ordre de 1-100 nF
    - la résistance de grille est bien trop grosse, il faudrait lui donner une valeur de l'ordre de 10-100 Ohm
    - l'interrupteur de commande ne doit pas être connecté en série avec la grille, mais... autrement, pour éviter que cette dernière se retrouve en l'air.

    Le IRF540 n'est pas une "très gros composant" : sans radiateur, il tient à peine 3 A de courant continu.

    Le darlington est un composant vieux et dépassé dans qausi-intégralité des applications en électronique de puissance. Le rendement est minable (< 90% sous 12). Le courant DC max possible avec un tel composant en boitier TO220 sans radiateur est d'environ 1 A.

    Les 200 à 500mA de courant de sortie du 555 permettent de faire commuter le composant en à peine 1µs, ce qui est un compromis raisonnable entre pertes par commutation et CEM, dans la mesure où la fréquence de commutation peut être limitée à qq kHz ou dizaines de kHz. Dans ce cas, un driver additionnel n'est pas indispensable.

    Le "soft-start" automatique peut se réaliser en ajoutant une capacité Css de forte valeur entre la broche 5 du 555 et la masse. La constante de temps du soft-start est alors proche de 3kOhm*Css.
    Ci-dessous un résultat de simulation (le 555 étant câblé différemment du tien) :
    fs48.jpg
    En bleu la tension moyenne de sortie du montage, image de la tension appliquée au moteur, en rouge la tension aux bornes du condensateur ajouté C3. Le potentiomètre est réglé pour un rapport cyclique en fonctionnement normal proche de 90 %

    Cela peut se faire de milles autre manières, plus ou moins élégantes, par exemple en réalisant un générateur PWM commandé en tension (cela peut se faire, par exemple, avec un LM358), ou en détournant un composant spécialisé de son application originale.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  13. #9
    gcortex

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    C'est surtout la patte 7 en court-jus et qu'il manque une diode rapide.
    La mienne n'est pas une shottky, mais on peut descendre à 1KHz.
    Dernière modification par gcortex ; 02/02/2020 à 13h23.

  14. #10
    invite03481543

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    De quels schémas parles-tu?
    Si c'est entre le #1 et le tiens je ne vois fondamentalement aucune différence, il s'agit du même schéma à la valeur de résistance de gate près qui est à fixer entre 10 et 100 ohms comme l'a indiqué Antoane.
    Le schéma #1 au moins a pensé à mettre un condensateur sur la patte 5
    La patte 7 n'est pas en court-circuit sur le schéma en #1 si c'est de celui-ci dont tu parles.
    La 1N914 est équivalente à une 1N4148, on utilise indifféremment l'une ou l'autre, même si la seconde est plus connue.
    https://www.onsemi.com/pub/Collateral/1N914-D.PDF

  15. #11
    horror484

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Donc si je reprends le schéma de cortex, et que j'insereune Css entre la patte 5 et la masse, et un bouton poussoir entre la patte source et la masse du mosfet, tout pourrait fonctionner en théorie ?

    En insérant un gros radiateur sur le mosfet.... je vais lancer une simulation pour voir ce que cela pourrait donner je vous dirai le résultat.... mais quelque chose me dit que ce n'est pas aussi simple !

  16. #12
    horror484

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Et bien sûr on met du 100Ohms sur le drain...

    Mais pour le schéma je ne sais pas s'il est faux! Enfin moi j'aurai pense qu'il était juste aussi sinon il ne figurerait pas dans un livre... mais bon tant qu'on trouve une solution qui fonctionne le reste je m'en fiche un peu

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  18. #13
    invite03481543

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Pas besoin d'un gros dissipateur.
    Si vous choisissez un MOS ayant un faible Rds(on) vous n'aurez pas d'échauffement élevé.
    Par exemple si vous prenez un MOS ayant un Rds(on)=5mohms => P(mos)=0.005*15²=1.125W en conduction continue.
    Un tout petit dissipateur de ce type sera suffisant:
    https://www.digikey.fr/product-detail/fr/aavid-thermal-division-of-boyd-corporation/577002B00000G/HS105-ND/102507

    A
    vec un MOS ayant un Rds(on) de 2.5mohms~3.5mohms plus besoin de dissipateur....
    A adapter selon la puissance de votre moteur.

  19. #14
    invite03481543

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Citation Envoyé par horror484 Voir le message
    Enfin moi j'aurai pense qu'il était juste aussi sinon il ne figurerait pas dans un livre...
    Il faut qu'il soit en 12V et remplacer la 10K par une 47 ohms par exemple, ils ont sans doute voulu écrire 10R (pour 10 ohms).
    Et bien sur calculer les composants selon le degré de variations souhaité.
    Dernière modification par HULK28 ; 02/02/2020 à 14h48.

  20. #15
    gcortex

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Le potar en butée ??
    La diode de roue libre ??

    HULK28, tu as besoin de vacances !

  21. #16
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Bonjour,
    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Le "soft-start" automatique peut se réaliser en ajoutant une capacité Css de forte valeur entre la broche 5 du 555 et la masse. La constante de temps du soft-start est alors proche de 3kOhm*Css.
    Ci-dessous un résultat de simulation (le 555 étant câblé différemment du tien) :
    Pièce jointe 403637
    En bleu la tension moyenne de sortie du montage, image de la tension appliquée au moteur, en rouge la tension aux bornes du condensateur ajouté C3. Le potentiomètre est réglé pour un rapport cyclique en fonctionnement normal proche de 90 %.
    Avec ce schéma (dans lequel R1 et R2 représentent les deux section du potentiomètre de réglage), le bouton de commande peut être placé en série avec une faible résistance (e.g. de 47 Ohm), le tout étant en parallèle du condensateur de soft-start (C3 sur mon schéma). Lorsque le buoton est appuyé, la tension sur la broche CV passe quasi-instantanément à ~0, ce qui devrait bloquer le 555 (il est possible que le 555 continue à envoyer des pulses à très basse fréquence au moteur, auquel cas une solution sera d'utiliser le circuit ci-dessous).

    fs49.jpg
    SW1 représente le bouton de commande. Lorsqu'il est fermé, le moteur est à l'arrêt. Ce dernier démarre doucement lorsque le bouton s'ouvre, puis s’arrête rapidement lorsque le bouton de referme.
    Dernière modification par Antoane ; 02/02/2020 à 15h29.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  22. #17
    invite03481543

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    Ton schéma est faux.
    Un qui marche avec D=1N4148 :
    Non je crois que c'est plutôt toi qui ne te relies pas

  23. #18
    invite03481543

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Citation Envoyé par gcortex Voir le message
    Le potar en butée ??
    La diode de roue libre ??
    C'est un schéma de principe qui doit peut être correspondre au contexte de l'explication dans laquelle il a été extrait, pas un schéma au sens strictement fonctionnel.
    La diode de roue libre sur le moteur n'était peut être pas le sujet ou il était mentionné quelque part que ce moteur disposait de sa diode de roue libre en interne.
    Faux n'était pas approprié, incomplet oui.

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  25. #19
    gcortex

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Aucun rapport entre mes deux lignes.
    La flemme de développer.

  26. #20
    invite03481543

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Oui mais du coup on ne te comprends pas.... moi je m'en fous mais quelqu'un de novice qui vient demander un truc autant prendre le temps pour lui si tu réponds, non?
    Si tout le monde a la flemme ça va vite devenir inaudible.
    Bref, pas grave, Antoane a fait le nécessaire, c'est tout ce qui compte.

  27. #21
    annjy

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Bsr,

    pas trouvé mieux que :.....

    https://forums.futura-sciences.com/e...de-golf-3.html

    schéma post #85
    Si on veut supprimer les sécurités, comparateurs 1 et 4 inutiles.

    cdlt,
    JY
    Dernière modification par annjy ; 02/02/2020 à 18h22.
    A+

  28. #22
    invite03481543

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Ca me rappelle de vieux souvenirs

  29. #23
    annjy

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Citation Envoyé par HULK28 Voir le message
    Ca me rappelle de vieux souvenirs
    Bsr,
    ben oui, un vieux truc qui fonctionne....
    sans micropross ou autre arduichose..

    étonnant, non ?

    cdlt,
    JY
    A+

  30. #24
    horror484

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Tout d'abord, merci pour tout vos conseils et vos solutions possibles. Dans un premier temps, je vais tester la solution la plus simple (celle d'Antoane). Pour le MOSFET avec un Rdson plus faible, j'ai énormément de mal à trouver une liste d'équivalence... Connaissez vous un site par exemple qui répertorie tous les mosfet en fonction de leurs caractéristiques ? A moins de chercher un peu au pif, je ne trouve rien d’efficace pour les non connaisseurs comme moi...

    Je pense opter pour un TO-3p et un dissipateur thermique de ce type : https://fr.farnell.com/fischer-elekt...ude/dp/1319812

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  32. #25
    invite03481543

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Chez les VPCistes tels que Farnell, RS, Mouser et Digikey vous avez des filtres pour vous aider à trouver les bons candidats.
    Vous sélectionnez par exemple NMOS, 40V, Rds(on)= 5 mohms (et moins), le type de boitier et vous aurez déjà pas mal de réponses.

  33. #26
    invite03481543

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Je pense opter pour un TO-3p et un dissipateur thermique de ce type : https://fr.farnell.com/fischer-elekt...ude/dp/1319812
    Ce modèle est à priori prévu pour du TO220.
    Le TO3P est équivalent au TO247 bien plus large.

  34. #27
    horror484

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Ou alors on peut essayer avec un STP20NM50 et un dissipateur thermique à 5°C/W

    MOSFET : https://fr.farnell.com/stmicroelectr...fet/dp/1653679
    DISSIPATEUR : https://fr.farnell.com/aavid-thermal...ique/dp/265202

    ça pourrait fonctionner non ?

  35. #28
    annjy

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Mosfet : RDS on 250 mOhms......

    ça va chauffer......

    cdlt,
    JY
    A+

  36. #29
    annjy

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Sur le lien Farnell, je reviens à transistors mosfet simple,

    et je choisis les filtres à gauche :

    Canal N + N Channel
    tension Vds max = 40V
    boîtier TO220
    3 broches

    et là, il y en a 10...
    https://fr.farnell.com/w/c/semicondu...hes=3broche-s-

    par exemple STP260N4F7

    du coup, le premier radiateur pour TO220, ça colle

    cdlt,
    JY
    Dernière modification par annjy ; 04/02/2020 à 20h15.
    A+

  37. #30
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Contrôleur de vitesse PWM 12V 20A 250W

    Salut,
    Tout d'abord, merci pour tout vos conseils et vos solutions possibles.
    Il existe aussi des solutions plus simples et plus compact.
    variateur.JPG

    Et qui répond mieux au besoin ! Ici on a accélération et freinage progressif.
    Le LTC6992 est un génrateur PWM commandé en tension. En mettant un interrupteur inverseur devant R4, on obtient un démarrage/arrêt progressif selon R4/C2 (valeurs du schéma non représentatives). La vitesse est réglable avec le potentiomètre R6/R5.
    R1/R2/R3 permettent de régler la fréquence PWM (ici 15 kHz).
    A cela, on ajoute un driver de MosFet et un transistor avec sa diode de roue libre. Et hop !
    Dernière modification par Antoane ; 05/02/2020 à 07h26. Motif: suppression PJ en double
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

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