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 Réalisation d'un variateur

Commande de moteur DC: à aimant permanent

Les moteurs sont utilisés pour le déplacement du robot. Ils peuvent être de différentes tailles , puissances, couples , et prix...
Pour la commande des moteurs, on peut utiliser un relais monté en tout ou rien. Il n'y a pas de variation de la vitesse du moteur. La diode de roue libre évite les surtensions aux bornes du transistor, et donc le protège. Les charges sont évacuées dans la diode.



On peut aussi commander le moteur par l'intermédiaire d'un transistor que l'on fait conduire et que l'on bloque alternativement. Cela revient à faire varier le rapport cyclique du signal et donc faire varier le courant moyen dans le moteur.



L'inconvénient est que le moteur ne tourne que dans un sens.
L'idéal est de pouvoir faire une inversion du courant dans le bobinage du rotor.
Il faut pour cela réaliser un montage que l'on appelle pont en H, et qui met en oeuvre 4 transistors.
Vu les tensions de travail entre ( 5 < V < 20 V en général), on peut utiliser des transistors bipolaires. Sachant que les transistors vont fonctionner en commutation ( état saturé <=> état bloqué) alternativement , ceux-ci lors de la saturation vont avoir une tension Vce de quelques centaines de mV à quelques volts, ceci est une perte d'energie importante . L'avantage est la simplicité du montage qui utilise 2 transistors NPN, et 2 transistors PNP, commandable directement par de la logique en 5V.



L'idéal est donc d'utilisé des transistors de type MOS, qui introduisent moins de pertes, lors de la conduction.
En effet la résistance drain source ( Rdson est de quelques 10m Ohms).
Le transistor de chez Motorola modèle MTP75N06HD supporte un courant de 75 A.
documentation
Le problème des transistors MOS est que l'équivalent canal P n'existe pas, en effet ils sont plus difficile à réaliser ( cf un cours de physique des composants).
On va donc utiliser 4 transistors canal N pour réaliser le variateur.
Pour la commande des transistors du bas il n'y a pas de problème car la tension de grille est supérieur à la tension de source.
Pour ceux du haut, il faut mettre un artifice afin d'avoir une tension de commande de grille au dessus de la tension d'alimentation du montage.
En effet le potentiel de la source du transistor du haut se retrouve quaziment au potentiel Vcc. (Q1 et Q2) : Vds ~ 0
On met en place une pompe pour éléver la tension (Vbost sur le montage) à presque 2 fois la tension Vcc.
Enfin la commande de l'ensemble peut etre confié à un PIC qui fournira le 20khz nécessaire à la pompe.
Avec quatres autres sorties, il commandera la marche avant, et la marche arrière. une version plus évolué peut contenir une fonction de frein.
Pour cela il suffit de faire conduire les deux transistors du bas, en gardant ceux du haut bloquer. Voila pour la partie électrique, il faut cependant prévoire des fils assez gros pour la partie puissance 2.5mm de section multibrin.
Au niveau logiciel on peut intéger tout un tas de fonction:
Control du courant via un shunt de faible résistance,
Courbe de démarrage progressive,
Asservissement de la vitesse par contre réaction type P, PI, PID numérique, avec des infos venant d'un incrémental de chez HP par exemple ( HEDS 5640 A12).
etc...
Rappel des caractéristiques:
- Commande en 5V
- Vitesse variable de 0% à 100%
- Avant, arrière
- Tension moteur max 50 V
- Courant continu max 75 A
- Courant créte max 200 A





Commande autorisée:
Con2Con3Con4Con5
Avant0011
Arrière1100
Frein1111
Arrêt10O1
le reste est interdit...
Il suffit ensuite de faire varier par logiciel le rapport cyclique des signaux ( PWM) pour faire varier la vitesse du moteur.
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Pour les questions éventuelles: grassin@netcourrier.com

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