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Réguler ou pas la tension d'alimentation des moteurs


7 réponses à ce sujet

#1 Sandro

Sandro

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Posté 17 mars 2018 - 11:17

Bonjour,
je me posais la question de s'il est utile ou pas de réguler la tension d'alimentation pour un moteur DC à ballais (sachant que j'utilise un pont en H pour contrôler la vitesse du moteur).
Plus précisément, je comptais utiliser un moteur 12V (à priori celui-ci : https://www.robotsho...-gearmotor.html).
 
Je vois trois solutions pour l'alimenter :
- une  Lipo 3s (donc à 11.1V nominal, en pratique entre 10 et 12.6V)) : est-ce que je vais perdre beaucoup de vitesse et/ou de couple?
- une Lipo 4s (donc 14.8V nominal, en pratique entre 13.2 et 16.8V) : je crains que je ne crame le moteur
- une Lipo 4s suivie d'un régulateur de tension 12V
 
Qu'est ce que vous en pensez?
En terme de contrôle (PID), est-ce que la variation de la tension au court du temps est problématique?
 
Dans le cas ou on régule, je me demande si le pont en H que je comptais utiliser pour l'instant (https://www.robotsho...0_-_2017-06.pdf) est adapté : en effet, on lit "Please use battery when driving inductive load such as DC brush motor. Due to the protection circuit of most Power supply (switching), it will shut down when regenrative current from motor is detected. Even if the cqse where switching power is needed, a battery with the same rated voltage need to be parallel with the power supply to absorb regenerative curren" (page 9 du lien). Si je comprends bien, le problème est que ce pont ne dissipe pas les courants générés par le moteur lorsqu'il passe en mode générateur, et que ceux-ci reviennent vers la batterie. Si c'est ça, est-ce qu'il y a moyen de régler le problème par l'ajout d'une grosse capa en parallèle au convertisseur de tension? ou une paire de diodes zener en parallèle du moteur?
 
Merci d'avance
Sandro

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#2 Oracid

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Posté 24 mars 2018 - 09:02

Je n'ai pas la compétence de répondre à toutes tes questions, néanmoins je pense que ce qui est important, c'est la tension à la sortie du pont en H.
Cette tension n'est peut-être pas supérieure à 12V, même en cas d'utilisation d'une batterie 4S. Il faut quand même traverser 2 transistors.
Donc si je ne dis pas de bêtise, cela fait au minimum 0,7v x 2 = 1,4V de chute de tension.

#3 Sandro

Sandro

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Posté 24 mars 2018 - 10:51

Bonsoir,

et merci pour votre réponse.

 

Par contre, j'ai un doute sur la chute de tension de 0.7V pour chaque transistor.

Pour les transistors bipolaires, il y a bien une chute de tension entre le colecteur et l'éméteur, de l'ordre de 0.3V d'après https://fr.wikiversi...tor_bipolaire.

Mais il me semble que les ponts en H (dans les puissances utilisées en robotique amateur) sont généralement fait avec des MOSFET.

 

Pour un mosfet, en mode saturé, il me semble qu'il n'y a pas une chute de tension fixe, mais juste une résistance Ron qui est assez faible (10.5 milliohms pour par exemple celui-ci : https://docs-emea.rs...b81090909.pdf),donc une chute de l'ordre de 0.1V par transistor pour 10A (le maximum par sortie pour le pont en H), soit une perte totale de 0.2V.

 

 

Et je pense que le pont en H que j'ai mentionné ci-dessus cramerait s'il y avait vraiment une telle chute de tension :

-2 voies (ie 2 moteurs commandés séparément)

-10A max en continue par voie

-la datasheet précise qu'il n'y a pas besoin d'ajouter un radiateur ou d'autres systèmes de dissipation thermique.

 

Donc si on avait 1.4V de chute de tension sur chaque voie, ça ferait    2 voies  *  1.4V   *  10A = 28W de dissipé : ça fait beaucoup sans radiateur (si on regarde une résistance faite pour dissiper 25W, ça ressemble à ça https://eu.mouser.co...LaanaDCyjnXrSU= (ie la résistance est montée dans un gros radiateur)).

 

 

 

Mais si je me trompe ou que j'ai mal compris, alors est-ce que tu aurais un lien qui en parles?

 

Bonne soirée

Sandro


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#4 Mike118

Mike118

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Posté 25 mars 2018 - 12:50

Alors pour faire cours et parler pratique, tu peux survoler un moteur CC ! Quand il est indiqué 12V tu peux l'alimenter en 16.8V c'est juste qu'il tournera plus vite que la vitesse nominale spécifiée en 12V mais aussi qu'il s'échauffera plus, et qu'en fait la durée de vie est " légèrement baissée " tant que tu ne survolte pas trop le moteur. 
Perso j'ai déjà survolté en 24V des moteurs 12V... 

Ensuite le second point à voir et plus important c'est que vu que tu fais du PWM c'est pas comme si tu mettais du 16.8V en continue... Donc si tu crains pour ton moteur, tu peux mettre un pwm de 71% tu auras une tension apparente de 12V ou moins sur ton moteur.  

Troisième point important, si tu ne mets pas de convertisseur tu auras une tension qui va varier au bornes du moteurs et donc la vitesse du moteur va varier aussi ... Après tu parles de PID, mais dans ce cas je suppose que tu veux utiliser des codeurs sur ton moteur ... Si c'est bien ça pas de " vrai problème " pour le PID... Le but du PID va être de s'assurer que la vitesse du moteur soit la bonne ... Indépendamment de la variation de la tension d'entrée ou des perturbations sur l'axes de sorties moteurs ... ( ou du moins d'essayer tant que c'est possible) 
par contre dire que ça n'a réellement aucun impacte serait faux ... la variation de tension d'alimentation du système va jouer un peu sur la vitesse max que peut atteindre le moteur et donc sur le temps de réponse... 

Il peut même arriver que quand tu règles au " max pour avoir le temps de réponse le plus faible sans dépassement " un PID avec une tension plus faible que la valeur nominale, le système pourra avoir un dépassement de consigne ... 
Mon conseil pour ce genre de chose c'est de régler le PID du système avec la tension max de la batterie ... Comme ça avec batterie un peu plus faible au pire ça sera juste un chouilla plus lent mais pas de changement de type de réponse =) 


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#5 Sandro

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Posté 25 mars 2018 - 01:12

Bonsoir,

et merci beaucoup pour ces réponses.

 

Si je comprends bien, il n'y a que la tension moyenne qui compte? Donc je pourrais tout aussi bien l'alimenter en 100V à condition de prendre un PWM avec moins de 12% de temps sur 1? (bon, j'exagère peut-être un peu pour du 100V, on risque de commencer à avoir des problèmes de claquage des isolants). C'est bien ça?

 

Pour ce qui est de la vitesse max, je pense pas qu'en pratique je monterais jusqu'à là (je suis à 1.5m/s en nominal, mais je pense que je serais limité bien avant par ma capacité à éviter les obstacles).

 

Pour le PID, j'utilise en effet 2 encodeurs (sur roues indépendantes) pour avoir un feedback sur le déplacement du robot.

 

Donc tu me conseillerais de partir sur des 3s ou des 4s pour ces moteurs? (sachant que si j'ai un petit peu moins de vitesse ou de couple qu'annoncé, c'est pas grave)

 

Merci d'avance et bonne soirée

Sandro


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#6 Mike118

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Posté 25 mars 2018 - 02:22

De base, les deux peuvent convenir sans "problèmes"

 

  • Si tu veux de meilleures performances pour le moteur ( même si c'est pas ton souhait au vu de ton dernier message), le 4S est mieux : Tu vas survolter un peu le moteur, tu auras un chouille plus de vitesse et Wh plus élevé à capacité en Ah égale..

=> Par contre tu auras une tension plus élevés que d'autres composants ne vont peut être pas aimer... ( je ne parle pas de tes moteurs ... Mais le 12V est une "tension standard" pour désigner une tension entre 10V et 13V donc parfait pour du 3S ... mais pas idéal pour du 4S qui monte 16.8V ... )

 

 

Avantages du 3S : 

  • Tension compatible avec standard 12V
  • Standard 3S plus répandu que le 4S

Ces deux raisons font que généralement je recommande aux débutants du 3S ( Sauf si le souhait du débutant en question est la performance )

et c'est pour cette raison que sur la boutique nous vendons des batteries 3S et pas de batterie 4S. 

batterie-lipo-3s.jpg

 

Exemples concrets : j'alimente directement avec une batterie 3S  des moteur dynamixel, des rubans leds 12V, et même une arduino en passant par le pin Vin... 
Je ne ferais pas la même chose avec du 4S où je devrais utiliser au moins un régulateur de tension...


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#7 Oracid

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Posté 25 mars 2018 - 08:10

Par contre, j'ai un doute sur la chute de tension de 0.7V pour chaque transistor.

Tu as raison de douter et je te remercie pour toutes tes précisions.
Tout compte fait, comme le dit Mike, du 3S, c'est beaucoup plus simple.

#8 Sandro

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Posté 25 mars 2018 - 10:33

Merci beaucoup pour toutes vos réponses.

Je vais donc partir sur du 3S non régulé.


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