Est il possible d'asservir un moteur électrique universel 220 volts (type machine a laver) avec un Arduino Promini, sachant que le moteur est muni d'une génératrice qui fait office de capteur de rotation qui sort une tension alternative de 40volts maximum.
Le but du montage est de piloté a l'aide d'un potentiomètre la vitesse de rotation du moteur qui variera de 0 a 12000trs tout en gardant le couple de celui-ci.
Si oui, il aurait il quelqu'un qui ai un lien sur une réalisation du même genre, ou du moins des explications, Google ne ma pas renseigné sur ce que je recherche.
Si non, es ce que c'est complexe a réalisé au niveau du codage de l'arduino, quel est la démarche a suivre, tout en sachant que j'ai découvert l'arduino et le c++ il y a tout juste deux mois.
Merci d'avance a tout ceux qui m’apporteront des infos afin de réalisé ce projet.
Réaliser le codage d'un asservissement de vitesse avec un Arduino n'est pas bien compliqué en soi.
Par contre, pour exploiter la tension de ta génératrice alternative, il va falloir que tu redresses sa tension, ce qui peut poser des problèmes de seuil pour les faibles vitesses.
La vitesse d'un moteur universel étant liée au premier chef à sa tension d'alimentation, il va falloir que ton Arduino pilote une source de tension alternative variable.
Je ne sais pas ce que tu veux faire de cet asservissement, mais il est difficile de réguler dynamiquement la vitesse en cas de brusques variations de charges. Par exemple, si tu tournais à faible vitesse avec un fort couple, au lâcher de ce couple, ton moteur va être pendant quelques instants en survitesse, le temps que ton asservissement réagisse. Ça peut, ou pas, être gênant, voire rédhibitoire.
Merci Pierre pour ta réponse.
Le but final du montage est de réalisé une meuleuse au bout d'un flexible, des fois une photo parle mieux que des mots, (voir Molivuty.jpg), c''est un appareil performant mais qui coute....un bras, voir deux.
Ayant de quoi le réalisé mécaniquement, j'aurai aimé lui adjoindre une électronique digne de ce nom.
Le fait d'avoir une survitesse de quelques secondes n'est pas très rédhibitoire.
j'ai trouvé un montage simple qui ferait varier la vitesse (voir xvariateur-de vitesse-pour-.jpg) du moteur mais ça ne gérera pas le couple, et je craint que le moteur s'assoie si je dois forcé a bas régime.
Maintenant si c'est vraiment compliqué de réalisé un asservissement avec l'Arduino, je m'en passerai.
Avec un tel montage avec triac, il faudrait coupler le potentiomètre à un servo-moteur. L'angle du servo serait piloté par l'Arduino et l'Arduino par la différence entre la tachy et le potentiomètre de consigne de vitesse via l'asservissement.
Une autre solution serait de commander le triac par une impulsion synchrone de la tension alternative. La largeur de cette impulsion serait gérée par l'Arduino et lui même par la différence entre la tachy et le potentiomètre de consigne de vitesse via l'asservissement.
Peut-être d'autres solutions ?
Maintenant, je pense que pendant le meulage, le couple demandé va évoluer rapidement en fonction de ce que tu fais. J'ai du mal à imaginer qu'un asservissement puisse suivre cela à moins que tu tolères une marge d'erreur sur la vitesse assez grande ... de l'ordre de ± 30 %
Ta régulation en effet va dépendre des constantes de temps de la boucle, actionner un potentiometre externe me parait illusoire il faudra commander le moteur en direct avec obligatoirement les points suivants
Détection du passage zero secteur : facile a faire avec un optocoupleur
Commande du triac : idem, tu a des opto-triacs faits pour cela
Mesure du courant moteur : Obligatoire si tu travaille a vitesse constante. Le courant peut s'envoler si le moteur cale
Mesure de la température moteur : Plus que conseillé, il faut placer une petite sonde au plus pres des bobinages.
Au niveau de la mesure de la vitesse de rotation il faut que tu nous dise un peu plus sur ta generatrice, si elle fonctionne en alternatif il sera préférable de travailler en fréquence plutot qu'en tension.
Au niveau de la boucle de régulation ce ne sera pas trop compliqué, le décalage entre la mesure du zero secteur et l'envoi de l'impulsion de la gâchette du triac va déterminer l’énergie envoyée au moteur. A la limite tu peux travailler en calculant la courbe de vitesse a vide du moteur, en la décalant en fonction de la mesure de vitesse reelle, et en limitant la valeur de ce decallage pour eviter les surcharges.
Comme la regulation va travailler a 100hz (le triac et le secteur) il faudra que tu ralentisse les variations de la consigne pour empêcher les oscillations, c'est tout l'art (ou le lard) d'une regul. Fait une recherche gougoule avec regul PID.
Tout cela fait un peu de boulot mais ce sera gratifiant.
@Pierre
Merci d'avoir consacré un peut de ton temps a l'étude du projet.
Je trouve l'idée du servo qui actionne un potentiomètre originale, pourquoi pas...
La génératrice est un moteur continu de type universelle qui fonctionne en alternatif (voir Ici) il y a pas de limite de vitesse de rotation si on lui fixe pas une limite électroniquement, pour avoir fais un essais a vide en le branchant en direct sur le secteur le moteur a pris 20000trs, et aurait put prendre plus, mais avec le risque de voir éclaté l'induit ce qui es dangereux et sans intérêt.
Après avoir lue ta réponse je me suis documenté sur comment détecter le zéro secteur, effectivement la réalisation est assez simple, pour ce qui est des opto-triac ça reste un peut flou concernant leur intensité, ou alors j'ai mal compris.
Pourquoi plus que conseillé de placer des sondes de température près des bobinages, il y a risque de surchauffe.
J'avoue que je saisi pas bien quand tu dit "le courant peut s'envoler si le moteur cale"
je me suis documenté aussi sur le régulation avec le PID et je suis tombé sur cette article qui pourrait être une base de départ.
Tout cela fait un peu de boulot mais ce sera gratifiant.
Certes, le coté Hardware ne me fait pas peur, je craint plutôt le coté software.
Pourquoi plus que conseillé de placer des sondes de température près des bobinages, il y a risque de surchauffe.
J'avoue que je saisi pas bien quand tu dit "le courant peut s'envoler si le moteur cale"
C'est dans le principe de base de toute regulation, si la vitesse diminue, j'envoie plus de tension au moteur, donc plus de courant, celui ci peut depasser la valeur nominale permise.
De plus les moteurs sont refroidits per leur vitesse de rotation, si celle ci est faible moins de calories evacuées, or celles ci dépendent du courant (couple). C'est pourquoi generalement les moteurs utilisés a vitesse variable ont un refroidissement forcé par ventilo externe.
La génératrice est un moteur continu de type universelle qui fonctionne en alternatif (voir Ici) il y a pas de limite de vitesse de rotation
Plus ou moins, tu a la n max dépendant des caractéristiques mécaniques (j'ai eu affaire a un moteur de loco sncf emballé et pas rigolo du tout) et aussi de n min, la tension de sortie etant trop faible. Dans l'ancien temps pour la mesure de vitesse on utilisait une tachro a tension continue, maintenant codeur de rotation optique, la définition est sans aucune commune mesure.
pour ce qui est des opto-triac ça reste un peut flou concernant leur intensité, ou alors j'ai mal compris.
Tout con, tu alimente suffisaient la led d'entrée. Attention tu a des OT avec zero crossing integré, a ne pas utiliser bien sur, ceux la sont dediés au tout ou rien sur une alternance.
RDDT:
... La génératrice est un moteur continu de type universelle qui fonctionne en alternatif ...
Reprenons cette phrase :
La génératrice est un moteur universel. En tant que moteur, il peut être alimenté en courant continu ou alternatif. En tant que génératrice, il délivre une tension continue ; ce qui va grandement te faciliter la tâche.
Toutefois, cette tension est entachée de bruit de commutation dû au collecteur à lames. Un simple filtrage suffit pour y pallier. Par contre, il te faudra certainement un pont diviseur afin de ramener sa tension pour la vitesse max à laquelle tu souhaites fonctionner à l'intérieur des limites de fonctionnement de l'Arduino, c'est-à-dire 5 V.
La partie logicielle est certainement la partie la plus simple de ton projet.
Pour autant que des protections soient nécessaires, comme le dit "jpdsfr", il faut d'abord te concentrer sur l'aspect fonctionnel.
En ce qui concerne l'asservissement, tu peux oublier le contrôle intégral pour deux raisons :
tu n'as pas besoin d'une grande précision de vitesse,
compte-tenu des variations de couple énorme que tu vas avoir dans tes phases de meulage, tu risques, plus souvent qu'à son tour, d'envoyer ton système en saturation et le retour au régime linéaire est toujours problématique (durée des sur/sous vitesse difficilement contrôlable.
Ça simplifiera ta boucle d'asservissement.
Je me suis amusé à faire une simulation (cela fait 15 ans que je n'avais plus fait ça ) de ce que cela pourrait donner. Je suis parti d'un moteur de 1 kW sous 220 V tournant à 10000t/mn max avec un couple max de 0.15 Nm, une résistance interne de 10 ohms et un moment d'inertie de 0.001 kg.m².
Pendant la première seconde, le moteur se lance, seule la résistance du moteur limite son courant qui monte à 22 A !
J'applique un effort de meulage correspondant au couple maxi du moteur entre 1.4 et 1.9 secondes. Sur la courbe Vgéné on voit que la vitesse ne chute que de 0.6 % grâce à la régulation. Le courant monte à 5 Ampères, courant max du moteur à son couple max.
Le même effort de meulage est appliqué. Cette fois, la perte de vitesse est de 1 %, ce qui reste raisonnable.
Tout cela grâce à un régulateur extrêmement compliqué : un simple gain de 1000 .
Bien entendu, j'ai négligé pas mal de choses :
la self du moteur,
les couples de frottement fixes et proportionnels à la vitesse,
le filtrage de la tension de la génératrice,
mais ce sont des paramètres secondaires qui ne modifieront pas énormément les performances ni le régulateur.
NOTA : ne pas prendre ces coefficients pour du bon pain. Pour être sûr de ce que l'on fait, il faut connaître :
le coefficient de couple du moteur Km,
la résistance interne du moteur r,
le moment d'inertie du moteur,
le coefficient de force contre-électro-motrice du moteur.
On peut, bien sûr, estimer ces valeurs sans faire de mesure à partir des caractéristiques du moteur et de ses dimensions.
Toutefois, cette tension est entachée de bruit de commutation dû au collecteur à lames.
Non le capteur de rotation qui est en bout d'arbre na pas de commutation a lame, c'est un aimant, comme une dynamo de vélo.
Pour autant que des protections soient nécessaires, comme le dit "jpdsfr"
N'ayez crainte je suis pas du genre a mettre les doigts dans la prise pour voir si il y a du jus...
Effectivement la précision de vitesse na pas grande importance contrairement au couple,
je ne cherche pas non plus a faire une usine a gaz, mais que le moteur prenne au moins 12000trs, pour gratter dans l'aluminium on a besoin de régime élevé.
les seule info que j'ai sur le moteur est qu'il fait 350w et fonctionne en 220volt, rien d'autres.
A vous lire je vois que vous maitrisé le sujet sur le bout des doigts, ce qui est pas mon cas, je suis dépassé.
RDDT:
... le capteur de rotation qui est en bout d'arbre na pas de commutation a lame, c'est un aimant, comme une dynamo de vélo. ...
Bon, alors cet génératrice délivre une tension alternative de tension (et fréquence) proportionnelle à la vitesse de rotation. Suffit alors de redresser et filtrer.
RDDT:
... les seule info que j'ai sur le moteur est qu'il fait 350w et fonctionne en 220volt, rien d'autres. ...
Si vous n'avez pas plus d'info, comment pouvez-vous savoir qu'il peut tourner à 12000 t/mn ? Mesure de la fréquence de la dynamo ?
Une mesure de la résistance ohmique ne doit pas être trop difficile à réaliser.
Pour me moment d'inertie, une mesure du diamètre et de la longueur du rotor devrait faire l'affaire.
Pour le coefficient de couple, une approche théorique peut suffir dans un premier temps.
Pont de diodes et condensateur suffiront il, ou un filtrage plus sophistiqué est nécessaire ?.
Si vous n'avez pas plus d'info, comment pouvez-vous savoir qu'il peut tourner à 12000 t/mn ?
J'ai un tachymètre numérique portable capable de mesuré jusqu’à 50000trs a 20000 j'ai coupé l'alimentation du moteur, je dit 12000 car pour l'utilisation que je vais en faire ça suffi largement.
Une mesure de la résistance ohmique ne doit pas être trop difficile à réaliser.
Parle on bien de la résistance ohmique des enroulements stator et rotor ?.
Pour me moment d'inertie, une mesure du diamètre et de la longueur du rotor devrait faire l'affaire.
Je vais démonté ce week-end le moteur pour prendre les mesures et le poids j'ai une balance de précision.
RDDT:
...Pont de diodes et condensateur suffiront il, ou un filtrage plus sophistiqué est nécessaire ? ...
Pont de diodes avec double filtrage RC mais pas de capa en tête.
RDDT:
... J'ai un tachymètre numérique portable capable de mesuré jusqu’à 50000trs a 20000 j'ai coupé l'alimentation du moteur, je dit 12000 car pour l'utilisation que je vais en faire ça suffi largement. ...
Cela ne donne aucune information sur la relation couple/vitesse. Si ton moteur est capable d'une très grande vitesse, peut-être est-il incapable de fournir le moindre couple ?
RDDT:
... arle on bien de la résistance ohmique des enroulements stator et rotor ?. ...
Oui, la somme des deux.
RDDT:
... Je vais démonté ce week-end le moteur pour prendre les mesures et le poids j'ai une balance de précision. ...
Diamètre et longueur du rotor suffisent. Pour la densité, on prendra en gros 8 kg/dm3.
ChPr:
Pont de diodes avec double filtrage RC mais pas de capa en tête.
Sans oublier qu'avec un pont de diode on a une zone morte égale à 2 seuils de diodes soit environ 1,5V.
Sans doute dans le cas présent cela ne sera pas gênant mais autant le vérifier de suite.
68tjs:
Sans oublier qu'avec un pont de diode on a une zone morte égale à 2 seuils de diodes soit environ 1,5V.
Sans doute dans le cas présent cela ne sera pas gênant mais autant le vérifier de suite.
J'ai noté cela sans plus de remarque car RDDT avait dit que sa génératrice fournissait 40V, auquel cas, ce n'est pas bien gênant. Mais tu as raison, faut vérifier.
) de ce que cela pourrait donner. Je suis parti d'un moteur de 1 kW sous 220 V tournant à 10000t/mn max avec un couple max de 0.15 Nm, une résistance interne de 10 ohms et un moment d'inertie de 0.001 kg.m².
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