Controler la vitesse d'un moteur sans arduino

Bonjour,

Je souhaite réaliser un petit ventilateur en 12V (moins de 400ma), et pouvoir faire varier sa vitesse.
En vu de la simplicité du projet, je me suis dit que l'utilisation d'une Arduino était surement de trop.
J'ai pensé à un petit circuit comme celui-ci avec un transistor NPN avec une résistance variable (potar):

Ou bien un MOSFET canal N :
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Mais je sais pas du tout si ça marche, j'ai fait rapidement quelques essais et ça ne fonctionne pas bien. Les deux éléments passent du tout au tout, de 0V à 12V pratiquement internement.
J'arrive a comprendre avec mon MOSFET canal N vu qu'il doit état dans un état inconnu (entre ouvert et passant) mais pour le transistor bipolaire npn ça devrait fonctionner ?
Avez vous une idée du souci ?
J'ai fait des grosses bêtises et ce que j'ai fait est complétement impossible ?

Merci d'avance pour vos réponses et votre aide !
Bonne journée :slight_smile:

Le circuit sur la base du transistor (quel ref ? perso j'essayerai un darlington) me parait douteux. Là aussi au feeling je prendrait plutot un potar entre le + et le - de l'alim et point milieu sur la base. Le moteur entre émetteur et -.

Si besoin je te fais un schéma (sans aucune garantie) de fonctionnement.

Sinon un peu plus complexe mais qui ne peut que marcher mieux : le commander en PWM, pas forcement avec un arduino, un bon vieux NE555 fait le job. Tu devrais trouver des schémas sur le web.

Un googlage rapide propose ça qui me semble plutôt pertinent et pas super complexe :

Il y a pléthore de petits modules à base de PWM pour faire varier en vitesse un moteur.
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L'avantage du PWM est d'avoir plus de couple à bas régime puisque la tension est toujours maximum sauf que pulsée.
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Cordialement
jpbbricole

et surtout le transistor ne va pas chauffer comme un malade.

Merci beaucoup pour vos réponses !

Bon si j'ai bien compris mon truc est bancale :clown_face:
J'avoue ne pas bien comprendre pourquoi mon premier circuit n'est pas fonctionnel :frowning: (avec un transistor NPN)

J'avoue ne pas avoir bien compris tes explications sur ton idée de circuit, je dis pas non pour un petit schéma si tu as le temps :slight_smile: (c'est pour la science, en vu des commentaires ci-dessus je pense le commander en PWM)

Merci pour ce lien, il est super mais je ne suis pas bien sur de comprendre a quoi servent les diodes près du potar, mais aussi a quoi servent la broche 4 RESET, 5 THRES et la broche 7 DISCH
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Merci pour ces modules je n'y avais pas pensé, mais étant donné la simplicité du projet je voudrais le faire le plus petit possible, sans carte électronique

C'est un très bon point, je vais passer sur du PWM alors !

J'avoue ne pas comprendre pourquoi le transistor chaufferai plus, étant donné qu'il est "entre-ouvert" au lieu de ouvert fermé ?

J'aimerais bien avoir une démonstration de cette affirmation. Je pense que c'est faux. Et le couple ne dépend pas de la tension, mais seulement du courant.

C'est donc pour moi une très mauvaise raison.

Supposons une alim de 12V et que le moteur soit alimenté en PWM en 6V moyen et que le courant soit de 1A. Le moteur reçoit 6W.
La moitié du temps le transistor est bloqué et aucun courant ne circule en lui. Il ne dissipe rien (P=0W). L'autre moitié du temps, il est saturé et sa tension est quasi nulle. La puissance qu'il dissipe est donc nulle (U=0 → P=U.I=0). Ce n'est qu'une approximation, il y a un reste de tension et il va y avoir de la consommation aux changements d'états.
Si on est en mode linéaire, si il y a 6V aux bornes du moteur, il y a aussi 6V au botnes du transistor. Et pour les 1A, le transistor va dissiper 6W.
Dans un cas c'est 6W, dans l'autre c'est presque 0.

Le fonctionnement du 555: On va négliger R1 devant VR1 (100 fois plus petite)
Le temps HIGH est proportionnel à Rb.C1, avec Rb étant la résistance entre le curseur et la connexion côté D1 (charge du condensateur)
Le temps LOW est proportionnel à Rh.C1, avec Rh étant la résistance entre le curseur et la connexion côté D2 (décharge du condensateur)
Avec les diodes, le rapport cyclique est quasi proportionnel à l'angle du bouton, et la fréquence est quasi fixe. Sans diodes, on ne pourrait agir que sur le temps de charge et la fréquence ne serait pas fixe, ce ne serait pas linéaire.

Bonjour vileroi

Pour toi, c'est bien sûre, tu est "hyper expert" de toutes ces choses.
Pour moi, qui suis un utilisateur lambda, il suffit de tester les 2 façon de faire et de freiner l'axe du moteur avec les doigts pour s'apercevoir de la différence.

Cordialement
jpbbricole

En gros, en faisant ce montage tu essaye de piloter le moteur avec un courant d'intensité réglable. L'intensité de collecteur est proportionnel (le gain) à l'intensité de base. Sauf que :

  • ta résistance de base est trop faible et le transistor sera tout le temps ou presque saturé (courant max)
  • même autrement, le moteur demande un courant important au démarrage et moins en fonctionnement normal : une commande en courant est inadaptée.
  • entre deux transistors, même de même ref., les gains sont très divers...

Avec un circuit comme ça (montage dit « à collecteur commun » :
Capture du 2023-05-10 13-42-19
tu vas avoir une tension base-émetteur à peu près constante (0,6 V) donc une tension entre les bornes du moteur qui va grosso-modo suivre la tension entre le - et le point milieu du potentiomètre --> commande du moteur en tension.

Pour le montage à NE555, les deux diodes et le potar forment une résistance qui n'a pas la même valeur dasn les deux sens du courant. Cela permet de dissymétriser le signal de sortie : PWM modulation de largeur d'impulsion.

Et entièrement de l'avis de @fdufnews : le PWM est mieux pour piloter le moteur, pour un montage plus complexe à automatiser, un arduino fait du PWM et il ne manque que le transistor pour la puissance...

J'avoue ne pas comprendre pourquoi le transistor chaufferai plus, étant donné qu'il est "entre-ouvert" au lieu de ouvert fermé ?

La puissance dissipé par le transistor est le produit du courant qui le traverse et de la tension émetteur-collecteur.
Bloqué ("ouvert") : I = 0 A, U = 12 V, donc P = 0
Saturé ("fermé") : I != 0 mais U petit (0,3V) donc P petit.

Entre les deux I != 0 et U != 0 : ça chauffe !

Un moteur n'est pas un conducteur ohmique : à l'arrêt (bloqué ou au démarrage) le courant est fort ̶e̶t̶ ̶l̶e̶ ̶c̶o̶u̶p̶l̶e̶ ̶p̶a̶r̶ ̶d̶é̶f̶i̶n̶i̶t̶i̶o̶n̶ ̶.̶.̶.̶ ̶n̶u̶l̶ ̶o̶u̶ ̶r̶i̶q̶u̶i̶q̶u̶i̶.

Édité, réponse idiote, je confonds moment et travail :-1:

Avec ce genre de démonstration, on peut aussi dire que l'on voit bien que toutes les étoiles sont à la même distance de nous. On a la même observation avec des jumelles. On doit alors en conclure que les étoiles sont sur une voûte céleste et sont accrochées dessus. Pour moi, ces observations ne suffisent pas à démontrer que la terre est plate.

Salut !
Je ne suis pas expert, et a part ça je ne pense pas pouvoir t'aider, mais j'ai trouvé ceci : Vidéo sur la conception d'un contrôleur de vitesse de moteur électrique par modulation de largeur d'impulsions ( PWM ) Je ne sais pas si ça peut t'aider...

Cordialement
Pandaroux007

Bonjour vileroi

Oui, mais c'est de la pratique, avec tes "démonstrations", pas sûre que le néophyte (que je suis) y voie beaucoup plus claire.

Cordialement
jpbbricole

Comparaison pas tout à fait valable... L'observation de @jpbbricole n'est qu'une version rustique d'un banc de test à frein à sangle, utilisé depuis la machine à vapeur !

C'est bien une mesure, très pifométrique certes, mais qui permet effectivement de comparer les deux solutions. (édition avant qu'on me tombe dessus, ce n'est pas une mesure au sens de « comparaison numérique avec un étalon conventionnellement défini comme unité de mesure »)

L'expérience confirme, hormis un asservissement, le PWM est préférable pour piloter un moteur.

Le 555 fonctionne en astable en gros ainsi: Un condensateur C1 se charge via l'alimentation. Quand sa tension atteint 2/3Vcc la broche 7 est mise à la masse, et le condensateur va se décharger. Dans ton schéma, R1 va se trouver entre VCC et le 0V et va consommer du courant pour rien, mais c'est sans conséquence. La tension va diminuer et quand elle atteint Vcc/3 la broche 7 repasse en haute impédance (transistor interne bloqué) ce condensateur se charge et le cycle recommence.

Si on met la broche 4 à 0V, cela bloque le fonctionnement. Il faut la mettre à Vcc pour que cela fonctionne. Cela permet de faire fonctionner ou non l'astable.

Dans le 555 il y a un diviseur de tension avec 3 résistances pour avoir les seuils de comparaison Vcc/3 et 2.Vccc/3. La broche 5 et le point qui donne 2.Vcc/3. On l'utilise pour y mettre un condensateur et réguler le potentiel des seuils de comparaison. Si on avait des variations rapides et brèves de la tension d'alimentation (parasites); on pourrait croire avoir atteint Vcc/3 ou 2.Vcc/3 et la fréquence serait instable. En général, on recommande de mettre 100nF.

Moi qui ai cru toute ma vie que le couple était proportionnel au courant! Il faudra corriger les bouquins!
Et la terre est plate parce que cela se voit bien.

Même wiki dit alors des bêtises en affirmant:
Le couple électromécanique (moteur ou résistant) : T = k ′ ⋅ B s ⋅ I i

Aurais tu ne serait-ce qu'un seul site sérieux qui indique que le couple n'est pas proportionnel au courant?

autant pour moi, je me suis peut-être trompé...

Pour un moteur à courant continu, en régime établi, il y a en gros 3 lois, et le modèle équivalent est un générateur de tension E (force contre électromotrice) en série avec une résistance R et une inductance L (R et L sont les caractéristiques du bobinage. C'est un modèle car il y a des commutations au rotor, ce qui complique les choses surtout avec les petits moteurs on on n'a que 3 bobines:
E est proportionnel à la vitesse
Le couple est proportionnel au courant (avec un aimant, le champ magnétique est constant)
V = E +R.I
  V: tension aux bornes du moteur)
  E: force contre électromotrice
  R: résistance du bobinage
  I: courant
On peut avoir -RI si c'est un générateur d'énergie électrique, (un peu comme une dynamo)

Si on alimente le moteur en 12V, au démarrage on a E qui est nul (vitesse nulle) et le courant est maximal (I=12V/R). Si le moteur tourne, E va croître et le courant vaut alors (12V-E)/R. Il diminue donc.
Il y a une vitesse pour laquelle E vaut V, c'est la vitesse à vide du moteur (si on néglige les frottements), il n'y a plus de couple, donc plus d'accélération. Plus le moteur s'éloigne de cette vitesse, plus le couple augmente.

Le moteur est fortement inductif, si on y met du PWM, on retrouve en gros les variations de tension aux bornes de l'inductance équivalente et le reste est soumis à la tension moyenne. Qu'on alimente un moteur en 6V continu ou en 12V PWM à 50% on a les mêmes formules, le même couple.

Si la résistance est faible, on a comme nouvelle équation V=E et donc la tension et la vitesse sont proportionnelles.

Si le moteur à moins de couple si on n'est pas en PWM, il faut se poser la question du montage. Si dans un cas on alimente le moteur en tension PWM, pour comparer, il faut alimenter le moteur en linéaire en tension fixe, surtout pas en courant ou au travers d'une résistance. Par exemple avec le montage du post #9. Pour comparer deux montages, il faut donner les conditions de mesure! Sans préciser, je fais l'essai de mettre un moteur sur un chargeur de téléphone 5V et il va tourner, puis je l'alimente avec une pile de 9V et il tournera moins bien. C'est à cause de la pile qui ne peut délivrer suffisamment de courant, mais je peux dire "j'ai fait l'essai et le moteur tourne mieux avec une alimentation de 5V que de 9V".

Si on alimente les moteurs en PWM, c'est parce que le rendement est bien meilleur qu'en linéaire pour la commande.

Bonsoir vileroi

Oui, c'est bien ce que l'on sous-entend dès le début, le PWM est meilleur que la commande par le couple potentiomètre un transistor.
Le démarrage est bien meilleur.

Ceci est démontré au moyen d'un banc de test à frein à sangle, utilisé depuis la machine à vapeur :wink:

Cordialement
jpbbricole

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