Régulation du moteur à une vitesse proportionnelle à un potentiomètre

[jean-michel-gonet]

Pourquoi:

• Pour faire que le moteur tourne à une vitesse fixe malgré une charge variable.

  Description:

• La vitesse demandée est obtenue de la lecture d'un potentiomètre.
• Mesure de la vitesse actuelle plusieurs fois par seconde.
• Un PID permet de réguler le rapport cyclique du PWM d'alimentation de façon à assurer que la vitesse actuelle est le plus proche possible de la vitesse demandée.

  Condition de satisfaction:

• Le moteur tourne à la vitesse demandée malgré un couple de charge variable.

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Les divisions sont à éviter sur un PIC18F. Pour mesurer la vitesse nous compterons le nombre de phases qui surviennent dans un espace de temps.

• La vitesse est mesurée sur 8 bits, entre 0 et 255.
• 255 correspond à la vitesse maximum.
• 0 à l'arrêt.
• La direction est gérée par une autre valeur.

Exemple de calcul:

• Vitesse maximum du moteur: Vmax = 15000 rpm
• Nombre de phases maximum par seconde: Phmax = Vmax * 6 / 60 = 1500 ph/s
• Délai pour 255 changements de phase: T = 255 / Phmax = 0.17 s
• Fréquence du PWM, et base de temps des interruptions: Fi = 15625 Hz
• Nombre d'interruptions entre deux mesures de vitesse: N = Fi * T = 2656

Algorithme:

• On compte le nombre de phases détectées en 2656 interruptions.

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Pour éviter de la casse, il est nécessaire de limiter l'accélération, en particulier au démarrage.

• Au minimum 5 secondes entre le démarrage et la puissance maximum.
• Mesures de vitesse toutes les T = 0.17s
• La puissance maximum est de P_MAX = 240
• Temps minimum pour atteindre la puissance maximum: Tpmax = 5 secondes
• Nombre d'itérations minimum pour passer de 0 à la puissance maximum: N = Tpmax / T = 30
• Augmentation maximum de la puissance en une itération: Dp <= P_MAX / N = 8

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La lecture d'un potentiomètre peut s'avérer instable:

• La commutation dans l'étape de puissance du moteur provoque des perturbations dans l'alimentation de l'étape de contrôle. Ces perturbations se reflètent directement dans la tension de sortie du potentiomètre.
• Également, le potentiomètre peut se trouver juste à la limite du bit moins signifiant de la conversion A/D. Il est normal que la lecture varie de +/- 1.

Pour ces raisons, il convient d'avoir un minimum d'hystérésis pour passer de l'état ARRET à MARCHE, et viceversa.