Notions de Radio électronique - Le Pas à Pas

[Reno]

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Bonjour à tous,

Après quelques jours de repos,  la suite sur le moteur M1 en ce qui concerne ma grue.
Je n'avais jamais mesuré sa consommation sur piles, car j'ai une alim variable sur secteur.
C'est un montage qui est simple à réaliser:
matériels en plus du moteur
boitier pour 2 piles 1,5 Volts, deux piles AA neuves alcalines (tension mesurée piles insérées dans ce boitier = 3,4 V) 
cordon type pile carrée 9 volts pour se connecter sur ce boitier
un multimètre en position Mill-Ampèremètre calibre 200 mill en un premier temps.
un multimètre en position Voltmètre pour voir la tension de la pile lorsque le moteur tourne à vide , puis en charge.

En charge moyenne, la pile s'est déchargée rapidement.
Je suis alors passé avec une autre série de piles avec un régulateur de tension de 3,3 V
C'est un peu mieux, mais je vais encore changer de piles car c'est pas top avec de simples piles.
A+
Reno

[Reno]

Comme promis voici quelques détails et photos,

Déjà une fois coupé le câble du moteur Meccano , j'avais constaté que les 2 fils étaient très fins, et comme en courant continu le câble a une section plus importante qu'en courant alternatif, je m'étais dit que ce moteur n'était pas puissant.

Sans chercher des formules, le repère est en courant alternatif, un Ampère par millimètre carré pour de petites longueurs.
En courant continu, on ajoute un coefficient.du fait que le courant retourne à la source et que la longueur est le double.

J'ai utilisé des jeux de piles, et d''accus. 3V, 9V 12V et 6 accus de 1V2. et à la fin une Alim Stabilisée 3 Ampères.
Le moteur tourne à 3000 tours par minute; RPM Rotation Par Minute sous 3 Volts.
Je vais protéger le circuit par un fusible en verre dimensions 5 par 20mm; 
Sur cette photo, le jeu de piles neuves de 3,4 V est tombé à 3,01 V.
Le moteur tourne à vide et l'intensité est de 0,0958 Ampère
la tension est prise aux bornes des piles.

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Le moteur va être chargé en couple par la pochette verte qui va frotter un peu, puis plus, sur l'arbre du moteur.

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Constat, la tension aux bornes des piles est tombée à 2,46 V.
Le courant est maintenant de 0,780 Ampère.
Le moteur tourne mais à la limite de s'arrêter, je pousse l'arbre sur la pochette verte.
Si j'avais mis un fusible en verre de 680 mA, celui-ci aurait fondu.
Mais je peux pousser un peu plus, je pense mettre alors un fusible de 1 Ampère. 
Mais insatisfait de deux piles toutes neuves, je vais passer sur d'autres piles.
J'aurais voulu avoir 0,780 A  sous 3 Volts.
(je prépare la suite sur le Post suivant),

Reno

[Reno]

L'idéal sera d'utiliser du fil de câblage de 1 mm² entre la carte d'interface et la carte M1 pour alimenter ce moteur,
sachant qu'il faut partir de la source, passer par les relais, et revenir à la source ( la pile ).
Pour les mesures faites ici, les fils des cordons sont plus faibles en section mais ils sont aussi plus courts que le câblage réel..

Souhaitant alimenter le moteur en 3,3 Volts, sachant que son courant sera de l'ordre de 1 Ampère,
l'utilisation d'un Régulateur de 3,3 V sortant 1,5 Ampère avec son dissipateur thermique, est la solution retenue.

Partant d'une pile ou d'un bloc de piles, la tension de 9 V est divisée pour une utilisation d'une part pour les circuits électroniques et
d'autre part pour le moteur M1;
La photo montre le câblage de ces Régulateurs, et le moteur de cette manière est alimenté en 3,3 Volts;

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mais la pile 9 Volts ne va pas tenir; si elle était remplacée par le même modèle en pile rechargeable, sa charge
serait de 500 mA.

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Le moteur M1 , une fois à l'arrêt, le Régulateur débite 10,5 mA sur sa résistance de charge de 10 K-Ohms;

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Constatant que le moteur M1 a besoin de beaucoup de courant pour tourner à la même vitesse, une autre solution est d'avoir
plus d'intensité en réserve.
Un assemblage d'accus , comme ici, donne 8 fois 1,2 Volts soit 9,6 Volts et 2100 mA  une fois les accus chargés.
Ne pas oublier de fixer un dissipateur Type TO-220 avec son mica, sur chaque Régulateur.

à suivre
Bonne Journée à tous,
Reno
 

[Reno]

Un élément n'a pas été évoqué: le temps de décharge.

Comme indiqué sur la photo du Post précédent, les Accus une fois chargés font: 2100 mAh 

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Au voltmètre, ces accus Varta une fois chargés indiquent 1,3V
Si on se réfère à la courbe ci-dessus, durant 720 minutes la décharge est régulière, puis rapidement la tension tombe à
0,4 Volt.
Quand la tension chute et arrive à 1,1 Volt , par pile, tout le circuit électronique et le moteur n'ont plus assez de courant 
la chute de tension se voit sur la luminosité des LEDs orange et verte.

Sur une charge complète, de 2100 mAh qui va durer 14 heures à raison de 150 mA/heure,  la plage utilisable à la décharge sera
de 720 minutes pour une intensité régulière et 600 minutes ne seront pas exploitables.

C'est presque un rapport de la moitié du temps, d'où l'intérêt d'avoir ces accus très bien chargés; Ils sont très chauds pendant la recharge, un bon chargeur a un circuit de sécurité.

A+
Reno

[Reno]

Bonjour à tous,

Pour réaliser la décharge, de 2 accus, pour une intensité équivalente à celle où le moteur Meccano tourne à vide, sur une carte
d'essai j'ai installé deux résistances de 47 Ohms mises en parallèle, et remplacé les accus Varta par une autre Marque.
Elles sont sur-élevées de la plaques parce qu’elles vont chauffer un peu,
Il faut peu de matériel pour réaliser ce montage, mais il est indispensable d'avoir au moins deux multimètres de qualité.
Celui qui est en série dans le circuit, disposé en Ampèremètre, a une résistance interne; elle s'ajoute aux résistances mises en parallèle.
La chute de tension dans cette résistance interne est de 0,120 Volt (lecture sur le cadran du multi-mètre orange).

Quand les 2 accus chargés sont mis en service, le courant est de 99,8 mA et la tension est de 2,61 Volts à leurs bornes.

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 La tension aux bornes des 2 accus est tombée à 2,52 Volts après 150 minutes.
 Le courant dans le circuit est alors de 96,6 mA.
 Les 2 résistances sont un peu chaudes, c'est le moment de mentionner la puissance en Watt. avec la formule P = U x I 
 La chute de tension est régulière comme la courbe.

A+
Reno

[Reno]

Continuons en faisant avancer la grue sur ses rails, si tous les engrenages sont bien alignés l'intensité circulant dans le moteur M1 devrait atteindre 420 milli-Ampères .
Si la grue a une charge importante au crochet, le couple sur le moteur M1 va être plus important, et l'intensité va être plus grande.

Dans le câblage suivant les deux résistances de 47 Ohms sont remplacées par deux résistances de 12 Ohms.
La tension aux bornes des 2 accus est de 2,52 Volts
L'intensité est de 400 milli-Ampères dans le circuit.
La Puissance Absorbée est de 2,4 Volts x 0,4 Ampère = 0,96 Watt.

La tension aux bornes des accus va baisser au fil du temps,
Les deux résistances qui simulent le moteur sont chaudes car elles supportent pratiquement 1 watt , soit un demi-Watt par résistance
or il s'agit de 2 résistances d'un quart de Watt.
Il va falloir les changer très rapidement.

Dans le moteur M1, il en est de même,  la chaleur est une Perte par effets Joules.
Le rendement du moteur est donné par la formule   Puissance utile ( mécanique ) / Puissance Absorbée.

L'inversion du sens de rotation devrait se faire quand l'induit s'est arrêté. Cela évite de charbonner.

A+
Bonne journée,
Reno

[Reno]

Continuons sur la base du post précédent, mais les deux résistances de 12 Ohms sont remplacées par une seule résistance
de 6,8 Ohms (bleu gris or or)  série 2 Watts;

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L'intensité passe de ce fait de 96 mA à 280 mA sous 2,44 Volts; les accus tiennent bien la charge.
Vis à vis de la courbe de décharge, on se situe à 190 minutes d'utilisation. 
La photo comporte aussi deux autres résistances de 2,2 Ohms montées en série que nous allons mettre en service  à
la place de résistance de 6,8 Ohms.
On veut atteindre 630 mA. On monte en puissance et la section des fils n'est pas assez grande; en effet la chute de tension
est de 1,04 Volt.

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avec 4,4 Ohms avec les deux résistances en série;
l'intensité est de 390 mA sous 2,40 Volts en sortie d'accus.

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Éliminons une des deux résistances
l'intensité est de 610 mA et là, on ne tient plus le doigt sur le corps de la résistance;
si bien que les fils sont chauds sur la breadboard.

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Le temps s'écoule, on n'a plus 2,4 Volts aux bornes des accus,
il va falloir penser aux dissipateurs, et sous 3,3 Volts je vais monter des dissipateurs sur les régulateurs de tension.
Avec 610 mill-Ampères le moteur est environ aux deux-tiers de sa puissance.

Pour refroidir les fils de la résistance et les pistes de la breadboard, je vais placer deux pinces crocodiles et je vais
pouvoir monter en puissance.

à suivre, 
Bonne journée
Reno

[Reno]

Comme vu dans le post qui précède, la chute de tension dans le circuit est importante comparée à la tension aux bornes des accus.
Plus on s'éloigne de la source, plus la tension chute, perte en ligne;
Plus les fils sont fins, plus ils résistent au passage du courant.
entre la source et la résistance simulant le moteur , la perte est de 1,04 Volt.;

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il y a 1,26 Volt aux bornes de la Résistance de 2,2 Ohms et 2,30 Volts aux bornes des accus. Soit 1,04 V de perte.
Les pinces crocodiles ont refroidit les fils de la résistance et la plaque d'essais.

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Le fait de mettre des pinces crocodiles l'intensité avait augmenté.
Des fils plus gros sont à prévoir et également un dissipateur sur le régulateur de tension 3,3V qui alimente le moteur.

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La pâte est indispensable sur les deux côtés de la feuille en mica
Le temps s'écoule, les accus tiennent bien la charge. comme la courbe.
essayons d'atteindre 900 milli-Ampères
à suivre

A+
Reno

[Reno]

Bonjour à tous,

Avant de passer en 3,3 Volts , tension qui sera aux bornes du moteur moins les pertes en ligne, en photo le Kit feuille Mica et
sa visserie, pour être montés sur le régulateur de tension.
Un aperçu des fils souples :
Le fil rouge en 1,3 mm²  : alimentation du moteur M1 (le PLUS +)
Le fil noir  en 1,3 mm²    : retour moteur M1 (le MOINS).

Le petit fil rouge correspond aux fils DUPONT qui servent pour des essais entre la carte UNO et la breadboard.
Ce genre de fil n'est pas fait pour alimenter des moteurs.

fils noir rouge sur feille 999PX.png

 

[Reno]

Préparation du Régulateur de tension 3,3 Volts.

Les derniers montages avec les accus vont être terminés, sur quelques photos qui vont suivre,
le circuit du moteur avec une résistance en série,
le circuit du moteur avec une diode 1N4007 en série, i étant inférieur à 1 Ampère.

Le Régulateur 3,3 V

Il sera fixé sur une pièce en métal appelée Radiateur ,ici c'est le ML26AA    18°C/W
La feuille en Mica se trouvera entre le régulateur et le radiateur, et de ce fait enduite de pâte thermique.
Poser la pâte thermique sur le régulateur et sur le radiateur.
Poser le canon : son diamètre le plus étroit entre dans le radiateur, ici il est entré par l'intérieur du radiateur, sa partie
plus large qui reste en externe, va être bloqué avec l'écrou.
Guider bien le rectangle en Mica pendant le serrage, il doit épouser la forme rectangulaire du régulateur, il doit isoler tout
le régulateur.

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la photo, vue de derrière, avec vue sur le régulateur entouré de pâte. le  mica est visible en bas , parallèle
au régulateur. le Régulateur sera soudé sur le PCB avec les ailes orientées vers le haut. 

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Vont suivre sur le prochain post, les dernières mesures avec 3 accus de 2,1 Volts.
A+
Reno.