VARIATEUR de MODELISME pour VOITURE


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SOMMAIRE :

1) Introduction.
2) But et moyens.
3) Materiel nécessaire.
4) Réalisation.
5) Détails techniques.
6)
ERRATUM à lire avant mise en route.

                1) Introduction.
                Aprés avoir éssayé différents montages proposés sur divers sites : un montage à base de circuit logique avec réglage par potentiometre, un montage à base de ZN409 (circuit spécialisé que je n'ai jamais trouvé) et un montage à base de pic12c508 qui marchait mais qui ne faisait pas ce que je voulais j'ai décidé de me fabriquer de A à Z mon propre variateur de voiture de modélisme.

                2) But et moyens.
                Le cahier des charges :
            _ compatibilité avec les signaux PPM qui sortent des recepteurs standards.
            _ Variation en marche avant et marche arrierre.
            _ Possibilité de mettre un moteur standart (27tours type mabuchi rs540) mais aussi les moteur modifiés moyennent quelques faibles changements.
            _ Visualisation de l'état du variateur au moyens de 2leds.
            _ Contraintes de taille : je ne voulais pas un variateur de 10 par 15cm ....

                3) Materiel nécessaire.
                Pour réaliser ce variateur vous-mêmes il vas vous falloir :
            _ un fer à souder
            _ une plaque d'éssais a pastilles carrés ou à bandes (pas la meilleur solution au niveaux taille) ou alors une insoleuse et une graveuse de circuit imprimés (la solution que j'ai choisie).
            _ Un pic 12f629 (1.5€ sur www.farnell.com)
            _ Un circuit élévateur de tension maxim max660 ou max665 (possibilité d'utilsier d'autre CI forunissant du >=12V mais il faudrat revoir le schéma, ayant cramé un 660 j'ai utilisé un max662 en changeant de schéma et ça marche aussi)
            _ Un circuit drivers de mosfet microchip TC4424 (2.67€)pour les plus radins d'entre-vous vous pouvez utiliser des transistors avec résistance de rappelle, contactez-moi pour un schéma si nécessaire.
            _ 2 leds, 4résistances de 1Ko, 3condensateurs de 150µF 16V
            _ 1 condensateur non polarisé de 0.22µF
            _ Un régulateur 7805.
            _ Une diode rapide (pour l'élévateur de tension) type 1n5817 et une diode "normale" type 1n4001
            _ Une diode de protection contre les surintensité générées par le moteur type : BZW0413B
            Attention elle n'est pas représentée sur le schéma car elle doit être montée au plus prés du moteur, elle n'a pas de polaritée.
            _ Un certains nombres de mosfet de puissances canal N en fonction du courant voulu (au moins 4mosfets)
                exemples : IRL3705 en boitier TO220 ou IRLU8203 (en boitier D-PAK cms).
                Attention : ces mosfet doivent être de type TTL : commandable en 5V mais tenant une tension de grille de 20V minimum.
            _ 1 bouton poussoir.
            _ des prises et connecteurs adaptés à votre materiel R/C. (batterie,moteur et recepteur).
            _ un programmateur de PIC (moyennant une envelloppe à bulle et 5€ je vous le renvoie programmé, faire une demande par mail).
            _ Le programme du pic (juste le HEX, code disponible sur demande) attention : les config bits ne sont pas inclus dans le hex : il faut : "interne RC no clock", "watchdog off", "Powerup timer On","Master Clear enable Extern", "Brown out detect On".
   
            Tous ces composants peuvent êtres achetés sans difficultés sur www.Farnell.com  sauf peut-etre les max660 ou 665 qui peuvent être commandé directement auprés de MAXIM-IC en échantillions gratuits.

               
4) Réalisation.
                 Schéma :
Etage de commande.
Schéma
Et son typons associé ainssi que l'implantation (la diode en série avec la batterie sera branché une patte dans la piste allant au régulateur et une patte en l'air recevant la batterie, le condensateur de 0.22µF sera soudé au dos de la carte coté cuivre sur les pattes d'alimentation du PIC).

                Fonctionnement : l'alimentation (batterie 7.2V ou plus) est ramené à 5V par le régulateur 7805 qui alimente le récepteur et le PIC12F629, celui-ci décode le signal qui vient du recpteur (s) et commande le circuit driver de mosfet "TC4424", il pilote aussi les 2 led (D2 D3). Le max665 (ou 660) convertit le 6.6V d'alimentation (7.2 - 0.6 de la diode 1n4001 de protection) en ~13V pour alimenter le driver de mosfet.
    le TC4424 (driver de mosfet) permet d'attaquer les mosfet du pont en H (schéma suivant) avec une tension de ~13V commandée par les sorties TTL (5V) du PIC.
L'interet de l'élévateur de tension est d'utiliser exclusivement des mosfet canal N qui sont moins cher que leurs homologues canal P introuvables... (dans les forts courant en tout cas).
    L'interrupteur Q1 permet le réglage du min/max et du neutre.

Etage de puissance.
Schéma de puissance
Je ne fournit que l'implantation du typon pour 8mosfets couplés 2 à 2 en boitier D-pak cms.

            Ce schéma représente un pont en H traditionnel pour choisir le nombre de mosfet : il faut prendre en compte la résistance "on" du mosfet (11mohms sur IRL3705 et 6.8mohms sur IRLU8203) puis calculer la puissance dissipé en fonction du moteur (courant moyen de 15A pour un mabuchi RS540) ce qui fait P = R *I² = 2.4W *2 pour 1 mosfet IRL3705 (*2 car le courant du moteur doit traverser 2 mosfet ) ce qui ets tout à fait raisonable si il sont montés sur un radiateur.
  Cela fait aussi 1.53W * 2 pour les IRLU mais eux sont en boitiers D-pak cms difficile à monter sur radiateur aussi pour un mabuchi standard je conseille 2 IRLU en // soudés sur du PCB (comme les mosfets de régulation sur carte mere : une couche de cuivre-étain fait office de radiateur sur le PCB).  

                Aprés avoir programmé le pic (cf les config bits plus haut), réalisé le circuit imprimé et souder les composants en suivant le schéma(si vous utiliser des plaquettes d'éssais utilisez des supports pour les CI de manièrres à ne pas les bruler) Vous pouvez brancher le montage à la batterie (mais sans le moteur) et au recepteur avec une résistance de 1 à 10ohms en série avec le montage de manierre à ne pas tout bruler en cas de problemes.
    Si tout se passe bien les leds devraient s'allumées (au moins une) et votre récépteur fonctionner (en étant alimenté par le variateur) il vient donc la phase de REGLAGE :
                _ Allumer la télécommande et vérifier que le récépteur fonctionne (un servo sur l'autre voie), le réglage est impossible si le recepteur ne délivre pas de signal.
                _ Appuyer 1 fois sur le bouton : une led devrait cligniotter et l'autre s'allumée.
                _ Déplacer le manche du min au max en le maintenant 2-3secondes à chaque extrème.
                _ repositionner le manche au neutre.
                _ Appuyer 1 fois sur le bouton : une led devrait cligniotter et l'autre s'allumée.
                _ Attendre 2-3secondes puis rappuyer sur le bouton (mémorisation du neutre) : une led devrait cligniotter 2 fois puis le variateur sera opérationel:
 Au neutre une led est allumée, en marche avant arrierre les 2 leds s'allument, au min ou au max une seul led doit etre allumée, si on étaient la télécommande l'autre LED doit s'allumée.

    Si la phase de réglage c'est passé comme il faut vous pouvez mesurer les points a et b du montage qui doivent varier de 0 à 5V en fonction de la position du manche, si c'est bon mesurez aux fils de connection moteurs qui eux doivent variés (chacun dans pour un sens donné) de 0 à ~7.2V.
    Si les tests sont bons vous pouvez enlevé la résistance de protection et branché le moteur.
    Les réglages sotn mémorisés en EEPROM il ne faut refaire la phase de calibrage que si vous changer de telecommande ou déplacer le curseur de neutre ou si le min et/ou le max n'ont pas été calibré comme il faut.

    Attention : si la résistance de protection chauffe (ou brule) pendant les tests (moteur débranchés) il y a peut-etre un problème de commande des mosfet qui peuvent êtres détruits lors du branchement sans la résistance.

                5) Détails techniques.
                Le PIC12F629 est un microcontôlleur de chez microchip, il à un coeur 8bits mais peut manipuler des données sur 16, il dispose de 2 timers (utilisés ici pour mesurer l'impulsions du recepteur et pour généré le signal PWM des mosfets) ainsi que d'interruptions (sur changement détat d'une broche pour le signal du recpteur et sur débordement des timers pour gérer le spertes de signals), il dispose aussi d'1Ko de code (utilisé ic à 48%) et 64octets de ram, il dispose aussi d'un quartz à 4Mhz intégré.
                Le TC4424 est un circuit dédié à la commande de mosfet : d'une part il accepte les signaux TTL en entrés (0-5V) et les "convertis" en signaux 0 - Valim (jusqu'a 18V) d'autre part il fait amplificateurs de courants : les sorties peuvent débiter jusqu'a 8A en pointe pour assurer un changement d'état fiable des grilles de mosfet (800pF pour un IRLU8203).
                Les maxim 665 et 660 sotn des circuits spécialisés dans les pompes de charges : un condensateurs est chargé puis mis en série avec l'alimentation pour charger un autre condensateurs, en ne tenant pas compte des pertes ont obtient une tension double de la tension d'alimentation.

                6)
ERRATUM à lire avant mise en route.
            Suite à certains problèmes de mise en court-circuit des mosfets au moment du branchement il faut rajouter une résistance de 1 à 5Kohms entre la masse et la broche 4 du TC4424, celle-ci va empecher la mise en marche d'une partie des mosfet suite à des parasites pouvant arriver au moment de la mise en route et avant l'initialisation du PIC, si cela ce produit la mise en court-circuit des mosfets fera chuter la tension d'alim et empechera l'initialisation du PIC et donc le court-circuit continue.

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