SIN STI2de, étude de l'interface de puissance associée au moteur continu

ACTIVITE 1 :  Etude de l’interface de puissance

 associée au moteur à courant continu

Nous allons, à l’aide de simulations et de mesures  évaluer les performances d’une interface de puissance. Nous le ferons à travers cinq étapes.

• Justification de la nécessité d’une interface de puissance
• Etude du principe d’une commande d’un pont en H
• Etude de l’existant
• Du modèle au réel
• Relevés expérimentaux et exploitation des résultats de mesures 

1/Justification de la nécessité d’une interface de puissance

Problématique : On souhaite piloter les moteurs de propulsion du robot à partir d’un microcontrôleur ATMEGA328P. Les moteurs ont une tension nominale de +7V et consomment en fonctionnement normal 200mA. Peut-on le faire directement  de la manière suivante ?[pic 2][pic 3]

[pic 4]

1. Sur la documentation de l’ ATMEGA328P au chapitre 29, relevez la tension de sortie (notée VOH min : Voltage Output High = Tension de sortie à l’état haut) lorsque le microcontrôleur est alimenté en + 5 V.  Le moteur pourra-t-il être alimenté dans de bonnes conditions par cette tension ?

La tension de sortie, notée Voh_min est de 4.2V. Ainsi une alimentation de 5v ne suffira pas à alimenter notre moteur dans de bonnes conditions.

1. Consulter la Figure 30-306 page 481. Quelle est la valeur maximale du courant de sortie à l’état haut IOH? Cette valeur vous semble-t-elle suffisante pour satisfaire au besoin du moteur ?

La valeur maximale du courant de sortie est de 20mA à l’état de haut de I_oh. Cette valeur n’est pas satisfaisant pour le besoin du moteur car ce dernier nécessite dans des conditions dites « normales » 200mA.

1. Les questions précédentes font nettement apparaître la nécessité d’une interface de puissance que l’on appellera pont en H.  Compléter l’organisation fonctionnelle ci-dessous :

Chaine d’information

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[pic 6][pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

Chaine d’énergie [pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

[pic 14]

[pic 15][pic 16]

[pic 17][pic 18]

                 [pic 19]

1. Effectuez en quelques lignes une brève synthèse de cette première partie intitulée :         justification de la nécessité d’une interface de puissance

Sachant qu’il n’est pas possible d’alimenter le moteur directement à partir du microcontrleur alors nous devons utiliser une interface de puissance . Elle permet d’alimenter et de fournir une puissance suffisante quant à l’alimentation nécessaire pour le bon fonctionnement du moteur. La batterie alimentera le moteur en suivant les ordres du microcontrôleur.

2/ Etude du principe d’une commande en pont en H : élaboration d’un modèle

1. Ouvrez le schéma  Pont_H_incomplet.DSN  sous ISIS ( Proteus) et complétez le schéma qui va permettre de faire fonctionner un moteur à courant continu à l’arrêt , en sens horaire puis en sens anti horaire.

[pic 20]

1. Effectuez ainsi la simulation de ce dispositif puis consignez les résultats dans le tableau suivant dûment complété: Pour l’état du moteur, vous noterez : AR (arrêt), H (rotation dans le sens horaire), AH ( rotation dans le sens anti-horaire). Attention : pour l’état du moteur une seule ligne correspond au sens horaire(H) et une seule au sens anti-horaire (AH).

1. Un court circuit est un contact non désiré entre deux potentiels différents (+7V et GND par exemple).

Dans le tableau ci-dessus toutes les combinaisons des interrupteurs SWx n’ont  pas été représentées. Certaines  peuvent provoquer des courts circuits. Donnez un exemple d’une de ces situations. Que risque t-elle d’entrainer?

Voici un exemple d’une situation qui provoque un court circuit : SW1 et SW3 et/ou  SW2 et SW4 fermés. L’endomagement de ces élements.

1. Représentez ici  le schéma comportant les interrupteurs SWx (ouverts ou fermés), les alimentations et le moteur dans le cas où le moteur tourne dans le sens horaire.

[pic 21]

1.        Représentez ici le schéma comportant les interrupteurs SWx (ouverts ou fermés), les alimentations et le moteur dans le cas où le moteur tourne dans le sens anti-horaire.

[pic 22]

1. Expliquez de manière synthétique ce qu’il faut faire pour ne pas avoir de court-circuit ?

Pour éviter qu’il y ait un court circuit il faut à tout prix  que la masse et la le générateur  ne soient reliés entre eux. Pour ne pas les relier, il faut eviter que SW1 et SW3 ou SW2 et SW4 ne soient fermés ensemble.

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