Le guide complet du contrôleur de moteur

Qu'est-ce qu'un contrôleur de moteur ?

Un contrôleur de moteur fait référence à un appareil électrique qui régule le couple, la vitesse du moteur et la sortie de l'équipement. Les contrôleurs de moteur sont généralement équipés de moyens manuels ou automatiques pour arrêter ou démarrer le moteur.

Qu'est-ce qui rend les contrôleurs de moteur si essentiels ? Eh bien, sans ces dispositifs, le moteur ne dispose pas de la protection nécessaire contre les surcharges. Une surcharge peut entraîner des pannes électriques susceptibles d'endommager les équipements électroniques.

La plupart des moteurs nécessitent au moins plusieurs ampères pour bien fonctionner. Malheureusement, les microcontrôleurs ne peuvent fournir qu'environ 0,1 A, ce qui est trop peu. Un contrôleur de moteur peut vous aider à atteindre le nombre d'ampères nécessaire.

Types de contrôleur de moteur

Il existe quatre principaux types de contrôleurs de moteur. Examinons chacun d'eux de plus près.

2.1 Contrôleurs de moteur CA

Les contrôleurs de moteur CA modifient la puissance d'entrée des moteurs. Ils y parviennent en ajustant la fréquence de l'énergie entrant dans le moteur. L'objectif est de réguler la vitesse et le couple. Les autres noms des contrôleurs AC incluent les onduleurs AC, les variateurs de vitesse et les variateurs de fréquence.

2.2 Contrôleur de moteur CC

Tout comme les contrôleurs de moteur à courant alternatif, les contrôleurs de moteur à courant continu ajustent également la puissance d'entrée. Les contrôleurs de moteur à courant continu changent ou modifient la source de courant pour diriger la sortie de courant ou de fréquence. Un contrôleur de moteur à courant continu contrôle efficacement le couple et la vitesse du moteur.

2.3 Contrôleur de servomoteur

Un contrôleur de servomoteur fait référence à un dispositif électronique qui modifie la puissance d'entrée en ajustant ou en régulant la source de courant à la fréquence, impulsion ou sortie de courant souhaitée. Comme les contrôleurs de moteur AC et DC, les contrôleurs de servomoteur sont idéaux pour des applications spécifiques. Un contrôleur de servomoteur convient aux applications de contrôle de mouvement, en particulier dans les industries de la fabrication et de la construction. Ces contrôleurs contrôlent les positions, les couples et les vitesses des moteurs.

2.4 Contrôleurs de moteur pas à pas

Un contrôleur de moteur pas à pas est un appareil électronique qui contrôle la puissance d'entrée. Le contrôleur le fait en ajustant la source de courant à une sortie de courant échelonnée. Les contrôleurs de moteur pas à pas sont particulièrement idéaux dans les environnements de fabrication et de construction. Comme les autres contrôleurs de cette liste, les contrôleurs de moteur pas à pas contrôlent la position, le couple et la vitesse des moteurs. Un autre nom pour les contrôleurs de moteur pas à pas est les indexeurs de moteur.

Comment fonctionne un contrôleur de moteur ?

La plupart des concepteurs et ingénieurs débutants ne comprennent pas le fonctionnement des contrôleurs de moteur. Fait intéressant, c'est beaucoup plus facile que vous ne le pensez. Regardons le sujet en profondeur.

3.1 Contrôleur de direction via le pont en H

Ce processus de commande de moteur à courant continu est parmi les plus simples. Le processus implique deux paires de commutateurs. Chaque fois que vous connectez quelques boutons, le circuit est complet et génère de l'énergie.

Pour faire un moteur à 4 sections, vous pouvez mélanger et assortir les commutateurs ou changer leurs polarités. Les utilisateurs peuvent également modifier la taille des ponts en H pour les adapter à des systèmes plus petits.

3.2 Contrôleur de vitesse par modulation de largeur d'impulsion (PWM)

Les circuits PWM contrôlent la vitesse du moteur en démarrant ou en limitant la tension de l'alimentation PCB. Ces circuits ont un effet de lissage par induction de bobine. Il est possible de combiner des circuits PWM avec des ponts en H lorsque vous souhaitez modifier la vitesse, la direction ou le freinage.

3.3 Contrôleur d'armature par résistance variable

Une autre façon de changer la vitesse du moteur à courant continu consiste à changer la monnaie qui traverse la bobine ou l'armature. La vitesse de l'arbre peut varier en fonction de l'alimentation en courant. C'est parce qu'il est proportionnel au champ magnétique généré par le courant présent dans l'armature.

Envisagez d'ajouter des résistances à l'armature si vous souhaitez limiter la vitesse du moteur. Pour accélérer le rythme, ajoutez une résistance statorique.

L'ajout de résistances à la bobine d'induit signifie que vous générez plus de chaleur et que vous perdez de l'énergie. C'est pourquoi cette méthode peut être inefficace.

3.4 Éteindre le moteur

Pour éteindre le moteur, il suffit de couper l'alimentation en tension du PCB. Vous pouvez également ouvrir les interrupteurs du moteur. Vous pouvez ouvrir un interrupteur connecté à deux.

3.5 Freinage moteur

En matière de freinage moteur, vous pouvez adopter l'une des trois méthodes. Le premier est le freinage dynamique. Cette méthode consiste à couper l'alimentation électrique du moteur.

Le deuxième type de freinage est appelé freinage par injection. Cette méthode s'applique uniquement à la commande de moteur à courant alternatif. Après avoir débranché l'alimentation et fourni l'alimentation CC ; à la place, vous créez un champ magnétique qui ralentit ou arrête le moteur en changeant le sens de rotation du moteur.

Il existe également un freinage régénératif qui fonctionne de la même manière que le freinage dynamique. Vous coupez la source d'alimentation puis la remettez sur le secteur via le moteur en rotation. Le freinage régénératif peut charger la batterie. La batterie fournira alors du courant au moteur.

Critère de sélection du contrôleur de moteur

Quel critère devez-vous utiliser lors de la sélection des contrôleurs de moteur ? Nous en discutons deux dans cette section.

4.1 Spécifications électriques

En ce qui concerne les spécifications électriques, certains des problèmes auxquels vous souhaitez prêter attention incluent :

Tension de sortie maximale

La sortie de l'appareil en question doit toujours être conforme à la sortie de l'ensemble du système.

Puissance nominale

La puissance la plus élevée que le moteur peut utiliser.

Tension d'alimentation CA/CC

La tension d'alimentation AC/DC vise à obtenir un fonctionnement sans faille.

Courant de sortie continu

Habituellement, l'appareil transporte du courant sans dépasser les limites de chaleur.

Types d'autobus

Vous avez probablement entendu parler des types de bus, qui consistent en des accessoires à la pointe de la technologie.

Entrées monophasées/ triphasées

Généralement, on peut utiliser des applications basse pression ou haute pression.

Fréquence du contrôleur de moteur

Les contrôleurs de moteur utilisent généralement des fréquences allant de 50 Hz à 400 Hz.

4.2 Spécifications de fonctionnement

Les performances des contrôleurs de moteur dépendent du système de contrôle et de la configuration de conception. On peut ajouter différents types de commandes manuelles, telles que des boutons, des cavaliers, des potentiomètres, etc. Alternativement, on peut utiliser des commandes informatiques comme un joystick, un volet numérique, etc.

4.3 Fonctionnalités

Le choix d'un contrôleur de moteur est flexible et dépend des fonctions que vous souhaitez y inclure. Différents contrôleurs de moteur ont des fonctionnalités supplémentaires. Par exemple, vous pouvez opter pour la fonction de démarrage progressif, qui vous permet de décider du temps de mise sous tension de votre appareil.

Contrôleurs de moteur CC sans balais VS contrôleur de moteur CC à balais

Il existe deux principaux types de moteurs à courant continu :à balais et sans balais. Les contrôleurs de moteur CC à balais sont parmi les plus anciens types de contrôleurs de moteur. Le redressement des moteurs à balais est généralement réalisé en interne par l'alimentation en courant continu. Le contrôleur comprend un rotor, des brosses et un essieu. La polarité et la charge de ces balais déterminent la vitesse et la direction du moteur.

Les contrôleurs de moteur CC sans balais sont devenus très populaires principalement en raison de leur efficacité. Ces contrôleurs de moteur ont la même apparence que les contrôleurs de moteur à balais mais sans les balais. Les moteurs comportent également des circuits spécialisés qui contrôlent la direction et la vitesse. Nous devons améliorer l'efficacité des moteurs sans balais installés autour de l'aimant du rotor.

La différence entre un pilote de moteur et un contrôleur de moteur ?

Vous devez contrôler tous les composants électroniques contenant des roues ou d'autres pièces motorisées à partir du microcontrôleur. Comme nous l'avons souligné précédemment, les puces standard ne peuvent produire que de petites quantités de courant. Par conséquent, vous ne pouvez pas piloter efficacement des moteurs directement, quelle que soit leur taille. C'est là que les conducteurs de moteur entrent en jeu.

Les pilotes de moteur utilisent des puces plus grandes pour gérer des niveaux de courant et des tensions plus élevés que les 5 V/3,3 V habituels du microcontrôleur. Avec un pilote de moteur, vous pouvez contrôler une charge plus massive.

Alors, en quoi un pilote de moteur diffère-t-il d'un contrôleur de moteur ? Eh bien, les pilotes de moteur gèrent simplement la capacité de conduire les moteurs. D'autre part, les contrôleurs de moteur intègrent tous les circuits logiques. Vous pouvez contrôler les contrôleurs de moteur à l'aide d'une interface de niveau supérieur, par exemple un signal PWM, une entrée analogique, USB, etc.

Contrôleur de vitesse variable

Est-ce que les variateurs de vitesse

Les variateurs de vitesse

Microdrives

Variateurs AC

Onduleurs

7.1 Contrôleur de vitesse variable pour moteur AC

Comme nous l'avons laissé entendre précédemment, les variateurs de vitesse AC fonctionnent en alternant la tension et la fréquence des moteurs électriques. Ces variateurs de fréquence ont de nombreuses applications, y compris les bandes transporteuses, les pompes de piscine, les tours, les moulins, les compresseurs d'air, les ventilateurs HVAC, etc. Les contrôleurs de vitesse AC sont très économes en énergie, contrairement aux systèmes de contrôle de fréquence des moteurs DC. Il n'est pas étonnant que de nombreux concepteurs choisissent désormais de moderniser les contrôleurs de vitesse CC avec des options CA.

Différentes tensions du contrôleur de vitesse du moteur

Les contrôleurs de vitesse de moteur sont disponibles dans différentes options de tension, notamment 12 V, 24 V et 90 V. Bien que les trois présentent de nombreuses similitudes, il existe également des différences apparentes. Dans l'ensemble, les trois caractéristiques de conception sont presque de la même manière. La principale différence est qu'un contrôleur de moteur 12 V consomme généralement deux fois plus de courant qu'un moteur 24 V. Un contrôleur de moteur 90V, à son tour, supprime la moindre quantité de courant de son alimentation en volts. Pour une charge mécanique donnée, il existe une alimentation similaire pour les trois. Lorsque vous choisissez entre les trois, le représentant de l'entreprise doit être en mesure de fournir des détails plus spécifiques, afin qu'il vous soit plus facile de prendre la bonne décision.

Dans de nombreux cas, le prix des variateurs de vitesse de moteur ne diffère pas de manière significative, malgré leurs différences de tension. C'est particulièrement le cas lorsque vous achetez le contrôleur de moteur pour la même application.

Les moteurs diffèrent cependant par le câblage. Les fils d'un contrôleur de moteur 24 V sont généralement plus petits que ceux d'un contrôleur de moteur 12 V. Malgré leur taille, les fils plus petits peuvent fournir de l'énergie efficacement.

Démarreurs de moteur

Les démarreurs de moteur sont actuellement parmi les meilleures inventions pour le contrôle des moteurs. Les démarreurs sont des appareils électriques qui contrôlent la puissance électrique nécessaire pour démarrer un moteur. Les outils aident également à arrêter, inverser et protéger les moteurs électriques.

Généralement, un démarrage se compose de deux éléments principaux :

• Contacteur

Le contacteur contrôle le courant entrant dans le moteur. Ce composant peut établir ou couper l'alimentation du circuit électrique.

• Relais de surcharge

Lorsque le moteur consomme trop de courant électrique et surchauffe, il peut griller. La fonction d'un relais de surcharge est de s'assurer que cela ne se produise pas.

9.1 Types de démarreurs de moteur ?

Généralement, il existe deux types de démarrages de moteur. Ce sont :

• Démarreurs manuels

Comme son nom l'indique, les démarreurs manuels sont des appareils qui nécessitent un fonctionnement manuel. Les démarreurs sont considérablement faciles à utiliser et ne nécessitent généralement pas l'intervention d'un expert. L'appareil lui-même dispose d'un bouton que vous utilisez pour allumer et éteindre l'équipement. Certaines des caractéristiques qui rendent les démarreurs manuels plus souhaitables que d'autres types de démarreurs incluent :

Sûr et économique à utiliser.

Ils sont suffisamment compacts pour permettre une grande variété d'applications.

Offre surcharge faible. Détection pour le moteur, il est donc à l'abri des dommages.

Leur coût initial est faible.significatif

Ils sont livrés avec un choix infini de boîtiers.

• Démarreurs de moteurs magnétiques

Les démarreurs de moteurs magnétiques nécessitent un contrôle électromagnétique. Habituellement, le départ-moteur nécessite une tension inférieure et plus sûre pour démarrer par rapport à la tension du moteur. Les démarreurs de moteur magnétiques sont équipés de contacteurs électriques et de relais de surcharge pour les protéger contre les courants excessifs et les surchauffes.

En savoir plus sur les contrôleurs de moteur

Comme vous l'avez vu d'après ce que nous avons couvert dans les sections précédentes, le sujet des contrôleurs de moteur est vaste. Voici quelques autres choses qui pourraient vous intéresser.

10.1 Contrôleur de moteur Arduino

Les contrôleurs de moteur Arduino vous permettent de piloter des moteurs pas à pas, des moteurs pas à pas, des solénoïdes et des relais. Les contrôleurs de moteur sont des pilotes à double pont complet qui pilotent des moteurs inductifs. Avec une carte Arduino, vous pouvez piloter deux moteurs à courant continu et contrôler chaque direction et vitesse. Ce contrôleur de moteur vous permet également de mesurer l'absorption de courant de moteurs individuels, entre autres.

10.2 Contrôleur de moteur à dents de sabre

Les contrôleurs de moteur Sabertooth sont parmi les pilotes de moteur double les plus polyvalents et les plus efficaces disponibles. Ces contrôleurs de moteur fonctionnent bien avec des équipements de grande puissance, par exemple des robots pesant jusqu'à 300 lb. Avec les contrôleurs de moteur Sabertooth, on peut atteindre des courants de crête aussi élevés que 50 A par canal en quelques secondes. Ces contrôleurs de moteur sont dotés d'une protection thermique et contre les surintensités, ce qui signifie que vous n'avez pas à vous soucier des décrochages accidentels qui pourraient tuer le conducteur.

10.3 Contrôleur de moteur à étincelle

Le contrôleur de moteur Spark est l'un des contrôleurs de fréquence de moteur à courant continu à balais les plus abordables. Ce contrôleur dispose d'un courant continu de 60A et d'un refroidissement passif. D'autres caractéristiques impressionnantes incluent des interrupteurs de fin de course bidirectionnels qui permettent un contrôle intelligent et des indicateurs d'état à LED. Ces caractéristiques et d'autres font de ces contrôleurs de moteur l'un des plus populaires du marché.

10.4 Contrôleur de moteur Vex

L'une des caractéristiques distinctives des contrôleurs de moteur Vex est l'utilisation de signaux PWM standard pour piloter le moteur à fil. Lors de l'utilisation de ces contrôleurs de moteur, il est préférable de s'assurer que vous n'utilisez qu'un seul câble d'extension à 3 fils entre le microcontrôleur et le contrôleur de moteur. Les caractéristiques distinctives des contrôleurs U peuvent nécessiter des extensions plus longues ; cependant, vous pouvez utiliser des câbles d'extension à 2 fils entre le contrôleur et le moteur.

10.5 Contrôleur de moteur Talon

Les contrôleurs de moteur Talon disposent d'un contrôle PID intégré ainsi que de protocoles de communication impressionnants. Ce qui rend ces manettes si désirables, c'est leur compacité et leur légèreté.

10.6 Contrôleur de moteur Tesla

Les contrôleurs de moteur Tesla font partie des entrées récentes sur le marché. Chacun de ces contrôleurs abrite un moteur de propulsion à induction AC qui tourne jusqu'à 16 000 tr/min pour les grandes unités et 18 000 tr/min pour les options plus petites et à faible consommation d'énergie.

Les contrôleurs de moteur Tesla comportent également le contrôleur/onduleur ainsi que le différentiel. Chaque unité dispose d'une carte de contrôleur EV furtive de remplacement pour une communication de bus CAN efficace.

10.7 Contrôleur de moteur Raspberry Pi

Les contrôleurs de moteur Raspberry ont un circuit intégré d'alimentation à double pont en H qui contrôle les charges inductives jusqu'à 5 A par pont unique. Les appareils prennent en charge une plage de tension incroyablement large (6V - 8V).

10.8 Contrôleur de moteur Curtis

Le contrôleur de moteur Curtis offre un contrôle de vitesse fluide et efficace pour diverses applications de véhicules routiers. Ces contrôleurs sont également remarquablement silencieux et économiques. Les contrôleurs de moteur Curtis modernes utilisent la technologie MOSFET, d'où les nombreux avantages auparavant indisponibles dans les anciens modèles.

10.9 Contrôleur de moteur SCR

Les contrôleurs de puissance SCR existent depuis plus d'un demi-siècle. Initialement, ces contrôleurs de puissance ne pouvaient gérer que plusieurs centaines de watts. Aujourd'hui, les contrôleurs de moteur SCR peuvent consommer des mégawatts de puissance. Actuellement, les contrôleurs de moteur SCR ont des applications dans une grande variété d'industries importantes.

Les contrôleurs SCR comportent un circuit de commande et des thyristors. Ces contrôleurs peuvent commuter le courant en quelques millisecondes, d'innombrables fois. Généralement, les contrôleurs SCR sont plus abordables et plus fiables que les transformateurs et contacteurs variables.

10.10 Contrôleur de vitesse de moteur à courant alternatif monophasé/contrôleur de moteur double/contrôleur de moteur triphasé

Avec les progrès de la technologie, les contrôleurs de moteur continuent de devenir plus sophistiqués. Les contrôleurs de moteur modernes offrent des performances plus élevées, plus confortables et plus économiques que les modèles précédents. Ces contrôleurs sont également disponibles dans une variété de solutions. Aujourd'hui, vous pouvez trouver des contrôleurs de moteur monophasés, biphasés et triphasés.

Les contrôleurs de moteurs à courant alternatif monophasés restent la solution leader en matière d'applications de circulation d'air et de compresseurs. C'est parce qu'ils sont largement disponibles et rentables. La plupart des systèmes peu performants utilisent ces contrôleurs.

Les contrôleurs de moteur biphasés et triphasés sont arrivés sur les lieux et ont fait des progrès considérables, bien que comparativement plus complexes et plus coûteux que leurs homologues monophasés. Récemment, cependant, des ingénieurs se sont efforcés de rendre tous les contrôleurs de moteur à phase aussi efficaces que possible.

Applications de contrôleur de moteur

Vous pouvez penser à presque toutes les zones ayant un contrôleur de moteur. Vous trouverez ci-dessous certaines des principales applications de ces appareils.

11.1 Contrôleurs multi-axes

Ces dispositifs déterminent, contrôlent et surveillent les exigences de mouvement.

11.2 Contrôleurs de mouvement robotique

Les contrôleurs de mouvement robotiques comportent du matériel et des logiciels très utiles dans les systèmes mécaniques.

11.3 Servo-amplificateurs

Les contrôleurs de moteur aident à générer des signaux analogiques qui peuvent ensuite créer plus de puissance ou de courant électrique.

11.4 Variateurs Inverter

Les onduleurs sont essentiels lors de la conversion de l'alimentation CA en alimentation CC.

11.5 Microcontrôleur

Un microcontrôleur permet de réguler le flux de données numériques.

11.6 Redresseurs contrôlés au silicium (SCR)

Un SCR fonctionne avec un moteur à courant continu pour ajuster le courant alternatif au courant continu.

11.7 Processeurs de signaux numériques

Un microprocesseur peut manipuler des données en temps réel.

Cela inclut l'audiovisuel, la pression, la chaleur et l'emplacement. L'appareil exécute ensuite ces données à l'aide de divers contrôles.

11.8 Modulation de largeur d'impulsion

La modulation de largeur d'impulsion est également connue sous le nom de contrôle scalaire. Les contrôleurs de moteur peuvent convertir la tension et la fréquence AC en DC, dont le fonctionnement est sur une courbe sinusoïdale.

Conclusion

Le contrôleur de moteur continuera de faire partie intégrante de toutes sortes d'industries, compte tenu du rôle massif joué dans divers équipements et machines électriques. Avec toutes les informations que nous avons incluses dans ce guide complet, il devrait être plus facile de décider quel contrôleur de moteur convient le mieux à vos applications. La chose à garder à l'esprit est que différents contrôleurs ont des fonctionnalités, des exigences d'alimentation et des applications différentes.

Bien sûr, il est toujours avantageux de demander de l'aide professionnelle chaque fois que vous vous sentez coincé. Une étape importante pour s'assurer que le contrôleur de moteur que vous choisissez est de qualité supérieure est de travailler avec un fabricant de contrôleurs de moteur réputé. Si vous souhaitez obtenir plus d'informations sur le contrôleur, vous pouvez nous contacter et nous pourrons discuter ensemble de plus de connaissances.