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Tiennot blog

Un variateur de vitesse pour pas cher

Vendredi 27 avril 2012, 16:35 (par guilhem)

Vous avez peut-être déjà vu des vidéos de hacheurs série sur internet, avec la plupart du temps un microcontrôleur pour générer les signaux de commande. Cependant, ce type de composant est plutôt onéreux, et nécessite un apprentissage spécifique pour sa programmation, alors qu'un simple circuit intégré et quelques composants passifs font tout aussi bien l'affaire...

Démonstration


Télécharger la vidéo : ogg, mp4, mpeg.

Bref rappel sur le principe du hacheur série

Le hacheur série génère un signal à fréquence élevée (~1kHz), appelée fréquence de hachage, avec un rapport cyclique variable. C'est ce dernier qui va permettre de faire varier la vitesse du moteur (ou l'intensité de la lampe, ...) : la tension moyenne obtenue en sortie sera proportionnelle au rapport cyclique.


image : /images/blog/hacheur_01.png
Rapport cyclique faible : la tension moyenne en sortie est faible.
image : /images/blog/hacheur_02.png
Rapport cyclique élevé : la tension moyenne en sortie est élevée.

Du fait de la fréquence de hachage élevée, la charge commandée par le hacheur réagit à la tension moyenne à ses bornes, et non à chaque oscillation : elle se comporte comme un filtre passe-bas. Ainsi, il n'est pas nécessaire de lisser la tension obtenue.

Le circuit

Le cœur du circuit est constitué d'un NE555, un simple circuit intégré jouant le rôle d'oscillateur. Un potentiomètre bien placé permet de jouer sur le rapport cyclique. Les valeurs choisies pour C1 (100nF) et le potentiomète (10 kOhms) donnent une fréquence de hachage d'environ 1,4 kHz.

image : /images/blog/hacheur_03.gif
Schéma du circuit

Après tests, il s'avère que cette fréquence est un peu élevée, le transistor ayant du mal à suivre, et déformant le signal lorsque le rapport cyclique est faible (d'où le bruit à basse vitesse). Cependant, comme c'est la valeur moyenne qui compte, le montage n'en reste pas moins fonctionnel.

Pour finir, voici une estimation du coût total en composants :

NE555 -> 0,30 €
R1 -> 0,05 €
C1,C2 -> 0,25 x 2 = 0,50 €
D1,D2,D3 -> 0,05 x 3 = 0,15 €
Potentiomètre -> 2,50 €
Transistor -> 2,50 €

Soit au total environ 6€, voire encore moins pour des composants de récupération !

Commentaires

Dimanche 17 mars 2013, 18:02 (par [rodolphe])

Avec un transistor costaud on peut obtenir quelle puissance sur ce type de montage ? Est-ce qu'il peut délivrer 10 A ?

Dimanche 17 mars 2013, 18:19 (par guilhem)

Bonjour,

Le transistor utilisé, un IRF 540, peut commuter 10 A sans problème. Seulement, pour un courant aussi élevé, il est préférable de séparer le circuit hacheur du circuit alimentant la charge. Il est possible d'utiliser un optocoupleur par exemple, à la place du transistor, pour isoler électriquement les deux circuits.

Samedi 27 juillet 2013, 13:48 (par [Tom])

Bravo...

Samedi 27 juillet 2013, 13:51 (par [ton])

Tom; il faut continuez...

Samedi 31 août 2013, 15:24 (par [wazz])

comment faire varier la fréquence??

Merci davence

Mardi 15 octobre 2013, 10:40 (par [hubub])

qu'elle est l'utilité du transistor Q1 ?

Mercredi 16 octobre 2013, 15:57 (par guilhem)

Bonjour,

Réponse aux deux derniers commentaires :

1. Pour faire varier la fréquence, on peut au choix changer la valeur de C1 ou du potentiomètre. Je n'ai plus en tête la formule pour calculer la fréquence obtenue, mais elle se trouve très facilement sur internet.

2. Le transistor Q1 sert d'actionneur pour le moteur. En effet, il est illusoire de vouloir alimenter directement le moteur en sortie du NE 555, la puissance délivrée étant très insuffisante. Mais ce point me semblait presque évident...

Mercredi 27 novembre 2013, 18:58 (par Marcel45)

Bonjour,
Je ne suis pas un spécialiste mais je suis bricoleur et très intéressé par vos tutos et vidéos.
Dans la vidéo "Fabriquer un écran plat", vous indiquez qu'il est facile de se procurer des kit de connection sur le Net. Pour ce qui mes concerne, je possède un écran plat ASU (VGA, DMI, HDMI). Malheureusement, en dehors de l'interrupteur de l'alim., tous les commutateurs et autres boutons ne fonctionnent plus. je pense qu'il vaudrait mieux changer toute la petite carte avec ces commandes. J'aimerais savoir comment me la procurer. Il serait plus facile de communiquer par mail. Merci d'avance pour votre réponse.

Salutations.

Marcel45

Jeudi 2 janvier 2014, 19:28 (par [marchelaroute])

Bonjour,
Sur le schéma du circuit du "variateur de vitesse pour pas cher", je ne comprends pas comment fonctionne le LM555N. Les N° des pattes ne suivent pas la "suite logique" 1, 2, 3, 4 et 5, 6, 7 et 8.
Sur votre schéma, on peut lire: 2, 5, 4 puis 6, 7 et 3. Où se trouve la patte 1? Pourquoi les N° ne suivent-ils pas la suite logique? Est-ce spécifique au LM555N?
J'ai oublié de vous dire que je suis totalement débutant est donc néophyte en électronique!..
Merci de me guider,
Cordialement

marcheleroute
newretired@yahoo.fr

Vendredi 3 janvier 2014, 16:44 (par guilhem)

Bonjour,

Les numéros des pattes sont placés volontairement dans le désordre sur le schéma, pour éviter de faire trop de croisements entre les fils. C'est une pratique que vous retrouverez très souvent sur les schémas.

Bien sûr, dans la réalité, le NE555 répond à une numérotation classique des pattes, comme tout circuit intégré, dans le sens antihoraire en partant du coin avec le repère. Si ce n'est pas très clair, n'hésitez pas à regarder sur internet des photos.

En espérant avoir répondu à votre question :-)

Vendredi 4 avril 2014, 20:53 (par [François])

Bonjour, j'ai réaliser ce montage mais il ne fonctionne pas faut il alimenter les pattes 1 et 2 du ne555 et sous quelle tension ?

Samedi 5 avril 2014, 17:59 (par guilhem)

Bonjour,

L'alimentation du 555 se fait sur les broches 1 (masse) et 8 (vcc). La tension à appliquer doit se trouver dans la fourchette 4,5-16V (cf datasheet).

Bon courage

Samedi 5 avril 2014, 23:24 (par [François])

Bonsoir.Merci pour ta réponse, je suis enfin parvenu a faire fonctionner mon hacheur (il ne fonctionnait pas car ne555 sous alimenté) et j'ai remplacer le condensateur de 100nf que tu utilise par un condensateur de 0.33nf, le plus proche de zéro possible pour avoir un réglage plus précis et sans accout.

Jeudi 1 mai 2014, 13:18 (par fayesarr)

BONJOUR, je voudrais avoir la référence des trois diodes utilisées dans le circuit, parce c'est un peu flou sur l'image. Merci d'avance

Samedi 3 mai 2014, 0:37 (par guilhem)

Bonsoir,

Les deux diodes utilisées avec le NE555 sont des 1N4148. Pour celle de roue libre aux bornes du moteur, je ne sais plus quelle référence exacte j'ai utilisé (sur le schéma, j'ai noté 1N9044 mais j'ai un doute). Il suffit d'avoir une diode supportant un courant suffisant (de l'ordre d'un ampère ici), et qui soit assez rapide en commutation.

En espérant vous avoir aidé.

Jeudi 22 mai 2014, 15:06 (par fayesarr)

merci beaucoup !

Samedi 9 août 2014, 12:22 (par sylvain)

bonjour très bon travail, mais comme tu peux le voir on en veux toujours plus
je voudrais savoir si on peut remplacer le irf 540 par tip 147 si oui je pense qu'il faut modifier le schéma? oui tip 147 et une diode c.b.e et le irf 540 un mosfet d.g.s
mais c'est le seul composant que je possède

Dimanche 19 février 2017, 19:44 (par Kaprinido)

bonjour, je n'ai pas vu de self, c'est donc un hacheur simple ;
c'est le courant de sortie et non pas la tension qui est proportionnelle au rapport cyclique
voici comment j'ai analysé le problème :
j'ai pris comme unité de temps la durée d'un cycle , donc 1
la durée de chaque impulsion s'exprime donc directement par le rapport cyclique : a
la capacité de stockage ( condensateur ou moteur en rotation) est supposée suffisamment grande
pour se permettre de négliger les variations de la tension continue en sortie
j'appelle V = tension d'entrée I = intensité d'entrée
v = tension de sortie i = tension de sortie
r = résistance interne de la source ( plus la résistance de conduction du hacheur)
sur un cycle, il y a autant de courant qui entre et qui sort : I x 1 = i x a donc i = a I (1)
c'est donc bien le courant de sortie ( et non pas la tension , qui est proportionnel au rapport cyclique

détermination de la tension de sortie : V - v = r I .... avec un peu d'algèbre et e tenant compte de l'égalité (1)
on arrive v = V - (r/a) i
ce qui est équivalent à un montage sans hacheur , avec une simple résistance en série de valeur (variable) R = r/a
(pour un rapport cyclique de 0.1 la résistance interne est multipliée par 10

le "rendement" peut donc se calculer comme si l'on avait une simple résitance R en série ( et pas de hacheur)
on arrive au résultat, prévisible, de v / V
ce qui signifie, par exemple, que si l'on divise la tension par 10 on perd 90% de la puissance en réchauffant la source de courant !!!

Dimanche 19 février 2017, 20:01 (par Kaprinido)

attention, je ne vois pas comment la tension au bornes 2 et 6 du 555 peuvent grimper vers le +, la diode entre le potentiomètre et le condensateur serait-elle dessinée à l'envers ?
le + serait-il à droite du potentiomètre (je vois mal l'inscription )

Dimanche 19 février 2017, 20:04 (par Kaprinido)

autant pour moi, la montée en tension des bornes 2 et 6 se fait par la diode D2, j'avais mal regardé le schéma !