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Fred. — À la suite de la page précédente
(motoriser une grue sur portique), je vous joins ce schéma qui, lui, est une pure commande numérique !
Ça n´est pas conçu comme une super-commande de traction réglable au quart de poil, mais
plutôt comme un “changement de vitesses” pour des moteurs animant le décor ; ça
économise un engrenage par exemple, si on veut freiner un moteur de bas de gamme.
Hello Fred,
bonne idée en effet ; ton montage rappelle le nec plus ultra du pilotage de moteurs par ordinateur,
c´est ce qu´on appelle la M.L.I. (modulation par largeur d´impulsions)
ou P.W.M. (pulse width modulation) ; on dit parfois “haché”
ou “pulsé”. De nombreuses alimentations de trains miniatures fonctionnent
déjà sur ce principe.
Pendant chaque unité de temps (t), on envoie au moteur
du courant un certain nombre d´impulsions positives  ,
ou rien du tout  . Selon le rapport entre le
nombre des impulsions et ce rien du tout, le moteur tourne plus ou moins vite (ou l´ampoule brille plus ou
moins fort).  Dans le graphique ci-dessous (en bleu la tension
aux bornes du moteur, en noir les impulsions d´horloge) :
— En [A] on envoie des impulsions 3/8 du temps, et on repose
le moteur 5/8 de ce temps.
— En [B] une seule impulsion pour 7 temps de repos (le
moteur tourne à l´extrême ralenti et ne “cale” pas).
— En [C], on alimente le moteur 100 % du temps :
c´est la course !
Ici, on a choisi 8 impulsions, car le schéma est simple :
le moteur pourra prendre neuf vitesses différentes, de 0 à 8. Ça n´est pas beaucoup (le
but était d´animer des moteurs bas de gamme pour le décor), et une “vraie” alim M.L.I.
est plus souvent définie sur plus de “bits” que cela (16 à 128)...
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Avantages |
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D´abord,
on envoie aux moteurs ou aux ampoules (voire aux haut-parleurs, car la M.L.I. est aujourd´hui employée
aussi dans les amplis hi-fi) des trains d´impulsions numériques
telles qu´un ensemble informatique est capable d´en envoyer, zéros et uns sans traduction d´aucune
sorte ;
ensuite,
le moteur reçoit des impulsions plus ou moins longues mais avec une tension maximale
(12 volts pour un moteur 12 volts), ce qui combat l´inertie au démarrage sous tensions basses
qui ruine nos efforts pour obtenir d´extrêmes ralentis ;
le
courant et la tension sont envoyés en “tout ou rien”, ce qui est reposant
pour les composants électroniques, qui ne chauffent pas et donc ne vieillissent pas.
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Inconvénients |
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La
rumeur court que les moteurs R.S.F., à “rotor sans fer”, ne supportent
pas longtemps ce régime d´allumages-extinctions cadencés ; comme ils équipent en
général nos locomotives les plus coûteuses, il est normal que nous n´ayons pas de statistiques
portant sur des milliers d´heures  ...
Dans le doute on a tendance à s´abstenir ! Si l´on a peur, une alim M.L.I. revient “normale”
par l´adjonction d´un simple condensateur à sa sortie. De toute façon, la M.L.I. n´augmente
pas les capacités d´un bon moteur, alors qu´elle vous deviendrait vite indispensable pour
une vieille merdouille de chez Jouef...
La
rumeur (2) est tout aussi inconsistante quant à la fréquence idéale de
“hachage” (fréquence = 1/t ; t en secondes, f en hertz) du courant, les uns prônant
de la “haute fréquence” (1 à 20 kHz) pour le “silence du moteur”, les
autres du 80 hertz, les troisièmes (les plus nombreux) restant silencieux sur le chiffre...
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Pratique |
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Passons aux faits : soit un 4017 piloté par une horloge
(voir plus loin) ; on se sert de huit sorties des dix sorties (car les interrupteurs miniatures utilisés
sont vendus par bloc de huit) :
Quand aucun interrupteur n´est fermé on trouve zéro
volts au point P (R1 est une “résistance de tirage” qui assure que le point P ne reste
jamais “en l´air” ).
Quand (exemple du schéma  )
trois interrupteurs (6-7-8) sont fermés sur les huit (n´importe lesquels, d´ailleurs, mais il
faut qu´ils soient voisins les uns des autres : 2-3-4, 4-5-6... mais pas 2-5-7), alors le point P
reçoit un cinq huitièmes du
temps, et un trois huitièmes du temps
(on retrouve le schéma du début, dans la situation [A]) ; deux portes logiques non-et (d´un
circuit 4093 - note 3) montées en tampon (deux inverseurs qui se suivent font un ampli) transfèrent
ce même signal (cinq et trois )
sur la grille G d´un transistor MosFet canal N. Par principe, celui-ci laisse passer du courant entre
son drain D et sa source S quand il reçoit des
sur sa grille : il laisse donc passer le courant pendant 3/8 du temps... Le moteur tourne aux 3/8 de sa vitesse
maxi. C.Q.F.D...
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Détails |
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La
tension positive utilisée pour le moteur (dans le schéma, deux “plus") pourrait être
différente de celle utilisée pour le reste du montage (ici, un “plus”) ; ce serait le
plus raisonnable si l´on a peur des parasites. Sinon, on alimentera le montage et le moteur avec le même
“plus”. Dans le premier cas, la masse sera commune au deux alim ;
vous
remarquez que le 4017 n´est pas utilisé sur sa sortie s1 ; en effet, la sortie "1" de la barrette
d´interrupteurs est reliée directement au + 12 V, ce qui assure la vitesse maxi, le 4017 et
la M.L.I. étant carrément ignorés ;
on
pourrait utiliser aussi les sorties s9 et s10, en câblant dix interrupteurs au lieu de huit ; dans ce
cas la patte 15 (ràz) serait reliée à la masse ; le moteur aurait dix “crans de marche”
au lieu de huit ;
la
diode D1 “anti-étincelle”, montée “à l´envers”, protège le
MosFet, comme on en a désormais l´habitude pour commander tout ce qui possède un bobinage (relais,
moteur, bobine d´aiguillage) ; les avis sont partagés sur la position à lui donner —
certains ptitrainistes pensent que (pour des FetMos seulement !), elle serait plus efficace non aux bornes du
moteur mais à celles du MosFet ; cela dit, tous les “gros” MosFet ont cette diode intégrée ;
le
MosFet sera par exemple un BS170 (qui n´a pas de diode intégrée) qui coupe jusqu´à
500 mA, ou un gros IRFZ44 (avec diode intégrée) qui monte jusqu´à... 50 ampères
pour la modique somme d´un euro et demi !!!
les
mini-interrupteurs peuvent avantageusement être remplacés par toute solution mécanique à
votre convenance (relais, pédales) ou électroniques (portes 4066) ou informatiques (sortie “parallèle”
d´ordinateur)...
quoiqu´un
555 utilisé selon nos habitudes puisse jouer ce rôle, l´horloge pourra aussi être fabriquée
gratuitement avec la 3e porte disponible (ci1a) du circuit 4093 qu´on utilisait tout à
l´heure en tampon  . Le choix de C2 et R2 dictera la
fréquence de hachage choisie : par exemple, 120 k
et 100 nF pour 80 Hz, valeurs que vous pourrez tester sur des moteurs en votre possession ;
le
4e et dernier quart du 4093 (ci1b), une porte inutilisée pour ce schéma, devra voir ses entrées
reliées à la masse . |
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