UTILISATION DE TRANSISTORS POUR COMMANDER UN "GROS" MOTEUR A COURANT CONTINU
On peut commander directement un servo moteur, peu exigeant en courant (environ 20 mA pour les commandes et qui a une carte électronique de commande intégrée) , directement avec la patte d'un Propeller.
Pour un moteur a courant continu plus consommateur et qui n'a pas de carte électronique intégrée , il faut un moyen de commander une intensité qui peut atteindre 1 ampére.
Principe de l'utilisation d'un transistor pour commander un moteur a courant continu:
Pour cela il faut un systéme qui permette d'amplifier le courant de commande et un transistor sait faire cela. En effet le transistor a 3 pattes (émetteur, récepteur et base). C'est aussi un semi conducteur qui ne laiise passer du courant entre l'émetteur et le récepteur que si il reçoit du courant sur sa base. Or un envoyant un petit courant "B" de quelques milliampéres sur la base on peut déclencher le passage de beaucoup plus de courant "E" entre émetteur et récepteur . Le rapport E/B appelé "gain" du transistor est souvent de 100 a 300 , donc avec un courant de 30 mA issu de la patte du Propeller on peut commander un courant de 3 a 9 Ampéres suffisant pour un moteur a courant continu capable de propulser un robot des plusieurs kilos. On notera que ces moteurs ont surtout une forte consommation au démarrage.
Les transistors sont PNP ou NPN selon l'alternance des couches positives et négatives. les plus utilisés sont les NPN et nous décrirons l'emploi de l'un d'eux.
Exemple d'ue commande de moteur par un transistor NPN :
- un robot de 3 kilos utilise des moteurs MFA 385 qui peuvent demander jusqu'a 0,8 Ampére au démarrage
- nous avons utilisé un transistor NPN, TIP 3055 pour commander ces moteurs ( entre 1 A et 15A nous n'avions rien d'autre ) , il peut supporter 60 volts et 15 ampéres avec un gain de 50 qui devrait suffire (50*30 = 1500 mA). CE TIP est relié a une source de 5 volts, alimentation moteurs indépendante de l'alimentation du Propeller.
- noter qu'on branche le moteur entre le plus de l'alimentation moteur et le collecteur du TIP 3055 .
- pour protéger le transistor des courants inverses produits par l'arret du moteur il est prudent de brancher une diode de roue libre = flyback diode (par exemple une Schotty 1N5817 , en fait une diode plus ordinaire 1N4148 peut suffire mais c'est moins sur) aux 2 bornes du moteur et qui laissera passer le courant de la sortie moteur vers la source d'alimentation (donc relier la cathode de la diode (coté bagué ) au plus de l'alimentation moteur.
- On peut mettre une résistance de 1 a 4,7 kOhm entre le microcontroleur et la base pour être sur qu'il y aura toujours une résistance sur le circuit base / émetteur (une résistance zéro donnerait un court circuit)
- D'autre part pour éviter que la base reste flottante (a un voltage indéterminé ),quand le processeur n'envoie pas de courant sur la patte , ce qui peut se traduire par un fonctionnement erratique du transistor, on peut mettre une résistance (assez forte : ce n'est pas pour faire passer du courant) entre la ligne qui va a la base et la masse (résistance pull down).
- on peut ajouter 1 condensateur de 47 nF aux bornes des moteurs , comme anti parasites
- a la place du TIP on pourait utiliser par exemple un transistor MOFSET BS170 qui supporte jusqu'a 5 Ampéres.
- Si vous voulez essayer ce montage sans utiliser de microcontroleur , vous pouvez remplacer le microcontroleur par une pile 4,5 volts reliée a la base, dans ce cas protégez la base par une résistance de 2 à 4 KiloOhm.
Utilisations de circuits intégrés contenant plusieurs ponts H
- Quant on veut pouvoir commander un moteur aa courant continu en marche avant ou arriére (donc inverser le sens du courant) et diposer d'une commande stop on utilise des montages avec 4 transistors et 4 diodes appelés ponts H
- On trouve maintenant des circuits intégrés beaucoup plus pratiques d'emploi tels que le SN754410 qui fournit tout le nécessaire pour commander 2 moteurs de ce type (il contient l'équivalent de 2 ponts H a transistors )
- On trouve aussi d'autres circuits de ce type comme les L293
- les branchements a réaliser sont indiqués dans les datasheet de ces circuits.