Variateur électronique pour le vol électrique

Le vol électrique devient de plus en plus accessible grâce à des motorisations de plus en plus performantes et économiques. Je me suis donc laissé tenter par l'électrique qui permet de voler dans un champ voisin. Le variateur est un élément obligatoire de la chaîne de propulsion, et reste facilement réalisable. Je vous propose donc ce variateur dont les performances sont tout à fait convainquantes.

Un frein est présent et très utile pour arrêter l'hélice dans le cas d'un motoplaneur, on peut aussi le supprimer en enlevant T2.

R2, R3 et C3 permettent de fournir une tension continue à partir des pulses délivrés par le récepteur comme expliqué plus haut. La constante de temps étant assez importante, la réaction du variateur est retardée par rapport à l'action sur le manche. Cela n'est pas gênant (permet une réaction douce du variateur) et présente plusieurs avantages:

Le système BEC est réalisé par un régulateur 5V "Low Drop", il faudra en fonction des caractéristiques de ce régulateur (1A) et de la consommation de vos servos en fonctionnement, limiter leur nombre à 2 ou 3.

J'ouvre ici une parenthèse pour attirer votre attention sur le système BEC. Il faut impérativement limiter son utilisation à des servos sous faible charge mécanique. Par exemple avec 2 servos Hitec HS101 (mini), et des commandes sans point dur, la consommation n'est pas négligeable et le régulateur chauffe de manière assez conséquente (P dissipée = (Vaccu-5V) xIservos). Les moteurs des servos sont souvent en phase de démarrage synonyme de consommation. J'ai installé récemment ce variateur dans un planeur où les servos on une consommation plus élevée que sur mon ancien modèle. Lors de l'action sur deux gouvernes simultanément (empennage en V !) la tension 5V régulée s'écroule sous le courant de charge des deux servos. L'alimentation des amplis est alors perturbée et provoque des démarrage très bref du moteur (1/6 de tour). Pour palier à ce problème j'ai câblé un régulateur 5V "externe" (avec une capa à l'entrée et une autre en sortie). L'entrée de ce régulateur est câblé au niveau de l'interrupteur sur le variateur et sa sortie est connectée à une fiche qui vient alimenter le récepteur et les servos. Il faut ensuite coupé le "+" sur la fiche du variateur pour plus qu'il n'alimente le récepteur et les servos (opération à réaliser également si on utilise un accu pour la réception). Cette solution présente plusieurs avantage:
On a un régulateur dédié à la partie analogique du variateur qui ne peut être perturbée par les appels de courant provoqués par les servos (leur alimentation est confiée au régulateur "externe"). Aucun fonctionnement parasite du moteur n'est à signaler, même avec des servos chargés par un couple mécanique important.
On peut adapté ce régulateur "externe" à l'utilisation. Dans le cas d'un planeur de vitesse ou de voltige nécessitant 4 servos, on peut mettre deux régulateurs 5V (ou un régulateur plus costaud) en parallèle capables de dissiper de plus forte puissance.

L'alimentation radio est prioritaire par rapport à l'alimentation du moteur. Pour ce faire une diode D1 vient court-circuiter C3 (arrête le moteur) lorsque la diode Zener D2 n'est plus polarisée (tension de l'accu trop faible). La tension de coupure est fixée par la valeur de D2. Avec D2=4.7V le fonctionnement est parfait dans mon cas. On arrive à faire ralentir le moteur, lorsque l'accu est faible, à chaque action sur les servos. Le système est d'une efficacité étonnante permettant d'utiliser tous les électrons disponibles sans aucun risque pour le modèle.

On peut utiliser 1 à 4 transistors de puissances suivant le moteur utilisé. J'utilise des transistors BUK101 50GL (35F) qui ont plusieurs avantages:

3. Une protection contre les courts-circuits: utile quand le moteur est bloqué !

L'utilisation de ces transistors donnent des atouts supplémentaires au variateur.

Pour une utilisation plus musclée, je conseille l'utilisation du transistor BUK102 50GL qui accepte 50A et dont la résistance interne est plus faible (0.028W ). Son prix est plus conséquent (70F l'unité). Avec quatre de ces transistors on peut passer les 75A avec une perte de tension de seulement 0.52V (Ron=0.007W ).

La réalisation ne pose pas de difficulté particulière. Choisir du fil souple et de fort diamètre pour les liaisons avec l'accu et le moteur. On pourra doubler les pistes du circuit imprimé au niveau des transistors de puissance avec un fil, la conduction est ainsi meilleure et la piste ne risque pas de brûler. Les fils d'accu et du moteur seront soudés directement à plat sous le circuit imprimé comme indiqué ci-après (vue de dessous):

Je conseille l'utilisation d'un support pour le circuit intégré, en cas de panne on pourra facilement le changer. Renforcer le maintient mécanique du fil servo et du fil de l'interrupteur au niveau du circuit imprimé avec de l'Araldite, ces fils alimentent le récepteur, il ne faut pas qu'ils se cassent au niveau de la soudure… Si on ne désire pas utiliser d'interrupteur on mettra un strap entre les deux pastilles carrées prévues pour l'interrupteur.

Brancher un voltmètre à la place du moteur. Régler P1 de façon à lire 0V manche en bas, et à lire la tension de l'accu manche en haut. Vérifier le bon fonctionnement du variateur moteur branché, et effectuer une décharge complète d'un accu pour vérifier le bon fonctionnement du système BEC.

J'utilise ce variateur dans un motoplaneur. Je suis entièrement satisfait de son fonctionnement. Il se loge facilement même dans de petits modèles de la classe 400. Sa fabrication est vraiment accessible à tous (je peux vous fournir le circuit imprimé contre 10F et une enveloppe timbrée) . Bref maintenant c'est à vous de jouer…

Farnell 745 avenue de l’Europe, 69400 VILLEFRANCHE/SAONE

Tel : 04 74 68 99 99, Fax : 04 74 68 99 90

Typons:

 

 

Côté composants

 

 

 

 

Côté soudure