GENERALITES RC

petit topo général sur l’électronique de commande d’un modèle réduit , ici dans le cas d’un avion Radio Commandé.

pour faciliter la compréhension, ci dessous une photo jointe de l’ensemble de commande simplifié avec 1 seul servomoteur connecté pour éviter la multiplication inutile de fils et composants

  • le cœur du systeme est le récepteur radio (en haut au milieu) , ici 8 voies et 2,4Ghz. il reçoit via ondes radio les information de l’émetteur radio tenu par le télé pilote , le nombre de voies possibles correspond au nombre d’éléments pouvant être commandés a distance .dans le cas de l’avion carton : 1 voie pour le moteur (variation de la vitesse de rotation) et 2 voies pour chaque ailerons en mode élevons (mixage du rouli et du tangage)
  • l’alimentation electrique de l’ensemble se fait au moyen d’une batterie CC LiPo de 11v au travers de l’ESC (Electronic Speed Controler)qui alimente le moteur et le récepteur radio. le récepteur radio redistribue le courant aux autres voies
  • la manœuvre des élevons ou ailerons se fait via des servomoteurs (ou servocommande). ils sont connectés au récepteur radio via 3 fils : 1 pour la masse electrique, 1 pour la tension positive, et 1 pour le signal PWM (Pulse Width Modulation) , le servo moteur tourne d’une valeur angulaire proportionnelle au signal PWM reçu.
  • la puissance est transmise a l’helice au moyen d’un moteur Brushless, c’est tout simplement un moteur triphasé dont la variation de vitesse est obtenues par variation de fréquence de la tension sur chaque fil de phase.
  • l’ ESC (Electronic Speed Controler) qui alimente le moteur brushless est donc un variateur de fréquence triphasé, il transforme du 11V courant continu en courant triphasé sur les 3 cables du moteurs brushless . il intègre un circuit de variation de fréquence commandé par des impulsions PWM reçues du récepteur radio.

un moteur brushless est caracterisé par son KV => nombre de tours/minute/Volt d’alimentation. ici sur la photo c’est un 1400 KV , il est alimenté en 11V , sa vitesse de rotation maxi possible est donc de 11 x 1400 = 15400 tr/mn.- principe de la commande en mode PWM : le canal PWM reçoit une série d’impulsions dont la durée et donc la fréquence est variable, les éléments connectés , traitent cette série d’impulsion un peu comme un code binaire et font varier des vitesses ou des angles proportionnellement a la fréquence des impulsions PWM reçues .

pour plus d’info sur le PWM, voir ici: https://fr.wikipedia.org/wiki/PWM

les batteries LiPo utilisées en modelisme sont des batteries 2S/3S:…./xS . le nombre devant le S quantifie le nombre de section de cellules Lipo. chaque cellule Lipo a une tension de 3,7 Volts . ici sur la photo c’est une batterie 3S soit une tension disponible de 3×3,7V = 11,1 V . une batterie 2S délivre donc 7,4 volts , une 6S délivre 22,2 V. la deuxieme caracteristique d’une batterie est le nbre de mA délivrable , ici c’est une 650mA.

MOTEUR BRUSHLESS

tres largement utilisé en Radio Modelisme, le Moteur Brushless ; “Moteur sans balais” en francais, est un moteur synchrone a aimants permanents.

il fonctionne a la base a partir de courant continu au travers d’un ESC (Electronic Speed Controler) qui va transformer une tension de courant continu en une tension triphasée de courant alternatif , cette tension va etre envoyée au moteur (qui a donc 3 fils d’entrées pour les 3 phases) et qui va tourner a une vitesse proportionnelle a la fréquence du courant triphasé reçu.

comme avec tout moteur triphasé , on peut changer le sens de rotation du moteur en intervertissant 2 fils de phase (au hasard) par rapport aux connecteurs d’alimentation de l’ESC.

il en existe différentes tailles et différents type avec différentes caractéristiques.

les caracteristiques importnates pour le choix d’un brushless:

la Vitesse de rotation: N

la vitesse de rotation est en general donnée en tours par minutes (Tr/mn) elle se calcule a partir du KV du moteur => point suivant

le KV

il s’agit d’une grandeur sans unité qui caractérise la vitesse de rotation par volt de courant envoyé a l’ESC. par exemple , un moteur dont le KV est de 1400 => 1400 tr/mn/volt, qui est alimenté par une batterie Lipo de 11,1 Volts au travers de l’ESC va avoir une vitesse de rotation N maxi de:

N=11,1 x 1400 = 15540 tr/mn

la Tension U :

c’est la plage de tension mini-maxi admissibles par le moteur . l’unité de mesure et le Volt(V)

l’Intensité : I

c’est la plage d’ampérage mini et maxi admissible par le moteur , on fourni en général surtout le max admissible. l’unité est l’ampere(A)

la puissance : P

c’est une résultante des 2 caractéristiques précédente , elle se calcule avec la formule suivante :

P = U x I

avec U en Volts et I en Ampères, la puissance résultante s’exprime en Watts (W)

exemple de calcul:

un moteur tournant sous 11,1 Volts avec un intensité admissible de 20 Ampères fournira donc une puissance P :

P=11,1 x 20 = 222 Watts.

le couple: C

il est la résultante de la puissance et de la vitesse de rotation , il se calcule à partir d’une autre formule donnant la puissance d’un moteur:

P = C x Omega

ou C est le couple en metre-Newton (mN) et Omega la vitesse de rotation en Radians par seconde (Rd/s)

on obtient donc le couple en inversant la formule soit

C = P / Omega

Omega se calcule en convertissant la vitesse de rotation en Tour par minute en radians par seconde via la formule:

Omega = (3,14/60) x N

exemple:

nous avons vu dans les exemples précédents que le moteur de 1400 KV alimenté sous 11,1V , tournait a 15540 tr/mn et développais 222 Watts soit un couple résultant :

C = 222 /[(3,14/60)x 15540] = 0,27 Nm