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Auteur Sujet: BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU  (Lu 5551 fois)

sylvainmahe

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Bonjour à  vous,

Voir photos (schémas à  venir) :














Voir la vidéo en fonctionnement : https://youtu.be/BBTFnXLWgNg
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loulou31

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #1 le: Mai 19, 2023, 07:36:10 am »

Bonjour,
Merci d'avoir partagé votre expérience. Pour que ça soit plus compréhensible pour plus de monde il serait bien d'expliciter les acronymes qui ne sont pas évidents pour tout le monde.

Cordialement

Jean-Louis
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sylvainmahe

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Re : Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #2 le: Mai 19, 2023, 09:06:12 am »

Bonjour,
Merci d'avoir partagé votre expérience. Pour que ça soit plus compréhensible pour plus de monde il serait bien d'expliciter les acronymes qui ne sont pas évidents pour tout le monde.

Cordialement

Jean-Louis

Bonjour à  vous,

Oui excusez moi c'était un post aux heures tardives chez moi donc assez vite fait pour l'instant.

Le moteur est un triphasé synchrone sans charbons et collecteurs et sans capteurs, on retrouve beaucoup ces moteurs en modélisme aérien, pourquoi aérien car ils entraînent souvent une hélice ce qui ne demande pas beaucoup de force à  basse vitesse.

Le circuit de contrôle est entièrement dépourvu de microprocesseur ou microcontrôleur, il est équipé notamment du circuit de détection du passage des aimants devant les trois bobines du moteur, cette même partie s'occupe de filtrer les commutations des six mosfet de puissance et de filtrer la modulation de largeur d'impulsion qui gère elle la tension aux bornes des trois bobines.

Les signaux du circuit de détection du passage des aimants devant les bobines sont envoyés à  une partie de traitement logique avec quelques portes logiques 74HCxx, la sortie de ce circuit retourne aux pilotes de mosfet, des IR2101, qui seront dans un circuit définitif des IR2301 pour leur intervalle de tension plus large (+5V à  +20V) permettant de faire fonctionner des plus petits moteurs et batteries lithium deux cellules par exemple.

La logique habituelle de programmation est donc résolue avec quelques portes logiques, la gestion du moteur est beaucoup plus directe, rapide et précise. Cela permet un léger gain de couple au moteur aussi.

De plus ce contrôleur de moteur brushless est facilement copiable car il suffit de regarder les composants et comment ils sont reliés entre-eux pour en fabriquer un, il n'y a pas de secret industriel autrement-dit de partie logicielle qui est souvent verrouillée en lecture.

Je vais dessiner les schémas définitifs prochainement.
« Modifié: Mai 19, 2023, 09:12:40 am par sylvainmahe »
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sylvainmahe

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #3 le: Mai 19, 2023, 04:24:07 pm »

Une photo du firmware pour ceux qui souhaitent programmer l'ESC malgré tout :
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sylvainmahe

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #4 le: Mai 19, 2023, 08:57:19 pm »

La partie pilote de mosfet et la partie détection du passage des aimants devant les bobines (à  dupliquer pour les phases V et W) :


image avec lien

C'est validé avec mon moteur MN2204 mais ça doit fonctionner avec une large gamme de moteurs théoriquement.
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sylvainmahe

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #5 le: Mai 21, 2023, 09:56:09 am »

Bonjour à  vous, le régulateur de tension +5V avec une référence de tension TL431, montage très basique mais je me suis amusé récemment à  le simuler dans un logiciel donc je partage la sortie (capture écran) de ce logiciel (c'est "Proto" sur téléphone à  tout faire) :


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sylvainmahe

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #6 le: Mai 21, 2023, 10:41:49 am »

La partie portes logiques entre sortie BEMF et entrées IR2101, autrement-dit traitement des signaux venant des 3 sorties du circuit de détection du passage des aimants devant les bobines, vers les 6 entrées des pilotes de mosfet.

Cette partie créée tout d'abord une séquence (1, 2, 3, 4, 5, 6, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ...) puis cette séquence est transformée en séquence de commutation des transistors mosfet, pour finir les transistors hauts sont mélangés avec le PWM (ce dernier permettant la modulation de tension moyennée aux bornes des bobines) :



« Modifié: Mai 21, 2023, 11:39:58 am par sylvainmahe »
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sylvainmahe

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #7 le: Mai 21, 2023, 11:12:11 am »

Pour finir et vous avez tous les schémas il me semble pour fabriquer votre propre contrôleur sans mcu ou cpu de moteur triphasé synchrone sans balais sans capteurs :
L'oscillateur astable à  base de NE555 qui permet de générer et moduler la largeur d'impulsion d'un PWM de fréquence environ 50kHz à  destination des 3 transistors hauts UH VH WH :




Si votre moteur peut atteindre par exemple 100000 tours par minute je conseille fortement pour la réussite de remplacer le condensateur 22nF par un 10nF afin de générer un PWM de fréquence 100kHz.

Pour mon moteur par exemple qui est un MN2204 :
((4,2V à— 3S à— 2300KV) à· 60) à— 42 commutations par tour = 20286 commutations par seconde, ce qui est suffisamment inférieur à  50kHz.

N'hésitez pas si vous des suggestions à  apporter, des idées, ou des interrogations, etc... :)
« Modifié: Mai 21, 2023, 11:25:30 am par sylvainmahe »
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john_jaune

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #8 le: Mai 21, 2023, 09:57:35 pm »

Bravo Sylvain,

Jolie réalisation! Bonne utilisation du TL431 avec un darlington. bootstrap pour les transistors de haut de pont et je trouve très original ton schéma d'oscillateur.

J'aime bien ton oscilloscope 6 Voies! Tu dois peut être pouvoir les synchroniser en utilisant l'entrée trigger externe, à  confirmer?

Attention par contre il me semble reconnaitre la surface de ton établi, ne perce pas dedans, car il parait que cela contiens de l'amiante!

En tout cas, j'ai consulté ton site et je trouve l'ensemble de tes réalisations extrêmement talentueuses.
 
J'ai téléchargé MODULE et d'autres excellent projet pour essayer d'en capter le fonctionnement si j'arrive à  suivre et je compte tester à  l'occasion.
Par contre je n'ai pas su trouver de schéma de tes cartes 

En tous les cas merci pour ton partage!

« Modifié: Mai 21, 2023, 10:08:38 pm par john_jaune »
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sylvainmahe

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #9 le: Mai 21, 2023, 10:43:46 pm »

Bonjour à  vous John jaune,

Merci pour votre message, j'aime bien en effet ce TL431, ça me permets de voir pourquoi et comment mon régulateur régule, et aussi selon les contraintes du projet de maîtriser le comportement à  tension d'entrée proche de tension de sortie.

Pour l'oscillateur ce qui est marrant aussi est la longueur de fil entre le potentiomètre et le NE555, se dire que le condensateur se charge et décharge à  travers cette longueur et dans nos mains ça fait bizarre ;)

Merci pour l'idée de synchronisation des oscilloscopes je n'y ai même pas pensé ! À essayer.

Merci pour l'alerte pour l'établi, je note ça ! En France là  où je réside il y a encore de l'amiante un peu partout...

Ok pour MODULE, dès que vous pouvez essayer n'hésitez pas à  me demander et poser les questions. Vous avez raison sur mon site il n'y a aucun schéma de carte, je peux vous en faire sur demande ! Je n'ai actuellement plus mon ordinateur d'origine avec lequel je faisais le design de toutes mes cartes, mais je peux redessiner certains schémas à  la main ou via mon téléphone à  tout faire.
« Modifié: Mai 21, 2023, 10:47:18 pm par sylvainmahe »
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sylvainmahe

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #10 le: Mai 22, 2023, 03:07:49 pm »

Bonjour à  vous, les restes des anciens circuits de détection du passage des aimants devant les bobines :





Un dé-assemblage prochainement pour réutilisation des composants.
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loulou31

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #11 le: Mai 22, 2023, 08:20:00 pm »

Bonjour,

Je ne sais pas comment s'appelle ce type de câblage, peut être du Bob PEASE? Je me rappelle avoir vu des bread board de ses circuits intégrés qui ressemblaient bien a ça.
Pour ceux qui ne connaissent pas c'était un des plus grands gourou de l'électronique analogique. Il était designer de circuits intégrés chez National Semi-conducteurs .

Jean-Louis


Jean-Louis
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sylvainmahe

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #12 le: Mai 22, 2023, 11:06:52 pm »

Merci pour le nom, je suis allé voir quelques documents sur lui, c'était impressionnant ces montages de montagnes de composants !
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loulou31

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #13 le: Mai 23, 2023, 09:02:32 am »

Bonjour,

Et dire que des circuits intégrés encore fabriqués aujourd'hui on été conçus a partir de breadboard de ce style! Il ne croyait pas trop aux logiciels de simulation comme Spice et validait tous ses design a partir de breadboard.
Le pire je pense c'était son bureau avec des montagnes de papiers dans tous les sens.
Jean-Louis
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sylvainmahe

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Re : BLDC sensorless controller (ESC) totally without MCU or CPU
« Réponse #14 le: Mai 23, 2023, 11:39:58 am »

Oui j'ai vu ça !

Bon moi modestement je réfléchis à  l'ajout de fonctions à  base notamment de portes logiques à  ce contrôleur de moteur (démarrage, frein, réversibilité de la rotation, suivi de consigne utilisateur).
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