Ampli de puissance pour un pilote automatique de bateau ?

Bonjour,

D'abord mon problème en bref : j'ai installé il y a trois ans sur mon bateau un excellent pilote automatique vendu en kit avec sa pompe hydraulique 12 V à inversion de rotation, pompe qui sert à actionner le vérin qui, lui-même, commande la position du gouvernail. Il s'est avéré à l'usage que cette pompe mobilisait un trop faible volume d'huile pour bouger assez rapidement le gouvernail dans certaines conditions de mer un peu difficiles (c'est à dire lorsque le bateau fait une embardée brutale et de grande ampleur et que le pilote doit rapidement envoyer la barre à fond, puis la ramener dans l'axe tout aussi rapidement pour ne pas embarder dans l'autre sens). Aussi ai-je changé cette année pour une pompe plus puissante qui est capable de mobiliser assez vite le gouvernail dans ces conditions de mer.

Avec cette pompe, un nouveau problème est apparu : lorsque l'embardée est trop brusque et de trop d'ampleur, le pilote se met de temps en temps en rideau (avec la barre à fond dans un sens ou dans l'autre, ce qui est très gênant sous voile) et m'affiche le message d'erreur "courant demandé trop élevé". La pompe, donnée pour 10 A, doit sans doute dans ces moments là demander brièvement au-delà des 20 A alloués par la sortie de puissance du pilote.

La question que je pose sur ce forum est donc la suivante :

pensez-vous qu'il soit possible de bricoler un ampli de puissance (par exemple un ampli de type "pont en H MOSFET", je me suis un peu renseigné) qui porterait la sortie du pilote des 20 A actuels à, disons,

40 A en 12V ?

Si oui, quels composants recommanderiez-vous ? Si non, auriez-vous une autre solution à mon problème ?

Merci d'avance aux spécialistes de la commande électronique des moteurs électriques

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Peio
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Peio
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Possible: Oui, quasiment tout est possible. Il serait peut- etre plus simple de modifier ta commande actuelle. Mais pour cela il faudrait son schema. Peut etre simplement 4 transistors a changer et deux resistances ( celles qui determinenet le courant max). Mais il faudrait deja connaitre ceux qui sont utilisés ( bipolaires, MosFet).

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Alain
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alain denis

Merci pour cette réponse. J'ai bien peur qu'il soit difficile, voire impossible, d'obtenir le schéma de la carte-mère de ce pilote. En général, les constructeurs de ce genre de matériel sont très jaloux de leur technologie et ils ne mettent rien de semblable à la disposition du public. Quant à désosser la "boîte noire", je ne peux plus le faire (je suis rentré en France avant-hier et le bateau et son pilote sont en Turquie). Tout ce que je sais, c'est que la sortie de puissance est une sortie bipolaire 12-14V à inversion de polarité, délivrant jusqu'à 20A. Y aurait-il un inconvénient à lui faire commander un pont en H supplémentaire délivrant un ampérage supérieur ?

Je vais essayer de trouver le schéma, mais je ne suis pas très optimiste...

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Peio
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Peio

Si c'est une boite noire cela va etre difficile, car tu n'as pas acces aux commandes du pont interne( de qui serait l'ideal, car je pense qu'avecun relais de guindeau le probleme serait résolu). en fait en sortie tu as deux bornes ( qui alimentent la pompe) et il y a 3 etats:

- arret ( aucune tension entre les bornes)

- plus d'un coté et moins de l'autre

- moins d'un coté et plus de l'autre

Commander un pont en H externe cela doit etre possible, mais il va falloir tirer un cable d'alim supplementaire ( car sinon la limitation 20A sera toujours la) et bricoler sur des courants de cette valeur n'est pas trivial. J'essaierais plutot de voir un systeme avec des relais style automobile sur la sortie. Apres il faut voir le schema mais cela doit etre possible.

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Alain
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alain denis

J'ai bien pensé à un relais de guideau (ou similaire). Je peux toujours en brancher un sur la sortie avec cette difficulté qu'un relais de guindeau ne balance que le pôle positif sur le moteur, le pôle négatif restant, lui, fixe. De plus, je crains qu'un tel relai fatigue vite, les commutations étant très nombreuses en navigation. Enfin, sera-t-il assez rapide pour que le pilote ne décèle pas une nouvelle erreur ?

C'est cela même.

Ce n'est pas un problème. De toutes façons, cela serait aussi nécessaire avec un ou plusieurs relais.

J'ai regardé un peu les caractéristiques des MOSFETs chez Conrad. Il en existe qui sortent des courants supérieurs à 40A pour 24 volts ou plus. Mais est-il possible de les commander avec un voltage de 12-14 volts ? De plus, j'ai cru comprendre que la technique du pont en H additionne les voltages d'entrée (par exemple 5V à l'entrée de chaque branche du pont donnent 10 volts en sortie). Mais peut-être ai-je mal compris, j'ai regardé tout ça très rapidement.

J'ai bien peur que ce type de relai mécanique ne résiste pas à des milliers de commutations sous de tels ampérages. Il faudrait plutôt trouver des relais "solid state", mais je ne sais pas si ça existe dans cette gamme de courants.

Je vais chercher mais le schéma n'est pas fourni avec l'appareil (un pilote Navman 3380, aujourd'hui Northstar 3300, la marque l'ayant probablement racheté à Navman).

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Peio
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Peio

J'écrivais :

La fameuse "boîte noire" est là :

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..où il est écrit que (traduction rapide) : "la sortie est un contrôle proportionnel "doux" du safran, ...., procurant d'excellentes performances de barre dans n'importe quelles conditions de mer avec une consommation minimale de courant."

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Peio
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Peio

Peio wrote:

Je reponds en vrac a tes questions (désolé)

Sur le guindeau tu as a moitié tort et a moitié raison: la sortie est bien comme celle d'un pont en H ( pour l'inversion du sens de rotation), donc comme ta pompe, et non pas un pole fixe sinon il ne tournerait que dans un sens , mais c'est la commande qui est differente: il faut mettre un pole pour monter et un autre au plus pour descendre, ces deux la par rappor a la masse, de plus comme tu le dis si bien c'est mecanique, et donc les contacts risquent de charbonner vite fait avec de tels courants. Il faudrait de plus une petite logique de commande devant ( mais pas complexe) pour transformer les 3 etats de ton pont actuel en commande du relais guindeau. Les relais autos, je suis d'accord avec toi. Pour les mosfets pas de soucis, on en trouve partout ( pas chez l'epicier du coin bien sur) facilement avec meme des courants possibles bien plus élevés. J'ai pas pigé ton truc sur l'addition des tensions. Tu as du regarder les ponts en H pour des sorties d'ampli audio. En effet dans ce cas la, comme on a un signal alternatif dont la valeur crête est le double ( au mieux) de la tension d'alim. Mais bon tu ne pilotes pas un Haut-parleur, mais une pompe et elle aura donc 12V dans un sens ou 12V dans l'autre. Les relais solid state communs ne marchent pas en continu mais simplement en alternatif: ils sont a sortie triac et donc une fois amorcé, ne se couperont que sur un zero de courant en sortie et pas sur une coupure de la commande.

Les pistes: c'est un peu bete que tu n'ai pas la boite noire a proximité, car je suis sur qu'une simple mise a l'air libre ( ou dans un plus grand boitier mieux ventilé) et le changement de deux resistances ( celles de pied de pont) auraient réglés le probleme. une autre piste: les variateurs de modelistes: j'en ai vu (je ne sais plus ou mais c'etait pour de gros vehicules electriques) qui passent plus de 60A instantanés. Apres reste le probleme de la commande car je ne pense pas que cela puisse se brancher simplement a la place de ta pompe.

Alain

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alain denis

Tu es sur qu'il n'y a pas de commande du genre "démarrage doux" avec une commutation en PWM ? Ca influerait sur les possibilités de remplacement.

v.

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vic

Nonon. C'est très gentil de t'intéresser à mon cas.

Pas tout à fait, puisque trois cables arrivent au guindeau et deux au moteur de ma pompe. Ca pourrait donc le faire avec deux relais de guindeau en commande inversée (un pour le +, un pour le -)

masse,

C'est vrai. Mais sur le moteur guindeau, il y a quatre balais : deux d'entre eux sont connectés à une borne + et font tourner le moteur dans un sens lorsque cette borne est alimentée, les deux autres sont connectés à l'autre borne + et font tourner le moteur dans l'autre sens. Le relai ne fait que dispacher le + à l'une ou l'autre borne. La troisième borne du moteur est le -.

Voui. Pour mes faibles capacités, ça semble plus compliqué à bricoler qu'un pont en H (et ça me semble moins fiable).

Bon, très bien. Et ces mosfets peuvent être commandés par du 12-14 V ou faudrait-il aussi prévoir un diviseur de tension ?

OK, je laisse tomber l'idée.

Cette boîte est à 3000 km de mon domicile :(

Merci pour l'idée, je vais creuser ça...

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Peio
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Peio

On n'a pas le meme relais de guindeau. Le mien a deux bornes de sortie qui vont au moteur ( comme ta pompe en fait) et deux gros fils entre relais et moteur et il y a bien les 3 etats decrits plus haut.

- pas de tension entre les bornes: arret

- positif d'un coté , negatif de l'autre: cela descend

- inversion positif-negatif et cela monte.

mon guindeau: Lofrans Scorpion

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Alain
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alain denis

Le mien : au départ un Lofrans Tigres remplacé cette année par un Lofrans Falkon : trois cosses, comme le Tigres.

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Peio
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Peio

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Avant cette =C3=A9tape il serait int=C3=A9ressant de connaitre la chaine = compl=C3=A8te=20 des =C3=A9l=C3=A9ments depuis le pilote jusqu'au v=C3=A9rin avec une id=C3= =A9e des=20 dimensions de la barre (course et bras de levier). L'ensemble constitue une boucle d'asservissement dans laquelle on ne=20 peut pas remplacer un =C3=A9l=C3=A9ment sans risque. Visiblement le boitier =C3=A9lectronique est intelligent, c'est probablem= ent=20 une gestion en P.I.D. qui permet de mixer trois corrections=20 Proportionnelle, Int=C3=A9grale et D=C3=A9riv=C3=A9e. Y-a-t-il une phase d'apprentissage pour le boitier avec le bateau ? Le ph=C3=A9nom=C3=A8ne d=C3=A9crit "la barre part =C3=A0 fond", c'est ava= nt ou apr=C3=A8s le=20 message d'erreur .

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Richard

Richard a écrit :

D'abord, merci de vous intéresser à mon problème. La course maximale (tribord/babord) est enregistrée par le pilote lors de son étalonnage initial. Le bras de levier ne me semble pas être un paramètre essentiel dans la mesure où le vérin est largement dimensionné (ce qui explique que la pompe livrée avec le kit ne débitait pas assez en volume, s'il n'y avait aucun problème en pression).

Mon but n'est pas de remplacer un quelconque élément, mais bien d'alimenter la nouvelle pompe avec un courant suffisant en toutes circonstances, le sens et la durée de passage de ce courant restant toujours déterminés par le calculateur du pilote mais avec une intensité pompée directement sur les batteries et non sur la "boîte noire" du pilote, comme c'est le cas actuellement.

Pour tenter d'être plus clair, la sortie de puissance du pilote qui commande la pompe hydraulique s'effectue sur deux fils capables de délivrer 12/14 V CC jusqu'à (théoriquement) 20 ampères-crête avec inversion de polarité pour mobiliser le safran dans un sens ou dans l'autre. Je voudrais utiliser cette sortie pour commander un étage de puissance (pont en H ?) qui puisse délivrer, disons, jusqu'à 40A. L'alimentation de cet étage serait indépendante de celle du pilote (bien que reliée aux mêmes batteries). A ce moment, on ne demande plus au pilote que de fournir quelques fractions d'ampères et il devrait arrêter de disjoncter quel que soit le courant réclamé par la pompe.

Oui. De plus ce pilote intègre un gyrocompas qui l'informe en temps réel de la vitesse angulaire des déviations de cap. Or, c'est dans le cas de ces déviations de grande ampleur et de grande vitesse angulaire qu'il "disjoncte" (il se met en stand-bye), me retournant le message "courant demandé trop élevé" ("drive current").

Avant. Mais lors de ces embardées brutales et de grande ampleur, le pilote est censé ramener très vite la barre dans l'axe (pour éviter d'embarder dans l'autre direction) et c'est généralement à ce moment là qu'il disjoncte.

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Peio
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Peio

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