VENTILATEUR DE PC THERMOREGULE

VENTILATEUR DE PC - SYSTEME SED
E - Concevoir
2014-2015
Système logique
Systèmes à événements discrets
Structures algorithmiques
Modifier un programme pour faire évoluer le comportement
du système
VENTILATEUR DE PC
THERMOREGULE
I.
PROBLEMATIQUE A RESOUDRE
1. INTRODUCTION
Le ventilateur doit permettre de réguler de manière optimale,
de PC et en générant le moins de bruit possible.
Le ventilateur initial est un ventilateur 12V 2000 tr/min 126 m³/h - 31 dBA, non régulé en vitesse
ou température.
Nous nous proposons de modifier le ventilateur en rajoutant un capteur de température et en
modifiant la loi de commande du moteur.
2. DESCRIPTION DU MATERIEL
VENTILATEUR 12 V A MOTEUR BRUSHLESS OUTRUNNER
N
S
S
N
Stator 2 bobinages (par paire)
SCIENCES INDUSTRIELLES
DE L'INGENIEUR
Rotor aimant permanent
Capteur à effet Hall AH276
1
VENTILATEUR DE PC - SYSTEME SED
2014-2015
Dans ce type de moteur brushless, un capteur à effet hall est utilisé pour connaitre à tout
moment la position du rotor, et adapter en conséquence l’alimentation des bobines et le champ
magnétique. Le capteur va détecter le passage d’un pôle magnétique, et à partir cette
information le circuit de commande électronique assurera la commutation des bobines.
CARTE MICROCONTROLEUR ARDUINO
Entrées analogiques 8-10 bits/sorties
Entrées/sorties TOR broches 1-13
TOR broches A0 à A5
Sortie PWM : broches 3,5,6,9,10,11
Sortie PWM : broches 3,5,6,9,10,11
Port USB pour la communication avec
Masse, 5V, 3,3V pour alimenter les
le PC et la programmation du C et
capteurs par exemple
La carte Arduino Duemilanove est une carte à microcontrôleur basée sur l'ATmega168 dont les
principales caractéristiques sont rappelées ci-dessous :
Vitesse d'horloge
16 MHz
Microcontrôleur
ATmega328
Tension de fonctionnement
5V
Broches E/S numériques TOR
14 (dont 6 disposent d'une sortie PWM
)
Broches d'entrées analogiques
6 (utilisables en broches E/S numériques TOR)
Intensité maxi disponible par broche E/S (5V)
40 mA (ATTENTION : 200mA cumulé pour
l'ensemble des broches E/S)
Intensité maxi disponible pour la sortie 5V
Fonction de l'alimentation utilisée - 500 mA max
si port USB utilisé seul
Mémoire Programme Flash
32 KB dont 2 KB sont utilisés par le bootloader
Mémoire SRAM (mémoire volatile)
2 KB
Mémoire EEPROM (mémoire non volatile)
1 KB
CARTE FILLE DE PUISSANCE : DOUBLE PONT EN H (L293D)
Reprise du brochage
Moteur 2 : M2- M2+
de la carte mère
Moteur 1 : M1- M1+
La carte de puissance
forte » aux
/ 1A)
SCIENCES INDUSTRIELLES
DE L'INGENIEUR
2
VENTILATEUR DE PC - SYSTEME SED
2014-2015
CAPTEUR DE TEMPERATURE : THERMISTANCE TTF 3A 103
CONTROLE DU MICROCONTROLEUR AVEC PYTHON
Ouvrir le fichier intitulé : « ventilateur.py »
Exécuter le programme
Position turbine
Température
Informations
destinées aux
interfaces H/M
ACQUERIR
CAN
TRAITER
ucontroleur
COMMUNIQUER
CNA
Consignes
Air à
ventiler
Ordres : sens, vitesse
Energie
ACTION
ALIMENTER
Régulateur
DISTRIBUER
Double pont en H
CONVERTIR
Moteur Brushless
TRANSMETTRE
Axe
Pales
Air ventilé
II.
TRAVAIL DEMANDE
1. PILOTAGE DU MOTEUR SANS LE CAPTEUR A EFFET
HALL

temporisation : bibliothèque time.
o
sleep(seconde) avec seconde un flottant
:

(0-5V):


configurer une broche en entrée ou sortie TOR :
moteur 2 : broche 7
moteur 1 : broche 5,
moteur 2 : broche 6
pinMode(numero_broche,INPUT ou OUPUT) ;
digitalWrite(numero_broche,LOW ou HIGH) ;

SCIENCES INDUSTRIELLES
moteur 1 : broche 4,
DE L'INGENIEUR
3
VENTILATEUR DE PC - SYSTEME SED
2014-2015
Travail 1 : Ecrire un programme permettant de commuter successivement les bobines du moteur à
intervalle régulier (commencer avec 1 seconde puis diminuer progressivement)
Travail 2 : Faire varier cette fréquence de commutation et déterminer la vitesse maxi atteignable
Conclusion 3 : Que pensez-vous de cette approche ?
2. PILOTAGE DU MOTEUR AVEC LE CAPTEUR A EFFET
HALL
Le capteur a effet Hall, renvoie une information sur la polarité du champ magnétique, donc la position
e tour.

digitalRead(numero_broche) renvoie la valeur HIGH ou LOW
Lire
Travail 4 : Ecrire un programme permettant de commuter les bobines du moteur en fonction de
information issue du capteur à effet Hall

changer la tension (analogique entre 0 et 5V)
:analogWrite(numero_broche,valeur_entre_0_et_255);
Travail 5 : Moduler la tension envoyée aux bobines, tracer la relation entre vitesse de rotation et
Conclusion 6 : Que pensez-vous de cette approche ?
3. ASSERVISSEMENT EN VITESSE
Travail 7 : Ecrire un programme permettant de commuter les bobines grâce au capteur à effet Hall
de rotation en fonction du temps.
4. PRISE EN COMPTE DE LA TEMPERATURE

récupérer la valeur analogique de la tension aux bornes de la thermistance :

tension 0-5V -> image numérique entre 0 et 1024
Travail 9 : Ecrire un programme permettant de prendre en compte la valeur de la température.
A
SCIENCES INDUSTRIELLES
DE L'INGENIEUR
4
VENTILATEUR DE PC - SYSTEME SED
2014-2015
ANNEXE
Principe de fonctionnement du moteur synchrone
1/8 de tours plus tard
1/8 de tours plus tard
Rotor (tournant)
S
N
N
N
S
N
Stator
(Fixe)
S
S
N
N
S
Stator
S
N
(Fixe)
Stator
(Fixe)
N
S
S
N
N
N
Les pôles Sud attirent les pôles Nord et inversement
Instantané
N
S
Stator
(Fixe)
Les pôles Sud coïncident avec les pôles
Nord (le système est en équilibre)
1/8 de tours plus tard
N
N
N
S
S
S
S
S
N
S
N
N
N
S
S
S
S
Stator
(Fixe)
S
S
N
S
Stator
(Fixe)
S
N
S
N
N
N
Entrainé par son élan le rotor continu
sa course
SCIENCES INDUSTRIELLES
Commutation des bobines
DE L'INGENIEUR
Les pôles Sud attirent les pôles Nord et inversement
5