Première mesure et premières erreurs

Pourquoi faire des mesures
Il faudra utiliser pour commander le moteur principal et les trains de directions.
Bien entendu, il serait possible d'utiliser des pont-H fait main ... mais le plus facile serait encore d'utiliser des circuits intégrés à Pont-H histoire de se simplifier la vie.
La plupart des pont-H supportent facilement plus de 40 Volts, des mesures de tension de fonctionnement ne sont pas nécessaires.

Par contre, le choix du circuit intégré dépendra principalement de le puissance requise... et donc du courant de charge du moteur.
C'est pour cela qu'une série de mesure s'impose pour connaître les courant de fonctionnement.

Premières mesures, premières erreurs
Ma première erreur est grosse comme une porte de maison !
Armé de mon multimètre, je me suis mis en tête de mesurer les courants de fonctionnement des différents moteurs (propulsion, direction avant et direction arrière).
Ayant déjà constaté que la direction n'est pas prise en charge par un servo-moteur, je sais déjà que le moteur DC ira jusqu'à butée et qu'a butée, j'aurais un courant proche d'un courant de court circuit (limité par une résistance de 2.2 Ohms).
 
Mon accumulateur faisant 7.2 volts, j'ai utilisé une alimentation stabilisée de 7.5 volts que j'ai branché directement sur mes différents moteurs tout en faisant les mesures de courant.

Pour le moteur de propulsion, j'ai mesuré le courant a vide, en charge (en freinant volontairement les roues) et le courant maximum (en bloquant les roues).
C'est ainsi que je découvre les valeurs suivantes:
Pour la direction:

• Imax = 300 mA en butée

Pour la propulsion:

• I_a_vide = 250 mA
• I_en_charge = 1A à 1.5A en fonction de la charge
• Imax (bloqué) = 2A

Le courant maximum apparait lorsque le moteur est bloqué (par exemple lors de la rencontre d'un mur)... et il atteint 2 Ampères.
Ce n'est pas rien!

Sur base de ces informations, j'ai sélectionné les circuits intégré suivants dans la liste "Quelques H Bridge Drivers" de l'article "Contrôle Moteur DC via L293D (H Bridge Driver, Circuit Intégré Pont H)":

• un L293 pour la commande des directions (avec une commande indépendante pour chaque direction)
• L298 supportant des courants plus important pour la commande de la propulsion.

Où est donc l'erreur?
Si elle ne vous paraît pas évidente, il faut se souvenir que dans une voiture téléguidée, les différents moteurs sont également contrôlés à l'aide de Pont-H.
Ceux-ci sont plus souvent constitués de Pont-H à transistors (car plus économiques).
La principale caractéristique d'un Pont-H, c'est qu'il induit une chute de tension égale à 2 fois Vce_sat (Voir informations relatives aux chutes de tensions dans l'article "Pont H à transistor pour contrôler un Moteur DC dans les deux sens").

En considérant une chute de tension VCE_sat de ~1 volt, la tension aux bornes des moteurs seraient alors de 7.2v - 2 * ~1v = ~ 5.2 volts.
C'est la raison pour laquelle la batterie fait 7.2 volts car cela permet d'anticiper la chute de tension du pont-H et de fournir une tension de fonctionnement suffisante pour les moteurs!
 
En somme, la tension de fonctionnement est plus faible que dans mes tests... et en conséquences les différents courants également plus faibles.

Pour éviter l'erreur

Une mesure de la tension aux bornes des moteurs (à vide) m'aurait permis de me rendre compte de mon erreur initiale.
En effet, je n'aurais pas du faire un test sous 7.5 volts mais plutôt à l'aide d'une alimentation en 5 volts ou en 6 volts.
Mais ne disposant pas de la télécommande, une telle mesure aurait été difficile à faire.
Par contre, les prochaines fois, je penserais à la règle d'or "anticiper la chute de tension du Pont-H"! 

De nouvelles mesures des courants
Ce que je n'ai pas dit, c'est que je me suis aperçu de mon erreur en faisant des mesures de courant sur mes montages du L293 et du L298.
Les courants ne correspondaient absolument pas! C'est en mesurant les tensions aux bornes de mes moteurs que j'ai compris l'énormité de l'erreur lors de mes premiers tests.

Le montage du L293E et L298HN seront abordés dans un futur article.

Commande de direction:

Mesure effectuée avec un L293, direction en butée.

• Tension: 5.5 v 
• Imax: 330mA
• I à PWM=180/255: 150 mA
• I à PWM=210/255: 180 mA

Une commande PWM pour la direction n'est cependant pas vraiment appropriée.
Car la direction prise par les roues de direction dépendra directement de la charge de l'accumulateur. Plus l'accu sera à plat et plus la commande de direction en PWM manquera d'efficacité!
A PWM = 180, les roues tournent légèrement, à PWM=210 les roues trounent à fond et à PWM=255 (100%), les roues tournent à fond (et brutalement).

Commande de propulsion:

La datasheet du L298HN mentionne un VCEsat typique de 1.8v.
En fonctionnement normal, le moteur est alimenté en 7.2-1.8=5.4 Volts.
VceSat augmente avec l'augmentation du courant. Pour I=1A, VceSat=3.2v et pour I=2A, VceSat=4.9v.
Ce qui peut sembler un désavantage, aura un effet bénéfique.
Cette augmentation de la chute de tension VceSat aura pour effet immédiat de diminuer le courant de charge du moteur (par exemple quand il est bloqué) et de trouver un nouveau point d'équilibre pour le couple VceSat & I où le courant sera moins important.
Au final, cet effet indésirable protègera le circuit de puissance.

Mesure effectuée avec un L298HN sous différentes conditions.

• Fonctionnement à vide
  
  • Vmoteur (tension aux bornes du moteur) = 5.4~5.5v
  • I (courant de charge du moteur) =300mA
• Fonctionnement en charge
  
  • Vmoteur=3v
  • I=800mA -> 1A
• Moteur bloqué
  • Vmoteur = 1.5 v
  • I=1.1A (le courant est limité!)

Booster l'Arduino Car
A contrario, ce que mon erreur m'aura appris, c'est que les différents moteurs supportent assez bien une tension de fonctionnement de 7.5v.
Ainsi donc, si j'ai un jour besoin de booster un peu le véhicule, je pourrai toujours considérer faire des essais (et mesures) avec un accumulateur de 9 Volts.

Via le L298HN, la tension de fonctionnement du moteur serait alors de 9-1.8 = 7.2 volts.