LINEARITE DE LA COMMANDE DES GAZ SUR UN MODELE A MOTEUR ELECTRIQUE

La question est venue plusieurs fois surd'un sur le forum modelisme.com. Cela m'a donné l'idée de me pencher sur le sujet.

La première question qui se pose porte sur le sujet lui même : linéarité de la commande des gaz, qu'est ce que ça veut dire ? Linéarité de quoi ? On a dans les mains un emetteur avec une commande dez gaz, et dans le modèle reduit un récepteur qui délivre le signal au contrôleur,  qui fait tourner le moteur. Le contrôleur delivre une tension de sortie, le moteur entraîne l'hélice à une certaine vitesse en consommant une puissance électrique et  fournissant une puissance à l'axe. L'hélice fournit une traction fonction de la vitesse de rotation. Et il n'y a pas de relation linéaire (proportionnalité) entre toutes ces données. Par exemple la puissance à l'axe est proportionnelle au cube de la vitesse de rotation, et la traction au carré de la  vitesse de rotation (enfin .. à peu près). 

Ceci étant posé,  on se dit qu'on pourrait tenter de vérifier si la tension en sortie de contrôleur est proportionnelle à la position du manche. Pas facile à mesurer sur un brushless. Alors pourquoi ne pas etudier la vitesse de rotation du moteur, qui est facilement mesurable.

Pour faire la manip j'aurais pu me servir directement de ma radiocommande pour commander le contrôleur. J'ai préféré utiliser un Emeter Hypérion pour générer un signal de commande, en augmentant la fréquence d'impulsion (c'est cette fréquence d'impulsion qui dit au servo - ici le contrôleur - dans quelle position il doit se mettre. Cette fréquence est comprise entre 1 milliseconde et 2 millisecondes) par pas de 0.1ms, en changent la fréquence toutes les 2 secondes (pour que la vitesse du moteur ait le temps de se stabiliser).

Le moteur Hypérion S3025-10 a été monté sur un banc destiné à mesurer la traction des hélices (j'en reparlerai). Le contrôleur est un contrôleur Hyperion 80 ampères. Et un deuxième Emeter fait l'acquisition des données (tension, intensité, vitesse de rotation prise sur un des fils d'alimentation du moteur, fréquence d'impulsion).

La première mesure a été faite sans hélice. Là je dois avouer que j'ai été déçu, parque la vitesse de rotation du moteur n'est absolument pas proportionnelle à la fréquence d'impulsion. Avec une fréquence de 1.5 ms (manche à mi gaz) on a déjà 90% du régime maximum .... J'ai recommencé l'essai plusieurs fois, en 3S et en 4S, après avoir recalibré le contrôleur, etc ... toujours pareil.

Deuxième essai, avec une hélice APC-E 11 x 5.5. Là le résultat est complètement différent, et on peut dire que la vitesse de rotation du moteur est globalement proportionnelle à la fréquence d'impulsion et donc à la position du manche des gaz.

Sachant que la mesure est quand même assez grossière. D'une part la tension de l'accu de propulsion baisse au fur et à mesure de l'essai (de 15.39 volts à 14,47 volt), d'une part parce qu'il se décharge et d'autre part parce que l'intensité augmente plus on met les gaz, et donc la loi d'ohm fait son effet (la tension baisse quand l'intensité augmente : U = E - R * I). Par ailleurs il faut que la vitesse moteur se stabilise entre deux mesures et j'ai eu l'impression surtout dans les basses vitesses qu'en 2 secondes c'est un peu court. Sachant par ailleurs que l'Emeter est limité à 4 points enregistrés par seconde (son seul défaut ...).

Bref, voici ce que cela donne :

Bon, ce n'est qu'une mesure, faite avec un type de contrôleur et une hélice donnée. Est-ce reproductible sur tous les matériels ? Je ne sais pas répondre. Mais en tout cas la vitesse de rotation semble bien proportionnelle à la position du manche des gaz.

Pourquoi n'y a t'il pas linéarité à vide ? Ma langue au chat (si un lecteur a la réponse merci de laisser un commentaire à ce sujet.