Boite Cotal

Cette boîte de vitesses avec engrenages toujours en prise a équipé des voitures françaises haut de gamme. Un système electromagnétique permet de choisir le rapport engagé.

Les trains épicycloïdaux ont été calculés par André Vanderberck. On utilise des pignons spéciaux que l’ont peut trouver chez MR Productions.

Premier harnais R positif réduction 1/ 8.5 … avec

1 pignon fixe de 26 dents
2 pignons de 12 dents satellites
2 pignons de 11 dents satellites
1 pignon de 27 dents récepteur

Deuxième harnais R positif réduction 1/ 3.63 … avec

1 pignon fixe de 20 dents
2 pignons de 18 dents satellites
2 pignons de 15 dents satellites
1 pignon de 23 dents récepteur

Troisième harnais R négatif réduction 1/ 8.21 … avec

1 pignon fixe de 25 dents
2 pignons de 13 dents satellites
2 pignons de 14 dents satellites
1 pignon de 24 dents récepteur

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La boîte possède deux rapports avants et une marche arrière.

Machine à vapeur deux cylindres

Une petite plongée dans les meccano-magazines

Je me suis très inspiré de ce modèle pour en construire une version moderne. Machine très silencieuse qui fonctionne à partir de 10 v.

Voici une vidéo du modèle :

(La vidéo peut paraître hachée mais le mouvement réel est bien régulier)

La course du noyau à l’intérieur de la bobine est faible et les vilebrequins que l’on y associe d’habitude sont tout petits. Ici le modèle a un intérêt évident : la course obtenue du côté du vilebrequin est beaucoup plus importante (effet de multiplication du levier horizontal dont l’axe de rotation n’est pas placé en son milieu) et on a plus de liberté pour construire un beau vilebrequin.

J’ai abandonné les balais soulevés par des colliers munis de vis pour installer un système où le balai tourne et fait contact sur des plots situés sur une roue barillet isolante. 3 plots adjacents alimenent une bobine puis un plot n’alimente rien puis 3 plots adjacents alimentent l’autre bobine puis à nouveau un plot n’alimente rien. Chaque bobine est alimentée 3/8 du temps ce qui explique que l’on puisse maintenir 10 v par bobine sans trop chauffer.

Le point délicat est la distance entre le balai et les plots de contact ; il faut la régler avec soin : si la distance est trop importante… pas de contact, si elle est trop faible, les frottements sont élevés et la machine ne tourne pas.

Faire varier la vitesse d’un moteur synchrone meccano (Ampli audio)

Ce sujet me trotte dans la tête depuis des mois et j’ai cherché des solutions…

Pour ceux qui n’ont pas pu suivre les épisodes précédents voilà comment les choses se présentent :

– sur les moteurs courant continu que l’on connait tous, pour faire varier la vitesse, c’est pas compliqué : on fait varier la tension ; avec 6 volts le moteur jaune 6 vitesses meccano (par exemple) tourne moins vite qu’avec 9 volts

– sur les moteurs synchrones (qui fonctionnent avec du courant alternatif), faire varier la tension ne change pas la vitesse de rotation : si le moteur tourne avec 6 volts, avec 9 volts il ne tournera pas plus vite …

Pour un moteur synchrone à 8 pôles (par exemple), avec le courant alternatif usuel (50 Hz), les pôles sont attirés 100 fois par seconde et à chaque fois il font 1/8 de tour soit en une minute 100×60/8 = 750 tours

Ce qui est pratique c’est que le moteur synchrone est têtu, il tourne à vitesse constante ! Dans notre exemple, il tournera à 750 tours/min ou s’arrêtera.

Donc deux voies pour en faire varier la vitesse :

– changer le nombre de pôles

– changer la fréquence du courant

Ici on va essayer de faire varier la fréquence du courant avec des méthodes… artisanales

La recette :

– prendre un PC
– utiliser un logiciel gratuit qui génère une sinusoïde sur la sortie son du PC (voir techmind.org). Ici j’utilise siggen
– relier la sortie son du PC à un ampli audio
– relier le moteur synchrone sur une sortie haut-parleur de l’ampli (ne pas prendre le super ampli du salon pour les essais )

Quelques infos :

– On arrive sans peine à faire fonctionner le moteur sur la plage 30Hz – 55 Hz (soit de 450 à 825 tours/min pour ce moteur 8 pôles)

– L’ampli a une puissance de 25w sous 4 ohms (trouvé chez Conrad à 35 euros) ; en brocante ça doit se trouver encore moins cher mais faire attention quand même, il faut des watts et les basses fréquences doivent être amplifiées ; la bande passante de celui que j’ai trouvé est, sur le papier, de 20 à 20000 Hz, (j’utilise ici la plage 30-55Hz). Un ampli dont la bande passante serait 100-15000 Hz ne conviendrait pas car ce sont les fréquences basses (en dessous de 50 Hz), les plus intéressantes dans cette utilisation en variateur.

– Le moteur synchrone est constitué de 4 bobines en parallèle pour se rapprocher au mieux des 4 ohms (une bobine meccano toute seule a une impédance de 16 ohms).

Evidemment c’est très expérimental et l’ampli n’est pas protégé (faire très attention aux courts-circuits en sortie HP), mais ça fonctionne.

Un test sur plus d’une heure montre que l’ampli ne part pas en fumée et ne chauffe pas ; au voltmètre on mesure 6v aux bornes des bobines, ça reste raisonnable.

Quand on passe d’une fréquence à l’autre, le moteur doit être relancé à la bonne vitesse, on ne peut pas faire varier la vitesse seulement en pianotant sur le PC.

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Une autre solution va être possible grâce à l’Arduino !

Moteurs synchrones (Partie 3)

Pour faire varier la vitesse d’un moteur synchrone, changer la tension ne sert à rien : il faut soit faire varier la fréquence du courant (pas facile !) soit changer le nombre de pôles (plus simple mais ne peut se faire simplement quand le moteur tourne… dommage !).

J’ai trouvé chez MR un disque ref 146 E qui permet de construire 12 pôles. Du coup avec un courant 50 Hz, la vitesse de rotation en tours par minute est de 50 x 2 x 60 / 12 = 500 tours/min. Il faut un peu plus de 3 volts avec un moteur 6 vitesses réglé sur 1:6 pour le démarrer.

Il faut 20 volts alternatif pour alimenter le moteur synchrone, les bobines étant montées en série (10 volts chacune).

Il existe aussi un disque 146 D qui permet de construire un moteur 10 pôles.

Il est donc simple en meccano de fabriquer des moteurs synchrones 500, 600, 750, 1000 tours/min en choisissant un rotor avec le bon nombre de pôles (12 ,10 ,8 ,6).

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Les moteurs synchrones en meccano peuvent entraîner des modèles où l’effort à déployer est constant et bien sûr sont idéaux pour fabriquer une horloge (car on est certain qu’ils tournent à vitesse constante).

Il faut remarquer qu’il n’y a pas de balais qui frottent et s’usent, c’est un gros atout.

Ces moteurs sont simples à construire. Il ne démarrent pas tout seuls mais, maintenant que j’ai renoncé à les démarrer à la main et que j’utilise un moteur à courant continu pour les démarrer, ce n’est pas un inconvénient majeur.

Le plus difficile est trouver une alim en alternatif convenable, j’en ai trouvé une chez gotronic qui fait le boulot. (choisir un modèle variable par paliers capable de délivrer de 9 à 24 v, 1A)

Une version de poche :

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Le rotor a 6 pôles, la vitesse de synchro pour un courant de 50 Hz est de 50 x 2 / 6 tours par seconde soit 1000 tours/ minute. Pour le lancer j’utilise un brave 6 vitesses rapport 6:1 avec environ 6 volts. (Le lancer à la main me semble impossible)

La câblage est en série, les pôles sont opposés, ça marche bien en 16 v :

borne 1 — E( )S—–S( )E — borne 2

Le moteur fait peu de bruit et semble plein de santé, je l’ai testé 40 minutes de fonctionnement continu

Une version 8 bobines

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Voilà une extrapolation du moteur 2 bobines. Les bobines face à face sont reliées en série. J’ai gardé un rotor 8 pôles, le moteur tourne à 750 tours/min. Pas de balais qui frottent, silence de fonctionnement est étonnant.*

Le démarrage s’effectue avec un moteur 6 vitesses rapport 6:1, alimenté en 4,25v.

2 intérêts à ce moteur synchrone :

– il fonctionne avec des tensions vraiment basses (9v alternatif donc 4,5v par bobine : les bobines ne chauffent pas du tout)

– il développe un couple intéressant

inconvénients :

– le nombre de bobines nécessaires

– l’encombrement et la fixation pas évidente à un modèle

Si on l’alimente en 12 ou 16v il fournit un couple tout à fait intéressant mais le moteur est adapté à des modèles où l’effort à fournir varie peu.

Moteurs synchrones (Partie 2)

Sur cette vidéo, on voit deux choses importantes :

le moteur ne démarre pas tout seul, il faut le lancer

– le moteur est capable de fournir un couple intéressant

Dans ce montage le moteur synchrone est utilisé pour entraîner un mécaniseme d’horloge :

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En effet ces moteurs possèdent une propriété remarquable : ils tournent à vitesse constante. Plus exactement, une fois que le nombre de pôles (ici 8, ce sont des rondelles fixées sur le rotor) est fixé et la fréquence du courant est fixée, alors la vitesse de rotation est connue.

Le nombre de bobines ne change rien à l’affaire, c’est bien le nombre de pôles qui est important ; la tension d’alimentation peut augmenter, cela ne fait pas varier la vitesse de rotation du moteur

Si on charge trop le moteur, sa vitesse chute et « il décroche » (plus aucun entraînement).

Moteurs synchrones (Partie 1)

Voilà un nouveau type de moteur sur ce blog que nous allons apprivoiser progressivement. Ci-dessous quelques prototypes qui focntionnent très bien.

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Premier point important : ils sont alimentés en courant alternatif (7 ou 8 volts) au niveau de chaque bobine.

Moteur 5 cylindres en étoile

Un vrai moteur est en étoile c’est plus compliqué mécaniquement, car il y a une bielle maîtresse et des bielles secondaires. Ici voici une version simplifiée mais très sympa à faire fonctionner :

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Boxer 4 cylindres

Une Subaru sur Atelierjcm ? Presque ! 😀

Voilà le prototype :

Pour que cela tourne il faut au moins 16V ; les bobines sont donc en surtension, je me limite à une minute de fonctionnement (j’ai choisi des bobines qui avaient déjà « vécu », les traces noires étaient déjà là).

Un moteur très sympa à faire fonctionner ; j’ai utilisé des bandes à glissières 14 cm pour pouvoir positionner les bobines convenablement. Le réglage est simple : la construction fait qu’il suffit de régler un cylindre, les autres le sont automatiquement.