Quand on parle de "vario maison", la première chose est de savoir si cette option va être pertinente... En effet, selon l'application envisagée, la balance peut pencher vers le vario "tout fait du commerce".

Dans le cas qui nous occupe, c'est pour des petits sm comme Abysse, Sigara ou Notonecte que l'on se penche sur la question.

Les moteurs utilisés sont alors de petite taille (de récup, du style Igarashi 2025 ou 2427, Mabuchi RE 140, Speed 260, etc). Et, bien qu'ils tournent, sur nos engins, dans l'eau avec une hélice un peu grande pour eux (diam. 25-30 mm...), la consommation n'est jamais énorme (faire tout de même gaffe à partir de moteurs du style speed 300 ou 400 pour lesquelles les intensités mises en jeux commencent, dans l'eau, à ne plus être négligeables...!).

Un servo dépouillé de sa carcasse, de sa pigeonnerie et dont le potentiomètre de rétroaction (celui actionné par le moteur qui sert au servo à savoir où il en est) est immobilisé pour obtenir l'arrêt du moteur manche au centre, donne un vario (et un moteur !, style Mabuchi RF-022T pour les, bien suffisants dans ce cas, servos premier prix) pour de très petits engins. Il convient cependant de veiller à ce la consommation ne dépasse pas quelques centaines de milliampères (grosso modo 500 mA...), intensité au-delà de laquelle ça grille vite fait...

Les varios du commerce qui passent quelques ampères, par exemple 5A pour le Jeti Jes 050 et 18A pour le Jes 180, comme c'est nécessaire sur les sm déjà évoqués coûtent, pour le premier, dans les 25 Euros et 35 pour le second. Ils sont petits, légers et performants mais commencent à alléger la bourse quand il en faut quatre...

L'alternative est alors de voir du coté "maison". Pendant longtemps, nous avons utilisé les modèles à base de ZN 409 comme celui présenté dans RC Marine N°49.
Depuis deux ou trois ans, on peut lire que ce circuit intégré n'est plus disponible... Ce n'est pas entièrement exact puisque il était possible en mars 2003 d'en commander 10 d'un coup chez http://www.dialelectronics.co.uk/, certes pour 13 livres pièce (on le trouvait à 30 Fr il y a quelques années...). Mais bref, c'est pas la peine de se donner du mal à ce prix
En remplacement, nous avions déjà évoqué dans la page sur Abysse le montage proposé sur le site de P. Rondel (www.planet-soaring.com). Je ne l'ai pas essayé, mais il semble tout à fait fonctionnel. Un autre exemple est celui présenté sur http://www.infolaser.net/franpr/tecnica/esckit/esckit.html, à base d'un micro contrôleur (12C508, l'auteur donne la source pour la programmation). Mais il faut le programmer, ce que je ne sais pas faire et que je ne vais pas avoir le temps d'apprendre de suite...
Il existe encore d'autre idée, voir comme spot de départ pour un surf sur le web : http://www.math.niu.edu/~behr/RC/speed-ctl.html, qui fait un bon tours d'horizon.

La toute dernière idée m'est venue grâce à L.S. qui m'a fait découvrir le M51660L, circuit intégré autour duquel est dessiné un certain nombre de servos du commerce.
Avec ce circuit, on trouve sur le net :
- un montage qui reprend le "shéma servo" et qui donne un vario pour 400 mA max (ig.micromotor.org/Tipps/frsmd400.html)
- un montage pour faire un "gros servo", qui utilise un montage "en H", pas vraiment économe en volume (www.cpg1.freeserve.co.uk/servos/servos.htm )
- un modèle qui utilise un servo démonté où des MosFet sont mis à la place du moteur d'origine (http://members.tripod.com/~TrEbOr69/speedcnt.html), faut voir si financièrement c'est adapté à votre cas...
- tous ce que je n'ai pas trouvé...

J'ai donc fait des essais, avec des Fet, à la suite desquels je prends la plume ... Par rapport au montages évoqués juste avant, on peut dire qu'il devrait être capable de donner un montage un p'tit peu plus compact (37 x 22 mm au plus simple) et qu'il devrait pouvoir (c'est maintenant une réalité) offrir la possibilité d'une marche arrière, très plaisante en sm...!

Le cœur du système est constitué par le circuit M51660L, spécifiquement conçu pour la réalisation de servos et variateurs. On trouve par exemple ce circuit chez Gotronic (www.gotronic.fr) pour 5.80 eur ttc/pce par 1 pièce et 3.45 eur ttc/pce par 2 pièces et plus (il n'est pas au catalogue mais il est dispo en peu de temps).

J'ai repris la fiche constructeur (http://www.cpg1.freeserve.co.uk/servos/m51660l.zip) en modifiant deux ou trois points, par essais et suite à diverses inspirations issues du net.

Pour la partie puissance, j'ai recyclé ce qui était fait dans les varios à base de ZN 409 déjà (moultement !) évoqués. L'utilisation de transistors FET est une solution des plus fonctionnelles.
Notons cependant que les FET comme les Buz 11, IRFZ40, IRFZ 44, qui sont économiques, efficaces et que j'ai utilisés moi-même dans de petits sm ("Tant que ça marche !...") ont aussi le défaut de ne voir leur résistance interne descendre au plus bas que quand on leur applique une tension d'environ 10V sur la grille... Or les ensembles de réception des radios fonctionnent au plus à 6V... On peut aussi dire que la circulation sur l'autoroute est plus fluide lorsque 8 péages sur 8 sont ouverts que lorsque 6 seulement le sont...
Bref, on a des pertes d'énergie (sous forme de chaleur dans le FET) qui font que l'accu se vide... plus vite qu'on ne le voudrait !, mais surtout plus que ce que nous sommes capable de faire en utilisant des FET compatibles avec les niveaux (tensions) des circuits logiques.
Ces fameux niveaux sont de l'ordre de 5V et les FET compatibles évoqués ont été tout spécialement conçus pour que leur grille soit saturée (et donc que la résistance interne soit minimum) à 5V ! Soit une tension très proche de ce que donnent les accus de réception (4,8 ou 6V) classiquement utilisés.
Des transistors FET comme les BUK 101-50GL ("GL" et pas "GS" car ces derniers ont une tension de commande de 10V...), qui supportent 25A, ou des BUK 102-50GL supportant 50 A sont bien adaptés (fiche technique 101 -- fiche technique 102). Ils sont un peu plus chers (101 de l'ordre de 5 Euros et 102 de l'ordre de 11 Euros) mais se serait bête de s'en passer...

Atteindre la résistance interne mini des FET, c'est bien, mais faire que cette résistance interne atteignable soit mini, c'est bien aussi !... Pour ce faire, on peut sélectionner les composants qui ont la plus faible résistance... les BUK précédemment évoqués vont bien.
On peut aussi en mettre plusieurs en parallèle, ainsi le résistance int diminue. Plus on veut passer une grande intensité, plus il faut en mettre... (pour des cas concrets, voir l'article déjà évoqué lien vario Rondel).
A vous de voir et d'essayer de combien vous en avez besoin ! Je puis simplement dire que nous utilisions 1 IRFZ 40 ou 44 par vario pour nos petits sm et que ça suffisait amplement... donc pour des cas similaires 1 BUK 101 sera parfait...

Bec ou pas ? Disons d'abord, en ce qui concerne les dessins ici présentés, qu'il ne s'agit pas d'un vrai BEC (Battery Eliminate Circuit) en ce sens que le "vrai" coupe l'alim. du moteur pour garder un peu de jus pour irriguer les seuls servos et donc les commandes... C'est dans notre cas faisable (avec une diode Zener de 4,7 V...) mais ce n'est pas vraiment un avantage car si c'est sécurisant dans un moto-planeur, c'est handicapant dans un sm... Quand on est au fond, batterie pas loin d'être vide, et que l'on commande la purge du ballast à piston ou des hélices "verticales", il est tous de même plus plaisant de voir les moteurs se mettre en route tout doucement que pas du tout !...
Donc à vous de voir le dessin à choisir. Dans la version "BEC", on rajoute un régulateur délivrant 5V. Pendant longtemps, nous avons utilisé un "7805" (LM 7805 par ex.) sans nous poser plus de questions. Cependant, dans ce cas, il faut , en théorie, 2 à 3 V de plus en entrée qu'en sortie... Pour les engins où ce n'est pas le cas, on utilise un régulateur dit "Low drop", qui ne nécessite une tension d'entrée qu'un peu supérieure à celle de sortie (5,5 V in pour 5 V out).
Un LM 2940 CT 5 fera par exemple l'affaire pour une consommation des servos/vario de moins de 1A. Si on dépasse 1 ou 2 servos "classiques", qui actionnent, avec quelques nécessaires frottements, des barres de plongée avec presse étoupe ou système dans le genre, il faudra mettre des régulateurs supplémentaires en parallèle... ou un modèle plus puissant (LM 323K : 3A en 5V mais pas Low Drop).
Notons aussi que les deux condos proches du régulateur stabilisent la tension de sortie mais qu'ils ne sont pas obligatoires et qu'on peut les supprimer pour gagner de la place...

Pour le reste, il suffit de suivre les schémas et ça doit marcher... Les typons proposés sont plus indicatifs qu'autre chose puisque l'avantage de l'artisanat c'est de pouvoir adapter les choses comme on le sent... On peut ainsi envisager un typon tout en ligne pour mettre dans un tube, ou encore une plaque avec tous les varios nécessaires...

"Simple" (36,5 x22mm)

"BEC" (42,5 x 22mm)

Encore une chose : ce vario n'est pas équipé, dans l'instant, d'un opto-coupleur qui isolerait galvaniquement la partie puissance de la partie décodage (on se priverait du "BEC"). Pour limiter (éliminer c'est un peu utopique...) les effets des parasites dans les environnements non optimaux que sont nos petits engins il ne faudrait pas oublier d'équiper les moteurs de filtres... Un condensateur céramique, non polarisé, de 470 nF entre les deux bornes du moteur et un condo de 47 nF du même type entre chaque borne et la carcasse du moteur par exemple. Des tores en ferrite sur les liaisons vario/récepteur peuvent encore améliorer les choses.

CI1 M51660L CI2 LM 2940 CT 5 ou équivalent C1 100 nF polyester LCC C2 10 nF """""""" C3 0,47 µF tantal C4 2,2 µF """"" C5 0,1 µF """"" C6 10 µF """"" C7 10 µF électrolytiques (radial)     note : version BEC C8 100 nF céramique R1 18 kOhms R2 2,2 kOhms R3 220 kOhms R4 560 kOhms R5 470 Ohms R6 4,7 kOhms

P1 5 kOhms Cermet (cylindrique) P2 200 ou 250 KOhms Cermet (cylindrique)      note : selon marque... D1 DEL      note : au choix... D2 1N4007 T1 BC557 ("B" dans le proto) T2, T2 bis,... se reporter au tableau 1 4 Picots + 1 cavaliers     note : facultatif, mais jamais deux à la fois...

La DEL que l'on choisira selon son goût, est facultative mais est bien pratique pour régler le neutre où elle est alors éteinte... Neutre que l'on règle avec P1... P2 servant quand à lui à faire correspondre la vitesse maximum de rotation avec la position extrême du manche (manche à fond on tourne P2 jusqu'à ce que le moteur soit au max... ou que la tension apparente mesurée à l'émetteur de T1 soit maximum, à quelques mV = celle de l'accu de réception... ("apparente" car c'est en fait des impulsions plus ou moins larges de tension constante).
Positionner P2 de manière à ce que le régime moteur maximum soit atteint quelques millimètres avant la fin de la course du manche sur la radio. En effet, au fur et à mesure que l'on pousse le manche, le moteur reçoit des impulsions de plus en plus larges et, de fait, rapprochées… autant faire qu'a régime maximum, les impulsions se touchent, pour ne plus former qu'un signal continu…
Le cavalier permet de choisir le sens d'action du manche (équivalent à un "inverseur de sens de rotation des servos"). Il peut être remplacé par un strap... Mais il ne faut pas en mettre deux, les diodes dans ce cas nécessaire n'ayant pas été misent pour gagner de la place.

Présentement, le temps m'est compté et je n'ai pas le temps de vous parler des différents essais que j'ai sur le feu en matière de vario… mais ça viendra, patience !

Vous trouverez sur cette page de quoi faire un variateur à deux sens de marche (sans BEC). Cette page est encore provisoire… les informations indispensables sont présentées… mais il faudra faire preuve d'un peu d'attention en attendant que je mette tout ça au propre !

Il ne présente que les modifications par rapport au variateur à un seul sens de rotation Les numéros 4,6, 10 et 12 sont les sorties du M51660L.
Pour assurer deux sens de rotation, le choix existe entre un relais et un "pont en H". L'intensité que peuvent supporter les relais est vite insuffisante (quelques Amp pour les relais courants). Au contraire, un "pont en H" constitué de transistors MosFet permet de passer une intensité nettement plus importante si besoin. C'est donc la solution retenue.
Le schéma proposé ne présente pas de BEC. Il est tout à fait possible d'en ajouter un, comme évoqué dans la partie traitant du variateur à 1 seul sens de rotation…

 

Cette fois encore le typon est indicatif… en ce sens qu'il n'est pas très compliqué de le modifier pour l'adapter à ses besoins, que ce soit en dimensions ou en nombre de transistors.
Il est en effet possible de mettre plusieurs mosfet en parallèle. Cela permet de faire passer une intensité de plus en plus importante (La résistance interne du circuit est diminué et chaque mosfet "traite" une partie du courant d'autant plus petite que leur nombre est grand). En pratique, pour des petits moteurs comme ceux évoqués en haut de la page un seul transistor tel que ceux évoqués dans les tableaux du paragraphe suivant sont suffisants. Il est important de minimiser l'échauffement de ces composants… en effet, leurs performances sont d'autant meilleures que leur température reste faible. Multiplier les mosfet est une voie pour diminuer cet échauffement, l'utilisation d'un radiateur, éventuellement refroidis par eau en est une autre. De la sorte ce variateur est capable avec les meilleurs des mosfets disponibles (certes chers…) de passer des courants très importants… un moteur d'essuie-glace ou de ventilateur de voiture peut être commandé. A vous d'adapter l'étage de puissance (qualité et nombre de mosfet, refroidissement, dimensionnent des pistes de puissance (étamage)).
Enfin, il est important de se souvenir que le doublement d'un des postes N s'accompagne du doublement du poste P correspondant (une seule des deux branches peut être "renforcée", ce sera celle de la marche avant, la marche arrière est souvent utilisée plus sporadiquement, d'où un moindre échauffement).

CI1 M51660L CI2 LM 2940 CT 5 ou équivalent C1, C7 100 nF polyester C2 10 nF polyester C3 0,47 µF tantal C4 2,2 µF """"" C5 0,1 µF """"" C6n C8 10 µF """"" R1 18 kOhms R2, R6, R9 2,2 kOhms R3 220 kOhms R4 560 kOhms R5 100 Ohms R7, R8 470 Ohms R10, R11 1 kOms

T1, T2 SS8550 (ou BC557 mais il faut les implanter avec une rotation de 180° par rapport au dessin) T3, T4 SS8050 (ou BC547 mais il faut les implanter avec une rotation de 180° par rapport au dessin) T5, T6 Mosfet canal P (cf tableau) T7, T8 Mosfet canal N (cf tableau)

Se reporter au variateur à 1 sens de rotation. Il est cependant à noter qu'une seule del est prévue (gain de place). Le neutre se trouve juste au moment où la del s'éteint (au-delà de cette position on quitte le neutre pour rentrer dans le deuxième sens de rotation).

Ce montage utilise un optocoupleur qui assure l'isolation galvanique (électrique) entre la partie "radio" et la "partie puissance" du variateur. L'avantage est qu'il existe ainsi une isolation qui permet d'éviter que des parasites remontent vers le récepteur (attention, il reste toujours possible que le moteur perturbe le fonctionnement de la radio, mais on élimine ainsi une des voies de passage des parasites).
Il eut été possible de juste intercaler un optocoupleur dans le montage précédent. Mais j'ai découvert les "drivers de MosFet"… et comme leur rôle est justement d'assurer la commande des transistors de puissance de manière optimale (vitesse et "propreté" de la commande), autant les utiliser…
Pas de BEC prévu et il n'est pas dans la logique d'en ajouter un. En effet, l'optocoupleur permet comme on vient de le voir d'isoler la réception d'une partie des parasites potentiels. Ajouter un BEC reviendrait à rétablir une liaison électrique entre partie puissance et commande, autrement dit, à perdre le gain apporté par l'optocouplage…

Ce montage réalisé sur plaque d'essai fonctionne parfaitement. Il vous reste à tracer le typon… D'ailleurs, si quelqu'un le trace, je suis preneur pour l'insérer dans cette page ;-).

Je ne l'ai pas fait car je travail actuellement à une version où la fréquence de découpage serait nettement plus élevée, permettant un meilleur contrôle dans les bas régimes.
De plus avec un peu de chance, mais au prix d'un encombrement légèrement supérieur, il sera possible de n'utiliser que des mosfet canal N (facilité d'approvisionnement par rapport au PNP).
Enfin, pour ceux qui voudront transformer un variateur présenté actuellement pour avoir une plus grande fréquence de découpage, il sera possible d'ajouter une petite platine reliée par quelques fils pour réaliser la modification.

J'espère que ces quelques infos vous aideront à réaliser un variateur correspondant à vos souhaits. Certes il est possible faire plus petits et plus perfectionné, notamment en employant un microcontrôleur… mais, pour ma part, je ne suis pas encore au fait de cette technologie !
N'hésitez pas à modifier, à bidouiller, c'est comme ça qu'on avance !