Changement du moteur TEAC EM1446 par un moteur brushed NIDEC DMN37KB - capteur moteur - disque optique -

xaviermotti
21 janv. 2024
6 min de lecture

Dernière mise à jour : 30 août

Post M11. Mis en ligne le 21 janvier 2024. Mis à jour le 30 avril 2024 et le 30 août 2025

Ce post est téléchargeable (voir fin).

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1- Position du problème.

Pour l'analyse détaillée du problème, je renvoie le lecteur au précédent post : Changement du moteur TEAC EM1446 par un moteur brushed NIDEC DMN37KB - capteur cabestan et moteur (essais) -

Dans ce post, je décris la réalisation d'un capteur de vitesse (faible coût) pour l'asservissement de vitesse du moteur choisi : Nidec DMN37KB.

2- Le moteur choisi

Dans ce post, j'utilise toujours le moteur NIDEC DMN37KB qui est satisfaisant en prix, niveau de bruit mais qui ne possède pas de capteur de vitesse. Il est proposé notamment chez RS-particuliers pour 70€ environ.

Ses caractéristiques sont les suivantes :

Tension : 24 V	Puissance : 9,2 W
Vitesse à vide / en charge : 4300 / 3600 rpm	Courant à vide / en charge : 0,14 A / 0,60 A
Masse : 210 g	Couple : 24,5 mN/m
Axe diamètre : 5 mm avec méplat ; longueur utile de l'axe : 18 mm.	Dimensions Lg / diamètre : 58,2 mm / 37,2 mm (la longueur est sans compter l'axe)

La durée de vie n'est pas spécifiée pour ce moteur (elle est probablement de 3000 h).

Les balais ne sont pas interchangeables.

3- Mise en place du moteur dans le contexte du TEAC X-1000R

Pour réaliser l'adaptation mécanique de ce moteur à la fonction de moteur de cabestan sur un magnétophone TEAC X-1000R, il est nécessaire de voir les points ci-après :

- nouvelle poulie d'entrainement (diamètre d'axe 5 mm) ;

- nouvelle embase de fixation : réalisée dans ce premier projet au moyen d'une plaque en époxy permettant la fixation du moteur et du capteur ;

- nouveau système anti vibration (silent bloc : diamètre : 15mm ; longueur : 15mm ; axe : M4).

(c'est le diamètre maximum possible, le silent-bloc a été trouvé dans les accessoires de modélisme).

Attention : il existe plusieurs dureté de silent-bloc : préférez ceux prévus pour le modélisme à ceux prévus pour le domaine moto/quad.

A toute fin utile je redonne le plan de la dernière poulie. Elle a été rallongée car les nouveaux silent-blocs sont plus longs et il était judicieux de faire coïncider la roue optique avec l'embase pour la maintenir en place (voir la photo ci-après).

4- La mesure de la vitesse : disque optique en découpe laser

Après avoir réalisé un capteur de vitesse optique utilisant un engrenage (voir le post précédent), j'ai cherché une solution utilisant un disque optique de type capteur incrémental.

La difficulté est toujours de réaliser une pièce avec une précision suffisante pour ne pas entraîner des fluctuations de vitesse.

Le disque a été réalisé par découpe laser sur une plaque de bois. Cette technique est généralement utilisée pour le prototypage rapide.

Caractéristiques du disque :

nombre d'encoches = 30
diamètre extérieur = 50 mm
diamètre axe = 5 mm
épaisseur plaque = 3 mm

Le diamètre d'axe du disque optique, légèrement plus petit que celui du moteur permet un ajustement serré qui dispense d'une fixation supplémentaire. En accolant le disque à la poulie, on s'assure de la perpendicularité du disque.

En fonctionnement à 19 cm/s :

le moteur tourne à n = 2048 tr/min
le disque effectue n' = 34,13 tr/s ;
la fréquence théorique du signal de sortie est donc f = 34,13 x 30 = 1024 Hz.

Remarque. Lors de la première série d'essais, j'ai été confronté à une légère augmentation des vibrations.

J'ai pu remédier à cette situation en éliminant toutes les parties du support susceptibles de vibrer. Voici l'évolution de l'embase :

L'idéal est, bien sûr, une embase triangulaire métallique.

5- Capteur de type "interrupteur optique".

Solution 1.

J'ai testé la carte encodeur MH sensor, mais sans succès : la réaction du capteur est trop lente et la lecture à 19 cm/s ne se fait plus.

Solution 2.

J'ai donc fabriqué une carte spécifique utilisant un capteur LITEON LTH301. Les caractéristiques de ce capteur sont les suivantes :

temps de montée (rise time) : 3 à 15 µs max
temps de descente (fall time) : 4 à 20 µs max

A 9,5 cm/s, la période d'une impulsion est de l'ordre de T = 0,000977 s = 977 µs ; les temps de montée et de descente max sont donc faibles devant la plus petite période.

Le schéma de câblage de l'interrupteur optique Lite-On LHT301 que j'ai adopté, est le suivant :

6- Les modifications de la carte.

La sortie peut attaquer directement la carte TEAC 51678860 ou la carte TEAC 51675661

Sur la carte de régulation TEAC 516...

- le condensateur C9 de 220 nF est remplacé par un 2,2 nF.

- la résistance R7 de 110 kohm (vitesse 9,5 cm/s) est inchangée

- la résistance R8 de 56 kohm (vitesse 19 cm/s) est inchangée

Sur le châssis du TEAC j'ai rajouté un régulateur 24V pour alimenter la carte régulation et le moteur. Cette opération avait pour but de limiter la puissance dissipée par le transistor Q4 qui chauffait excessivement.

Dans la pratique, je ne suis pas sûr que ce régulateur était indispensable.

Modification sur la carte "power - servo PCB".

Le régulateur a été vissé sur le châssis aluminium qui lui sert de refroidisseur.

7- Premiers essais et perfectionnement.

Le support de circuit intégré visible sur la carte régulation, a été mis pour anticiper des éventuelles mis au point. En réalité, il n'est pas utile.

Pour le montage de la partie mécanique, les difficultés rencontrées ont été nombreuses, bien que certaines d'entre elles m'étaient déjà connues car déjà présentes dans les précédents projets :

difficulté du positionnement de la poulie par rapport à la courroie ;
longueur totale de la poulie pour un ajustement à la fois avec la courroie et avec le disque optique ;
mise en place physique de la poulie (qui nécessiterait une cale de positionnement) ;
Lutte contre les vibrations parasites sur les parties débordantes du support en époxy (qui, à terme, pourra être remplacé par de l'aluminium) ;
problème de démarrage du moteur à la mise en route du magnétophone.

En ce qui concerne ce dernier point, j'ai été forcé de constater que certaines fois le moteur ne se mettait pas en rotation au moment de la mise en tension de la bande, ou à la mise sous tension du magnétophone.

La seule explication rationnelle que j'ai trouvé est que le moteur, plus puissant que son prédécesseur, a besoin d'une impulsion de démarrage plus forte.

Le réseau RC de la carte régulation est insuffisant pour fournir le pic d'énergie nécessaire au démarrage.

J'ai fini par opter pour l'installation d'un relais qui donne une impulsion pour l'entrée en rotation du moteur.

Il est commandé chaque que le moteur vient à s’arrêter.

Ce relais vient court-circuiter le condensateur C8 de la carte de régulation. Ceci a pour effet de faire entrer en conduction les transistors Q3 et Q4.

Le relais est un OMRON G5V-1 (24V). Sa bobine fait R=3600 ohm environ. Le condensateur C=100µF assure une impulsion de 0,4 s environ lors de la mise en marche du moteur (mise en tension de la bande).

8- Essais, réglages et mesures.

8.1- Ajustement de la vitesse

J'ai ajusté les vitesses de défilement au moyen des bandes étalons :

- au standard Teac NAB 9,5 cm/s = 3,74 ips 185 nW/m (fréquence 3000 Hz)

- au standard Studer/Revox NAB 19 cm/s = 7,5 ips 257 nW/m (fréquence 3000 Hz).

Mode	à vide (9,5)	à vide (19)	forward (9.5)	forward (19)
Tension moyenne moteur (V)	6,86	12,51	7,11	13,05
Courant moyen moteur (mA)	133	156	184	214
Fréquence capteur (Hz)	xxx	xxx	517	1049

8.2- Mesure du niveau sonore

La mesure du niveau de bruit a été faite avec un sonomètre Chauvin Arnoult.

	Niveau silence	A vide	Vitesse 9,5 cm/s	Vitesse 19 cm/s
Bobine 18 cm	32.6 dB	38.2	38.6 dB	39.2 dB

Le niveau sonore mesuré est tout à fait comparable au niveau de l'ancien moteur. La mesure ayant été faite capot ouvert avec un sonomètre dirigé vers le moteur, Dans les conditions normales, on sera probablement en dessous.

9- Vidéos associées aux différents posts.