Faisabilité du changement du moteur Teac EM1446 par un moteur brushless (BLDC) ACT motor 42BLF01.
- xaviermotti
- il y a 7 jours
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Dernière mise à jour : il y a 2 jours
Mis en ligne : 31-7-2026 (ce post est sujet à évolution). Complété le 05-08-2026.
BUT du post.
Ce post explore la possibilité de changement du moteur TEAC EM1446 équipant les magnétophones à bandes TEAC par un moteur de type brushless (BLDC) de la marque ACT motor et de référence 42BLF01 sur un magnétophone à bande TEAC X1000-R.
1- Présentation du moteur.
Le moteur 42BLF01 est un modèle compact présentant 8 fils de connexion : 3 fils (bobines) + 5 fils (capteurs et alimentation 5V).
Il est distribué notamment par Reichelt pour un prix modique (<30 euros). Il existe une gamme de puissances allant de 26W à 125W. La puissance du moteur choisi est très supérieure à la puissance nécessaire pour cette application, mais c'est le plus adapté que j'ai trouvé.
Il est distribué, notamment par Reichelt
Fig. M13-2- Tableau valeurs moteur.
Le moteur brushless a de nombreux avantages :
- (très) silencieux : l'absence de balais diminue le bruit ;
- pas de frottement de balais donc pas de pièces d'usures ;
- grande longévité : la fonction d'arrêt lorsque la bande est détendue devient presque obsolete.
Néanmoins, il est de puissance supérieure à notre besoin et absorbe un courant plus élevé.
Pour sa mise en oeuvre, les inconvénients consistent à récupérer les informations de pilotage :
- arrêt lors de la distension de bande ;
- arrêt en fin de bande ;
- changement de sens mode normal / reverse ;
...
Le moteur brushless a la même structure interne qu'un moteur synchrone.
Son fonctionnement est conditionné par une électronique de commande.
Il est piloté par une carte de type variateur. Sa vitesse de rotation dépend de la fréquence et de la tension d'alimentation.
Le problème à résoudre pour notre application consiste :
- soit à trouver la carte qui remplit les fonctionnalités nécessaires à la marche du moteur dans le cadre d'un magnétophone à bandes : ajustement fin de la vitesse et régulation de grande précision ;
- soit à construire cette régulation avec les éléments en notre possession : malheureusement, les montages décrits dans le livre "Technique du magnétophone" de Roger MASSCHO 1974 aux éditions Radio (pages 200 et suivantes) et utilisés par d'autres constructeurs, ne peuvent pas être mis en oeuvre car le point milieu des enroulements de ce moteur n'est pas accessible.
- soit à employer une carte de pilotage basique et à réaliser nous-même la régulation : c'est la solution retenue.
Le moteur ACT est un peu plus lourd que son concurrent brushed Nidec.
Fig. M13-3- Tableau comparatif des masses moteurs.
2- Réalisation d'une nouvelle embase de fixation.
Le montage du moteur ACT nécessite de le placer sur une embase qui recevra également le capteur de vitesse.
Cette plaque a été réalisée par un usineur après avoir lancé un avis de projet sur le site "https://www.usineur.fr".
La plaque a ensuite été percée avec 4 trous de fixation (non représentés ici) selon le gabarit de fixation du moteur.
3- Amortissement des vibrations par silent blocs.
Ce moteur n'est pas blindé comme l'était son prédécesseur EM1446 qui bénéficiait d'une double coque avec deux rondelles de caoutchouc : il est donc générateur de vibrations. Le fixer directement sur le châssis du magnétophone entraîne la propagation de ces vibrations avec un risque d'amplification. Seul un système d'amortissement permet de réduire le bruit à un niveau acceptable (le moteur seul n'est pas bruyant).
Les silent-blocs ont été trouvés parmi les accessoires de modélisme. Le modèle choisi vient cependant d'Aliexpress. Il doit être suffisamment rigide pour que l'axe du moteur ne soit pas incliné du fait de son propre poids.
Le modèle de silent-bloc est avec des vis de 4 mm de diamètre 10 mm ; de longueur 10 mm et de longueur totale 30 mm.
Fig. M13-5-silent-bloc
Un seul niveau d'amortissement est suffisant pour obtenir un faible bruit : voir l'étude acoustique en fin de publication.
Attention : ne pas oublier de remettre la rondelle d'inclinaison du moteur ; elle est indispensable pour permettre le décalage de la courroie entre le mode "normal" et le mode "reverse". Epaisseur 1,2 mm.
4- Réalisation d'une nouvelle poulie d'entraînement.
Le moteur ACT choisi a un diamètre d'axe de 5 mm. L'ancien EM1446 avait un axe de 4 mm.
Vous pouvez amener votre poulie d'origine dans un atelier de mécanique. Il pourra vous réaléser l'axe du diamètre 4 mm vers le diamètre 5 mm.
Mais la longueur totale de la poulie doit correspondre avec le positionnement exact de la courroie : cette dernière doit dépasser de 22 mm de l'embase.
La poulie d'origine est la suivante :
J'ai opté pour refaire une nouvelle poulie. Il m'en a coûté 50 euros sur le site "www.usineur.fr"
J'ai modifié les cotes de la poulie d'origine. Le plan de réalisation de cette poulie est le suivant :
Pour une égalité de la vitesse d'avance en mode normal / reverse il faut que la poulie dépasse de 22,0 mm de la base de fixation. Cette valeur est mesurée sans la rondelle d'inclinaison. Je ne connais pas la tolérance de positionnement, je sais seulement qu'à 22,15 mm, la vitesse passe de 3000 Hz (normal) à 3073 Hz (reverse) sur la bande étalon (=2,43%).
4- Changement de la platine de régulation de vitesse.
Il existe de nombreuses cartes de pilotage de moteur BLDC. J'ai testé plusieurs d'entre elles pour piloter ce moteur.
Toutes ces cartes semblent équivalentes, mais dans la pratique, elles sont différentes :
- prise en compte des capteurs de position à effet Hall ou non ;
- consigne sous forme de tension continue ou sous forme PWM (rapport cyclique) ;
- sensibilité dans le réglage de la vitesse de rotation du moteur ;
- montée en vitesse rapide ou selon une rampe programmable ;
- limitation de courant au démarrage et en charge ;
- changement de direction (CW/CCW) brutal ou non ;
- présence d'une broche de validation (enable pin - stop) ou non ;
- fragilité (durée de vie) ;
- encombrement....
4.1- Carte Electromen Oy.
Utilisation d'une carte pilote industrielle de moteur brushless Electromen Oy de référence EM 269A (nouveau modèle de la EM240).
C'est une carte générique qui présente des réglages tels que : limitation de courant ; montée en vitesse lente / rapide ; commutation de sens préprogrammée ; présence d'une régulation ...
Cette carte utilisée seule avec sa régulation interne est insuffisante pour notre application et, malheureusement, elle se comporte mal si on la régule par action sur sa tension d'alimentation.
4.2- Carte STMicroelectronics.
Utilisation d'une carte d'étude programmable STMicroelectronics de référence STEVAL SPIN 3204.
C'est une carte générique qui nécessite de posséder l'environnement de programmation pour créer une application de régulation numérique.
4.3- Carte de base.
Vue de la carte contrôleur choisie : c'est un modèle de base (coût = environ 15,00€) ; site = Aliexpress.
Cette carte prend en compte les capteurs à effet Hall et assure une limitation de courant mais ne propose pas d'option de réglage particulier.
Elle se comporte correctement tant que la tension d'alimentation reste supérieure à 7V.
5- Schéma de montage et photos.
Finalement, la solution n'était pas si loin ... et je suis reparti sur une électronique discrète utilisant le même principe de régulation que la carte TEAC 51678860.
Lorsque l'on commande un moteur brushless au moyen d'une carte variateur, il y a deux grandeurs qui interviennent dans la détermination de la vitesse de rotation du moteur :
- la tension de commande (généralement de 0 à 5V ou PWM) ;
- la tension d'alimentation ;
et une perturbation : le couple résistant.
L'idée est de ne gérer qu'un seul de ces deux paramètres.
J'ai tenté de réguler la vitesse par la tension de commande (0 à 5V) après avoir fixé la tension d'alimentation : cela n'a pas donné de résultat probant en terme de précison et de temps de réponse.
J'en suis donc venu à fixer la tension de commande (à son maximum = 5V) et à agir sur la tension d'alimentation (c’est la grandeur réglante). La régulation de la tension d'alimentation se fait avec une électronique qui est basée sur le fonctionnement de la carte TEAC 51678860 ou la carte TEAC 51675661.
Voici le schéma structurel de cette régulation de vitesse :
Fig. M13-11- Tableau 1 composants.
* C2 ainsi que R2-Rv2 et R3-Rv3 déterminent la période des impulsions et doivent être le plus stable possible ; la valeur C2 = 4,7 nF est arbitraire et correspond à une valeur de composant disponible sur le marché car les essais ont été fait avec un condensateur C2 = 6,8 nF (2%) de technologie styroflex. C2 peut être utilement remplacé par un condensateur mica argenté (1%) ayant un faible coefficient de température ;
** R2 et R3 sont les résistances qui déterminent les vitesses de consigne ;
*** Rv4 permet d'ajuster le courant de charge pour régulariser au mieux les pics de compensation de vitesse ;
**** Rpc est la résistance du potentiomètre de "pitch control" lorsque celui-ci est en position enfoncée ;
***** La diode zéner permet de limiter la tension maximale de commande du moteur et donc de limiter la sur-vitesse à chaque démarrage (elle pas présente sur ce projet), son action est, en partie, obtenue avec Rv4 (en pratique il faut deux valeur de tensions de Dz1 car deux vitesses de rotation).
*** J'ai testé plusieurs FET BF244.
Le courant ne reste pas constant, le transistor, alimenté en 18V dissipe une certaine puissance (de l'ordre de 0,10 W) et, par conséquent, s'échauffe. Le courant chute de l'ordre de 7% avant de se stabiliser.
Les courants obtenus (après stabilisation) sont les suivants :
6,16 mA | 6,71 mA | 6,49 mA | 7,12 mA | 6,97 mA | 7,14 mA |
Sur cette série, la dispersion est assez grande.
Lorsque l'on insère une résistance (Rv4) entre grille et source, on peut faire varier le courant :
Rohm | 0 | 22 | 51 | 73 | 110 | 220 | 470 | 680 |
I mA | 7,14 | 6,56 | 5,92 | 5,54 | 4,94 | 3,90 | 2,54 | 2,10 |
Tableaux M13-12a et b. FET canal N BF244 en source de courant.
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Fig. M13-14 et 15 Carte régulation et moteur.
Fonctionnement :
Le capteur envoie une tension rectangulaire d’amplitude 0-5V dont la fréquence est l'image de la vitesse de rotation du moteur. Le transistor Q1 translate cette tension vers 0-18V pour attaquer les circuits numériques.
Le CD40106 est un trigger de Schmitt qui assure un front bien raide au signal du capteur.
Le CD4047 est un monostable qui génère une impulsion de durée 4µs environ.
Le transistor Q2 est commandé à chaque période du signal du capteur par l’impulsion générée par le CD4047 : il remet à 0 la tension aux bornes de C2.
Entre 2 impulsions sur Q2, le condensateur C2 se charge par l’un des réseaux R2-Rv2 ou R3-Rv3 selon la vitesse choisie (9,5 ou 19 cm/s). Cette durée de charge de C2 de 0V jusqu’à la tension de référence du pont diviseur R9-R10-Rpc détermine la période voulue du capteur et donc la vitesse de rotation du moteur que l’on souhaite obtenir : c’est notre consigne. Cette durée de charge doit être très stable : C2, R2-Rv2 et R3-Rv3 seront des composants de qualité (1%, 50ppm/°C ou mieux).
Si la vitesse réelle (période mesurée par le capteur) est plus faible alors le condensateur C2 est déchargé plus tardivement : il y a alors dépassement de la tension de référence de la broche 3 du LM211. La sortie du LM211 donne une impulsion d’une durée correspondant à la différence des périodes.
Le LM211 a été choisi à la place du LM393 car il a les temps de montée et de descente plus courts.
Une impulsion de courant, produite par Q2, vient alors (re)charger C4. C4 joue le rôle d'intégrateur et la tension de commande du module de pilotage du moteur augmente, d’où augmentation de la vitesse de rotation en compensation de la baisse constatée. La diode zéner permet d'écrêter la tension apparaissant aux bornes du condensateur C4 : ceci a pour but de limiter l'effet de charge du condensateur car il vaut mieux une charge lente sur plusieurs périodes pour éviter les fluctuations brutales de vitesse ; l'effet de la diode Dz1 a été remplacé par l'ajustement du courant de charge par Rv4.
Les oscillogrammes suivants donnent les tensions aux points B, C et D.
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Fig. M13-16-17-18-19- Oscillogrammes de la carte en fonctionnement.
Cette régulation n’agit pas si le moteur tourne trop vite car C2 sera remis à 0 avant que sa tension n’atteigne la tension de R9. Dans ces conditions, c'est le couple de charge du moteur qui le fait ralentir. En conséquence, il ne faut pas sur-commander le moteur.
La tension d’alimentation de 18V a été choisie car c’est la plus haute valeur supportée par les circuits numériques et analogiques.
Il y a deux tensions 18 V : celle notée (1) pour alimenter les circuits et celle notée (2) qui ne débite quasiment aucun courant et reste bien stable prise comme référence pour la charge de C2 et la tension de consigne du diviseur Rpc / R10 / R9.
La valeur V = 20V pour l’alimentation de la carte vise à minimiser la dissipation dans le transistor Q6.
En pratique, le courant absorbé présente une pointe à 1A au démarrage et atteint 370 mA en 19 cm/s et 315 mA en 9,5 cm/s en régime permanent (avec une bande de petit diamètre) : ces valeurs engendrent un échauffement important du transistor régulateur Q6 et j'ignore si le transformateur du magnétophone permet de fournir ce courant sur le long terme.
Remarque 1. La tension aux bornes de R9 ne peut pas être mesurée de façon précise car un voltmètre placé à ses bornes suffit à modifier légèrement sa valeur avec conséquence sur la vitesse de rotation.
Remarque 2. De la même façon, le chronogramme de la tension aux bornes de C2 (point D) ne peut pas être visualisé de façon précise car la sonde de l'oscilloscope modifie la courbe de charge avec conséquence sur la vitesse de rotation.
Dans cette régulation, beaucoup de composants ont une influence sur la vitesse de rotation :
- résistances R2-Rv2 et R3-Rv ;
- condensateur C2 ;
- résistance R5 ;
- résistance R13 ;
- transistor Q4 (courant) ;
- pont diviseur R9-R10-Rpc ;
- réseau R1-C1 ;
il convient donc de les choisir avec des tolérances faibles et surtout avec le maximum de stabilité en température.
Dans la pratique, la somme des durées de commutations et de propagation des signaux sont de l'ordre de 11 µs (cela inclue, entre autre, la durée du pic du monostable). Cette durée devient non négligeable devant la période du signal du capteur (114 µs à 19 cm/s avec un capteur 256 encoches).
Pour limiter les effets de ce retard, je me suis orienté vers un capteur 100 impulsions / tour (durée = 290 µs).
6- Carte d'interface avec les commandes du magnétophone.
Insertion du système dans le corps du magnétophone.
La partie n'est pas encore gagnée car il faut maintenant assurer toutes les fonctions du magnétophone :
- changement de la vitesse au moyen du commutateur en façade ;
- ajustement du pitch-control (= retouche de la vitesse - accessible en façade du magnétophone) ;
- marche normal / reverse (= inversion de sens de rotation) ;
- arrêt du défilement en cas de distension de la bande et en fin de bande.
Pour cela, je crée une seconde carte qui supporte les régulateurs et les éléments de commutation, sur laquelle vient s'enficher le connecteur initial.
Cette carte prendra la place de l'ancienne carte de régulation TEAC 51678860 / 61.
Fig. M13-20- Carte adaptation.
Fig. M13-21- Tableau 2. Composants.
Fonctionnement.
R1/R2 et R6/R7 recadrent la tension 24V* vers 18 V pour l'adapter au circuit CD4047.
En cas de distension ou en fin de bande, alors "safety" est activé, Q156 est alors bloqué et (moteur+) et (moteur-) sont simultanément à 0 alors on arrête le moteur = Stop à 0.
Cette situation n'est pas câblée ici : on laisse tourner le moteur.
Lors d'une demande de changement de sens normal / reverse, le circuit CD4047 génère une impulsion basse (broche 10 vers Stop) qui arrête le moteur pendant environ 3s (je n'ai pas trouvé ce même signal dans le magnétophone).
Pendant cet arrêt, on charge ou on décharge le condensateur C1.
- Dans le cas d'une demande de marche "reverse" C1 est chargé. Lorsque la tension à ses bornes dépasse 5,8V environ, Q7 devient passant et la broche DIR passe à 0V : on change de sens.
- Dans le cas d'une demande de marche "forward" C1 est déchargé à travers R5. La tension à ses bornes chute vers 0V, Q7 se bloque et la broche DIR passe à 3,5V (c'est la tension à vide de la broche DIR en mode normal).
On peut mettre une résistance de tirage entre la broche DIR et le +5V.
Fig.22- Schéma régulateur 24V.  | Remarque *. La mention 24V sur la borne 5 du connecteur s'explique par le fait que je suis déjà intervenu dans le passé pour un projet de changement de moteur, j'ai équipé le collecteur de Q154 d'un régulateur 24V. |
Fig.23. Implantation du régulateur sur le châssis. Le "châssis" n'existe pas sur tous les séries. |  |
7- Essais, réglages et mesures.
7.1- Pleurage et scintillement.
Dans la pratique, l'oscillogramme de la tension rectangulaire (point A) image de la vitesse, présente des instabilités de synchronisation sur l'écran de l'oscilloscope : cela signifie que sa phase (ou sa fréquence) varie dans le temps. Ces instabilités se supposent si l'on regarde l'oscillogramme points B et D car la régulation intervient par salves. Je peux en déduire qu'il existe un effet de scintillement, mais j'ignore son amplitude car je ne possède pas l'appareil pour sa mesure.
Vidéo 1. Instabilité de la fréquence = instabilité de la vitesse. M13-24-instabilite.
7.2- Ajustement de la vitesse.
J'ai ajusté les vitesses de défilement par rapport à un calcul et je vérifie la valeur à partir de la mesure de la fréquence de sortie du capteur.
Les fréquences calculées sur le capteur incrémental (100 impulsions).
Mode | En charge 9,5 cm/s | En charge 19 |
Fréquence capteur (Hz) | 1707 Hz | 3414 Hz |
Courant carte moteur (A) | 315 mA | 370 mA |
M13-25- Fréquences de travail de la régulation.
7.3- Estimation du niveau sonore.
Moteur ACT | Niveau silence | Niveau 9,5 cm/s | Niveau 19 cm/s |
A vide | 29 dB | 32 dB | |
Avec bobine | 29 dB | 34 dB |
M13-26- Niveaux sonores
Le niveau de bruit est très correct et meilleur que celui obtenu avec la version utilisant le moteur brushed NIDEC.
Vidéo M13-27- Vue magnétophone en fonctionnement
8- Conclusion générale
Dans l'absolu, cette version de pilotage de moteur BLDC fonctionne car elle permet une audition correcte des bandes mais présente :
* avantages
- faible bruit ;
- pas de pièces d'usure donc grande longévité du moteur ;
* inconvénients :
- électronique de pilotage complexe ;
- consommation de courant importante et dissipation de chaleur importante (Q6 est à 60°C environ avec un refroidisseur 2,7°C/W car la chute de tension à ses bornes atteint presque 13V) et j'ignore si ce courant peut être débité sans risque par le transformateur du magnétophone ;
- montée en vitesse lente, audible au moment du changement de vitesse et de sens normal/reverse ;
- risque de pleurage et scintillement important car, dans la pratique, la régulation fonctionne par salves.
Ce post permet de montrer la faisabilité du remplacement du moteur EM1446 par un moteur brushless 42BLF01.
Néanmoins, vu l'ensemble des inconvénients, je n'ai pas poursuivi plus avant le développement et l'insertion de cette solution dans le magnétophone TEAC X1000-R.
Autres vidéos Youtube associées à mes posts :
https://youtu.be/WhJcmHXq68A Moteur DME45BT9
https://youtu.be/N5epqJ4DoBk Moteur Intechno
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