Étude de cas | Motion control miniature

Variateur BLDC sur mesure pour motorisation compacte Ø22 mm

Une carte électronique compacte, déclinée en versions RS232 et CANBus, conçue pour piloter un moteur BLDC 10 W dans un objectif de coût très optimisé pour la série.

Carte électronique driver BLDC compacte développée par A2V

En bref

Client Client anonymisé
Application Motorisation BLDC compacte Ø22 mm, puissance 10 W
Solution A2V Variateur BLDC sur mesure avec contrôle FOC et microcontrôleur embarqué
Communication Deux variantes industrialisables : RS232 et CANBus
Contraintes clés Très faible encombrement, coût cible très serré, production en grande quantité
Bénéfice principal Carte compacte, configurable et testable en série, adaptée à une intégration moteur miniature

Le contexte

Dans le cadre d’un projet de motorisation miniature, A2V Mécatronique a été sollicitée pour développer un variateur BLDC sur mesure destiné au pilotage d’un moteur compact de diamètre extérieur 22 mm et de puissance 10 W.

L’objectif était de disposer d’une électronique de commande très compacte, capable de s’intégrer au plus près du moteur, tout en offrant deux interfaces de communication possibles : RS232 ou CANBus.

Au-delà de la performance technique, le projet comportait une contrainte économique majeure : la quantité importante de produits à livrer imposait une optimisation forte du coût de revient, de la nomenclature, du design électronique et des moyens de test de production.

Le besoin client

Le client recherchait une solution de pilotage moteur compacte, industrialisable et économiquement optimisée. La carte devait reprendre les fonctions principales d’un variateur BLDC miniature tout en restant compatible avec les contraintes d’intégration d’un moteur de petit diamètre.

  • Piloter un moteur BLDC triphasé compact de diamètre extérieur 22 mm et de puissance 10 W.
  • Proposer une communication RS232 ou CANBus selon la version produit.
  • Intégrer des entrées de consigne vitesse analogiques et PWM.
  • Gérer les retours capteurs et les signaux de commande rapides.
  • Remonter les défauts et faciliter le diagnostic.
  • Tenir un objectif de coût très serré en vue d’une production en grande série.

Le challenge technique

Le premier enjeu était l’intégration : concevoir une carte de très faible encombrement, avec une cible mécanique de l’ordre de 20 mm de diamètre pour l’électronique, tout en conservant les fonctions nécessaires au pilotage moteur, à la communication et au diagnostic.

Le second enjeu était économique. Dans un contexte de quantités importantes, chaque choix de composant, chaque surface de PCB et chaque opération de production devait être justifié. A2V a donc travaillé sur une architecture mutualisée entre les variantes RS232 et CANBus, afin de limiter les écarts de conception et de faciliter l’industrialisation.

La réponse A2V

A2V a conçu un driver BLDC compact associant un étage de puissance triphasé, un microcontrôleur embarqué et un contrôle-commande FOC. L’électronique assure le pilotage du moteur BLDC triphasé en boucle fermée, tandis que le microcontrôleur gère la communication, les consignes, les entrées/sorties, la configuration et le diagnostic.

La solution est déclinée en deux versions séparées, afin de répondre aux besoins d’intégration du client : une version RS232 et une version CANBus. Les deux cartes partagent le maximum de fonctions communes pour maîtriser les coûts de développement, de production et de maintenance.

Fonctions intégrées à la carte

Fonction Caractéristique principale
Alimentation 5 à 30 Vdc, avec fonctionnement typique en 24 Vdc
Pilotage moteur Moteur BLDC triphasé compact, contrôle FOC, courant crête 3 A
Consigne analogique Entrée vitesse ±10 V référencée à la masse analogique
Consigne PWM Entrée PWM 100 à 2000 Hz, rapport cyclique 0 à 100 %
Entrées digitales Entrées compatibles niveaux industriels, avec troisième entrée digitale dédiée
Entrée Step Fréquence d’entrée jusqu’à 400 kHz
Retour encodeur externe Entrée encodeur jusqu’à 400 kHz
Retour encodeur interne Compatibilité avec retour interne 3000 inc/tr
Sortie défaut Sortie Fault logique, état sans défaut commuté vers GND
Sortie digitale Sortie open collector, jusqu’à Ub / 30 mA
Communication Version RS232 : RXD/TXD ; version CANBus : CAN_L/CAN_H
Diagnostic Lecture état, défauts, consignes et paramètres par interface de communication

Interfaces et brochage

Le produit reprend un brochage compact 8 points, adapté à l’intégration en environnement contraint. Les broches 7 et 8 changent selon la version de communication retenue.

Pin Fonction commune Version RS232 Version CANBus
1 3e entrée digitale 3e entrée digitale 3e entrée digitale
2 +24 V / alimentation +24 V +24 V
3 GND 0 V 0 V
4 Entrée analogique Consigne analogique ou PWM Consigne analogique ou PWM
5 Analog GND Masse analogique Masse analogique
6 Fault output Sortie défaut Sortie défaut
7 Communication RS232 RXD CAN_L
8 Communication RS232 TXD CAN_H

Industrialisation et maîtrise des coûts

La forte volumétrie attendue a placé la maîtrise du coût au centre du projet. A2V a donc orienté la conception vers une architecture compacte, reproductible et testable, avec un maximum de composants communs entre les deux variantes.

  • Mutualisation du schéma, du firmware et des composants entre les versions RS232 et CANBus.
  • Choix d’une architecture de puissance compacte et d’un contrôle FOC adaptés au courant, à la tension et à la dissipation visée.
  • Optimisation de la nomenclature pour limiter le coût pièce.
  • Préparation d’un test fin de ligne à 100 % des cartes.
  • Prise en compte de la traçabilité hardware, firmware, lot et numéro de série.

Bénéfices obtenus

Compacité Driver adapté à une motorisation miniature Ø22 mm, avec une cible électronique très réduite.
Flexibilité Deux variantes de communication, RS232 et CANBus, basées sur une architecture commune.
Fonctions intégrées Consignes analogique et PWM, entrées digitales, Step, encodeur, diagnostic et sortie défaut.
Coût optimisé Conception pensée pour la grande série, avec mutualisation des composants et des moyens de test.
Industrialisation Carte documentée, testable et adaptée à une production répétable.

Ce que ce projet démontre

Ce projet illustre la capacité d’A2V Mécatronique à développer des électroniques de pilotage moteur sur mesure, en conciliant contraintes techniques, encombrement réduit et objectifs économiques de production série.

La valeur ajoutée d’A2V ne se limite pas au schéma électronique : elle couvre l’architecture produit, le choix des composants, l’intégration mécanique, les entrées/sorties, le firmware, les diagnostics et la préparation à l’industrialisation.

« L’enjeu était de proposer un variateur BLDC miniature, performant et économiquement maîtrisé, capable d’intégrer les fonctions essentielles de pilotage et de diagnostic dans un format très compact, tout en restant adapté à une production en grande quantité. »

— Commercial A2V Mécatronique

Fiche projet

Client Client anonymisé
Secteur Motorisation compacte / motion control miniature
Application Pilotage d’un moteur BLDC Ø22 mm, 10 W
Solution A2V Driver BLDC compact sur mesure avec contrôle FOC intégré
Variantes DRV20-RS232 et DRV20-CANBus
Alimentation 5 à 30 Vdc, 24 Vdc typique
Courant moteur 3 A crête à qualifier thermiquement
Entrées principales Analogique ±10 V, PWM, entrées digitales, Step, encodeur externe
Sorties principales Fault output et sortie digitale open collector
Objectif projet Compacité, coût optimisé et production en grande série

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