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Mon futur projet - quelques éventualités

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Almisuifre

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Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luDim 9 Aoû 2015, 14:06

Bonjour,

Il y a quelques jours, je me suis inscrit et pu faire ma présentation. Il faut remonter un peu plus haut pour obtenir ces informations. A ce moment là, j'étais loin d'imaginer de me remettre en conception robotique. En revanche, suivre l'actualité était tout à fait envisageable.

Informations:
Ce qui va suivre va paraître peu important et pourtant si j'écris ces lignes c'est qu'elles ont pour moi, une importance. Avant d'aller plus loin dans la technique, je dois parler du passé et du présent. Si vous être retissant à la lecture de longs paragraphes, passez votre chemin, sinon, vous en apprendrez bien plus sur le projet en cours.

Genèse su projet:
Le présent est souvent imprégné du passé, des réussites (souvent nombreuses) et des échecs. Je dois remonter à une bonne année pour vous parler du projet. J'ai été contacté en 2014, courant de l'été pour faire une conférence à Toulouse au Capitole du libre. Peut-être que quelques-un d'entre vous connait. Pour ceux qui découvrent, c'est pas un problème, il me semble que quelques vidéos traînent sur le web. Je vous invite à recherché un peu (et oui, Google, c'est un ami, autant que "man" l'est sous linux).

J'ai parler de la conception robotique entouré des logiciels Open Source tel que FreeCAD, Github, Cura, la fameuse Prusa... et j'en oublie, hélas de très bon. J'ai présenté le Rover qui était pas encore électrifié et d'ont les objectifs était prometteurs. Ce fut un franc succès et pourtant.

Alors que j'étais à faire ma première conférence parlant l'Open Source et la robotique, j'étais convaincu que je devais raccroché. C'étais "un peu trop" pour moi. Il faut gérer pas mal de choses et je me disait qu'après l'avoir fait, je pensait sérieusement à ne plus y revenir. Je me suis trompé !

Venons-en au présent, puisque le passé est maintenant et désormais épuisé. Vous remarquerez que j'essaie d'être exhaustif de façon à vous faire rattraper le plus d'étapes possibles. J'étais tranquilement en train de surfer sur l'IRC (ça date ce truc mais c'est toujours agréable de s'en servir pour discuter avec des personnes connus et rencontrés IRL). C'est alors que j'apprends que les organisateur du Capitole réitère cette année 2015.

Peu de temps après avoir su cela, l'un des organisateur me demandais une conférence sur la 3D et j'ésitais beaucoup à refuser car c'est loin d'être ma tasse de thé. Mais le destin, les bugs en ont décidé autrement ! J'étais en train de tester la feature (la 0.16 de FreeCAD) qui n'est pas encore dans les bacs, lorsque je suis tomber sur un gros bug rendant l'utilisation de cet outil impossible dans des proportions correctes.

J'ai du me résigné à parcourir le web, les forums et enfin l'IRC. J'ai donc poser ma question en clair : "Comment se fait-il que dans part design, lorsque on trace un carré, si l'on viens à supprimer une ligne, le logiciel plante ?". La réponse d'un des spécialiste, Français qui puis est à été de testé et de valider le problème rencontré. Avec lui, donc nous avons contribué à déboguer FreeCAD.

Alors que les jours passent, on a pris de plus en plus l'habitude de discuter le soir après le travail. C'est ainsi qu'il apprends que nous sommes distant de 200km à peine. Comme quoi, l'IRC c'est mondial mais on fait des rencontres locales. En y réfléchissant, ce fût la seconde personne à me demandé une conférence pour le Capitole du Libre cette année.

Et c'est le point de départ du projet. Refaire une conférence sur la robotique, et plus précisément sur FreeCAD pour montrer ce qu'est la conception d'un robot avec cet outil. Je ne vais pas ici expliqué toutes les étapes qu'il faut pour faire la conférence mais bien vous parler de robotique.

Retour aux sources, de l'avant et de l'innovation:
Concevoir une conférence c'est écrire deux fois la même choses mais pas de la même façon. Un slide, c'est souvent une image argumenté d'un texte et le conférencier, lui, se retrouve à argumenté le slide. C'est une des formes les plus connus et les plus pratique pour présenter quelque-chose à un public qui, lui découvre, ce que le conférencier présente. Il ne faut pas perdre de vue l'objectif : c'est de présenter !

C'est donc que je me suis dit, diable diable, que vais-je présenté ? J'ai plus vraiment de projet, j'ai connu beaucoup d'échecs et voila que je suis obliger de remettre ça ! Mais oui, remettre ça mais avec un nouvel objectif, une nouvelle idée, de nouveaux composants ! Je le tenait ! C'est la bonne direction....

J'ai donc commencer un nouveau cahier des charges. Il faut bien commencer par un bout non ?

Cahier des charges:
Je voulais vraiment simplifier mon travail. Partir de l'intérieur et finir l'extérieur en dernier. Je ne voulais plus m’enquiquiner avec une odométrie qui n'en fera qu'à sa tête. Je pensait aussi à réutilisé des concepts que j'avais déjà imaginés mais pas employés de façon optimum. L'un de es échecs était liée à l'oublie d'un emplacement adéquat de a batterie. C'est un peu par là que je devais désormais commencé. Vous avez peut-être compris, j'ai appris de mes erreurs.

On a dit, en résumé:
- Simple (pas de fioritures)
- Partir de l'intérieur (disposer toutes les cartes, les composants par modélisation)
- Disposer en premier la batterie
- Placer la carte micro (qui permettra aussi les bidouilles, des coups de fers et placer des composants en l'air)
- Placer des extensions (c'est l'objet de ce qui va suivre)
- Placer la mécanique (moteurs, servomoteurs, capteurs)
- Créer les pièces qui relient toutes les pièces cités dessus
- Imprimer
- Monter la conférence avec les informations obtenus

Comme on peut voir, c'est complet !

Déverminage:
Il faut bien commencé quelque part. Et c'est parti pour la technique. Je vais utilisé deux moteurs pas à pas, deux driver (récup d'imprimante 3D) à base de DRV8825. La batterie sera une NiMh de 9.6V 2Ah. C'est pas une petite batterie mais je tiens à ce que le robot puisse tennir un peu en endurance.

Ce point là étant acquis il faut aussi parler micro. Je pense confier la partie soft embarqué à une arduino nano car simple à prendre en main et assez robuste pour supporter les outrages des apprentis roboteux. Je pense à l'éducation des futurs ingés qui peuvent s'amusé à recollé avec les infos qu'ils ont obtenus en cours pendant qu'il s'envoient des avions en papier.

Et viens les extensions. C'est là que se porte le principal objet de mon message. Pourquoi ne pas permettre au robot de jouer des sons dans certains cas ? J'entends par là, une sorte de R2D2 (désolé pour la référence monsieur Lucas), qui donc analyse son environnement à partir de SRF 08, de GPD2 et interpréterais avec des bips particuliers. Chaque bip étant un fichier .wav situé dans une carte SD.

Mais voila, autant je suis, j'espère être assez compétent en modélisation 3D, autant le soft et la partie électronique me rebute un peu. J'ai trouvé une carte qui semble prometteuse pour cela : Module carte micro-SD DFR0229

Je pense donc qu'il serait intéressant, avant d'acquérir une tel carte de savoir si c'est réalisable. Si c'est implémentable dan sun robot. Comment faire la partie son ? Faut-il prendre une des sorties analogique et amplifier derrière ? Bref, j'attends de savoir.

Enfin, je dois faire un peu vite car il faut commander les composants et puis préparer la documentation qui servira à programmé tout ça. Avec un peu d'aide j'espère.

Et la suite des éventualités. Lors d'une expédition en déchetterie, ce que je n'avais pas pratiqué depuis très longtemps, j'ai mis la main sur un gros panneau solaire. Je suis à la limite de me demandé si je ne peux pas l'intégré au projet dans un mode extension. En effet, ma batterie délivre une belle tension mais restera limité en temps de fonctionnement. Avec l'ajout d'un panneau solaire, je peux donc compter sur une ressource qui limitera l'emploie de la batterie plutôt que de cherché à la recharger. J'ai donc besoin de précision pour tester le panneau (récupérer ses caractéristiques) et enfin concevoir un petit PCB pour gérer la batterie en décharge si on a pas assez de photons (et non de soleil). Là encore, en fonction de la faisabilité, je l’intégrerais ou non au projet.

Pour l'heure, je me met en quête de rechercher des informations, j'ai encore quelques idées qui traînent et qui demande un peu de neurologie avant d'être décrite sur le papier.

Dans l'attente de vos réponses, j'espère que ce projet sera suivi. En tout cas il sera régulièrement relayé sur un wiki que je donnerais plus tard avec l'accord d'une association qui le gère, et puis sur mon site (voir le lien plus haut dans le texte).

Une dernière chose, j'ai pas encore trouvé de nom au projet. Donc pour l'heure, c'est un avant projet.

Très cordialement.
Almisuifre.
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Almisuifre

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luVen 14 Aoû 2015, 23:52

Bonsoir,

J'avance un peu. J'ai reçu quelques composants :D
Vite fait, par ce que ça peut intéressé du monde. L'Arduino Nano (qui fera office de cerveau dans mon robot). J'ai reçu aussi les deux stepper (deux petits moteurs pas à pas 5V). Une batterie 9.6V sous 2000mAh. C'est un minima. On verra ce que ça donne. Pour finir les drivers (des DRV8825). J'ai oublier de dire que j'avais aussi le lecteur de carte SD. On y reviendra ensuite n'ayez pas peur.

Je commence à organiser ma todo list. Et je remarque que j'ai pas encore donné de nom à ce projet. C'est même d'ailleurs par là qu'il faut que je commence. J'ai pas trop d'idée pour l'heure. Il se fait même tard !

Ceci dit, je repasserais dans ces lignes pour apporter les solutions et demander de l'aide sur quelques points précis.
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Esprit

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luSam 15 Aoû 2015, 09:54

Salut Almisuifre,

J'ai manqué de temps pour répondre jusqu'ici mais j'ai bien lu tout le premier post. N'aie pas peur de continuer à écrire avec les détails. Certains liront peut-être en diagonale, mais pas tous. J'ai hâte de voir le projet prendre forme, surtout continue de nous tenir informés. ;)
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Almisuifre

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luSam 15 Aoû 2015, 10:56

Y a pas de soucis, vous pouvez compter sur moi.

Tien, ça me fait pensé que demain, je tenterais de rajouter quelques infos sur mon site sur le même sujet :o
Je synthétiserais ce que j'ai dit là pour ne donner que les grandes lignes.

Au passage, la modélisation de l'Arduino nano est fini dans ses grandes formes. C'est juste pour avoir une idée du volume lors de l'assemblage.
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Thot

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luDim 16 Aoû 2015, 23:17

Je confirme il y a des lecteurs. Je te remercie au passage, je ne connaissais pas le capitole du libre... Ca a l'air très intéressant.

Pour ce qui concerne l'arduino nano, je suis un fan absolu. C'est vraiment petit, et quand tu le programme ca marche direct ! Et puis il y a un connecteur usb mini B beaucoup plus robuste que les mini A de portables.
C'est l'interface idéale.
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Almisuifre

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luSam 22 Aoû 2015, 23:18

Oh que oui, je plussoie totalement ce qui est dit au dessus :D

Bon, revenons au sujet. Et que de galères. Déjà je dois reprendre de zéro l'une de mes pensionnaires. Leurs axes ont fait leurs temps et pas que !

Je me suis amusé à branché un pololu DRV8825 à un petit moteur pas à pas 24BYJ48s. Une batterie de 2A sous 9.6V. Et ça chauffe, ça ne tourne qu'une fois sur deux ! C'est pas franc comme résultat.

Je me dis que ça peut venir du code de test que je croyais bon. J'ai bien l'impression que c'est une truffe... (truffe, pour ne pas dire une C.... ou même Grrrr je ne sait quoi). Cela peut venir aussi d'un trop fort courant envoyé. Je pensait que la DDP (Différence De Potentielle) serait suffisante pour que de 9.6V ça alimente deux petits moteurs 5V. Je me demande si j'ai bien eu raison.

J'avoue que là, je galère un peu. Je tente quelques sites, certains sont bien, tous montre la même chose.

À partir de là, si quelqu'un d'expérience en matière de moteurs pas à pas peut me filer un coup de pouce ce ne serait pas de refus. Dernier point, je suis très limité en nombre de fils. 2 fils par moteurs, soit ici 4 pour 2 moteurs.

Merci beaucoup pour votre aide.
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Esprit

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luMer 26 Aoû 2015, 12:09

Peux-tu poster une photo / schéma de ton montage ?

Tu parles bien de ce contrôlleur et de ce moteur ? (N'hésite pas à mettre des liens, on gagne du temps pour regarder! ;) )

J'ai l'impression que tu ne peux contrôler que des moteurs fonctionnant entre 8,2 et 45V. Or, ton moteur est en 5V. Peut-être que la chauffe vient de là ?
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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luMer 26 Aoû 2015, 19:29

En fait c'est un peu plus sioux que ça.

Il faut raisonner en matière d'impédance (donc de résistance) et de loi d'Ohm.

Chaque moteurs sont sous 5V (U), pour 25 Ohm (Oméga) d'impédance. Ors, on peut dire que si U= R.I, I = U/R. Ici donc 5/25, c'est à dire 0.2A (I).

Vous me suivez j'espère !

Et on inverses les choses ! Je veux tourner dans les alentours de 10V, soit donc le double. Cela correspond à ma plage batterie / Pololu. En effet, ma batterie délivre 9.6V au mieux logique, mais une fois chargé, je suis dans les 10V à 11V. Cela dépends de la charge. A vec la DDP (Différence De Potentielle) du Pololu, j'ai donc à peut-prêt 9V.

Cela donne donc le calcul théorique suivant : U= R.I, toujours mais, R = U/I, avec 10/0.2, cela nous donne 50 Ohm.

J'ai donc à ajouter une résistance de 25 ohm en série, en théorie, sur chaque phase. Attention à ne pas confondre avec les 4 Fils! Seul un des deux fils d'une phase à une résistance en plus.

Mes fond des tiroirs comportais des résistances 27 Ohm. On est proche donc des 25 Ohm. Et pouf, les moteurs sont froids !

J'ai donc adapter l'impédance des moteurs à la tension désiré.

Pour infos, c'est maintenant les résistances qui dégagent le plus de chaleurs et plus les moteurs. On peut dire que le tour est joué en attendant mieux.
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leon

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luMer 26 Aoû 2015, 20:45

J'ai pas compris.
Quel est l'intérêt de mettre des résistances en série de tes moteurs? C'est une perte d'énergie inutile. Je te conseille de les supprimer, sinon tu vas avoir des problèmes.

As-tu lu le datasheet du driver moteur?
C'est un driver moteur moderne, régulé en courant. Tu te moques totalement de l'alimenter avec une tension supérieure à la tension moteur. L'important est régler le courant maxi grâce au potentiomètre intégré à la platine. Il n'y a pas à s'inquiéter de griller quoi que ce soit, car c'est le driver qui va limiter le courant dans les moteurs. Le driver fabrique son propre "PWM" pour faire cette régulation en courant, donc avec un très bon rendement.

J'ai utilisé des drivers équivalents pour Scribot (voir ma signature), et le réussis sans problème à alimenter des moteurs 12V avec mon driver alimenté en 24V. Augmenter la tension est même nécessaire si tu veux atteindre des vitesses élevées, tout en ayant du couple.

Leon.
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Almisuifre

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luJeu 27 Aoû 2015, 05:51

J'ai bien peur que tu n'ai pas compris le principe de la loi d'Ohm.

leon a écrit:J'ai pas compris.
Quel est l'intérêt de mettre des résistances en série de tes moteurs? C'est une perte d'énergie inutile. Je te conseille de les supprimer, sinon tu vas avoir des problèmes.


Oui mais non puisque il s'agit d'une adaptation. Avec un moteur 10V j'aurais eu la même perte d'énergie !

leon a écrit:As-tu lu le datasheet du driver moteur?

Heureusement !
leon a écrit:C'est un driver moteur moderne, régulé en courant. Tu te moques totalement de l'alimenter avec une tension supérieure à la tension moteur. L'important est régler le courant maxi grâce au potentiomètre intégré à la platine. Il n'y a pas à s'inquiéter de griller quoi que ce soit, car c'est le driver qui va limiter le courant dans les moteurs. Le driver fabrique son propre "PWM" pour faire cette régulation en courant, donc avec un très bon rendement.


Et tu te trompe qu'à moitier. On régule le courant oui. La tension reste haché mais pleine moins la DDP. En d'autre termes, si je rentre 9,6 V - DDP, on a 9V. La PWM c'est l'étape de régulation de vitesse.

Si tu avait bien lue le datasheet, tu aurais remarqué que l'on sort deux sinusoïdes décalés de 90°. Ce n'est plus une tension haché standard. Et donc là on dépasse ce que mes moteurs accepte. Mais on ne sait pas créer une tension plus grande que celle d'entrée. Du moins, pas en conservant son courant.

leon a écrit:J'ai utilisé des drivers équivalents pour Scribot (voir ma signature), et le réussis sans problème à alimenter des moteurs 12V avec mon driver alimenté en 24V. Augmenter la tension est même nécessaire si tu veux atteindre des vitesses élevées, tout en ayant du couple.

Leon.


En effet, les moteurs 12V acceptent un peu plus. Je suis monté au delà des 60°C avec mes petits moteurs et ce à vide ! A partir de là, je suis obliger de considérer que l'adaptation direct n'est pas bonne. Enfin, je ne cherche pas la vitesse mais à rester correct avec mes composants. Un peu borderline je te l'accorde, mais j'évite la destruction des composants. De plus les pololu le dissipe pas de chaleur sur ce coup.

Il reste un cas spécifique qu'il faut évoqué. Si le bobinage aurais eu un ampérage d'acceptation en courant plus élevé, en effet, j'aurais évité l'adaptation et une tension plus forte aurait été accepté.
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Esprit

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luJeu 27 Aoû 2015, 06:21

Léon n'aurait pas compris la loi d'ohm... Ben tiens. C'est comme Thot qui ne sait pas dans quoi il s'engage quand il parle de bipèdie... :D Faudrait quand même se renseigner un peu sur l'interlocuteur avant de dire ça...

Je comprends bien pourquoi ton montage marche mais tu perds quand même de l'énergie (dans tes résistances à present) donc il doit y avoir moyen de faire mieux.
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leon

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luJeu 27 Aoû 2015, 09:08

@Almisuifre:
Désolé, mais tu n'as pas pas du tout compris coment fonctionne le driver et le principe de régulation d'un moteur pas à pas.

Tout d'abord, ta loi d'ohm est très insuffisante: un moteur pas à pas est beaucoup plus inductif que résistif.

Ensuite, ton driver régule bel et bien le courant qui transite dans ton moteur. Il faut impérativement régler ce courant avec le potard de la platine. Il y a 2 asservissements imbriqués:
- un haute fréquence qui régule le courant avec un PWM à plusieurs dizaines de kHz. Ce PWM est actif même à l'arrêt, donc il ne sert pas à réguler la vitesse comme tu le dis. Cest asservissement est en boucle fermée, grace à une mesure de courant par shunt.
- l'asservissement en position du moteur, classique, en boucle ouverte, et gérant les micro-pas. Cet asservissement donne une consigne de courant à l'asservissement précédent.

Pour finir, ce qui provoque l'échauffement dans une charge résistive+inductive, ça n'est pas du tout la tension, mais uniquement le courant (P=RxIcarré).

Leon
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seb

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luJeu 27 Aoû 2015, 15:09

Bonjour messieurs,
Les bonnes manières se perdent sur ce forum, nous sommes là pour échanger des informations, pas se tirer dans les pattes.

@Almisuifre: Saches qu'il y a de très bons électroniciens/roboticiens sur ce forum qui ne sont pas nés de la dernière pluie.
Effectivement, ton montage fonctionne et est correcte. C'est ce que nous faisons pour abaisser la tension au borne d'une LED (15/20mA). Mais nous ne faisons pas de l'électronique logique ou de basse puissance ici, c'est de la puissance. Et en électronique de puissance si il y a bien un composant que l'on bannit sur les lignes à fort courant (>100mA oui maintenant c'est considéré comme de la puissance !) c'est bien les résistances !! Les seules résistances que l'on rencontre sont des résistances de shunt pour les mesures de courant de quelques dizaines de milliohms, et dans des snubbers (circuits d'aide à la commutation) pour augmenter les performances/durée de vie des triacs/thyristor lors des commutations. Les perte par effet joule serait bien trop importante, car quand ça chauffe, c'est de l’énergie perdue pour rien.

Ce que tu as fait et typiquement un pont diviseur. Quelque soit ton driver tu as une perte de plus de 50% dans ta résistance d'adaptation. Comme le dit leon, une bobine de moteur est un peu plus complexe qu'une résistance. Je t'invite à regarder les modèles équivalent des bobines de moteurs sur Google. Cela dit, une fois le courant établi nous pouvons la considérer comme une résistance, mais vu que l'on va piloter le moteur par hachage (PWM), il faut étudier le modèle complet.

Les sinusoïdes déphasées de 90° sont là pour le pilotage en micro pas (voir google) et le potentiomètre sur le driver sert à régler l'intensité de la sinusoïde, soit le courant max. ET dernière chose, une PWM n'est qu'une méthode numérique de régulation mais en rien un moyen de changer la tension, c'est ni plus ni moins ON/OFF avec une fréquence et un rapport cyclique. C'est la mesure dans la boucle de régulation qui permet de définir le rôle du montage. Avec un retour de courant on fait un asservissement en courant (pilotage moteur, LED, ...) et avec une mesure de tension une régulation en tension (alimentation à découpage).

J'espère avoir éclaircie quelques points, si je peux être utile ;)
Remarques et questions (constructives) sont les bienvenues.
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Almisuifre

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luJeu 27 Aoû 2015, 16:49

Waow ! Là c'est pour le moins pertinent.

J'ai faillit me reprendre avec le P=RI² car oui, c'est la solution bis qui me triturais les méninges.

Alors, justement, donc, admettons que je retire mes résistances, cela ne me dis pas pourquoi, même au plus bas du réglage des pololu, ça chauffe grave !

Je suis preneur d'une solution.
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seb

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Re: Mon futur projet - quelques éventualités

Message non luJeu 27 Aoû 2015, 17:07

Déjà en enlevant tes résistances tu vas réduire de moitié la puissance passant par tes drivers donc ce n'est déjà pas rien.

P = U * I = (R * I) * I = R * I²

Avec I fixé, I² constant, donc en divisant la résistance par deux, tu divises la puissance par deux.

Le fait que le composant chauffe est du au défaut des MOSFET qui contrôlent la puissance. Lorsqu'ils sont passant ils ont une certaine résistance appelée Rds(on) pouvant aller jusqu'à 0,32 ohms pour le DRV8825. Autant de puissance perdu en chaleur à évacuer via le pad thermique sous le boitier. Les calculs de dissipation peuvent se faire via les infos dispo dans la section "Thermal Information".

Si le composant chauffe toujours après que tu es enlevé les résistances, baisses le courant via le potentiomètre. Tu pourras le baisser jusqu'à ce que le moteur saute des pas en rotation, en gardant une petite marge.
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