Arduino/Stepper/motorshield/enceintes

Bonjour à toutes et tous,

artiste sonore, je travaille actuellement à la réalisation d'une installation sonore pour laquelle je vais faire construire une paire d'enceintes rotatives motorisées, contrôlées par Max/MSP via une Arduino Uno et un motorshield Adafruit (http://www.adafruit.com/products/81).

Mon plus gros soucis pour l'heure est de trouver des moteurs pas à pas qui me permettent de mettre ces enceintes en rotation (et/ou à l'arrêt, c'est la phase d'expérimentation qui en décidera...), sachant que chacune pèsera environ 6 ou 7 kg et que je souhaiterais faire varier la vitesse de rotation d'environ 1 tour/min à 1 tours/sec ce qui implique une force centrifuge assez importante (des pas de 1.8° devraient amplement suffire). J'ai repéré quelques modèles de stepper, pourriez vous m'aider à savoir si ces modèles correspondent à ce dont j'ai besoin (couple, diamètre/solidité de l'axe, compatibilité avec le motorshield etc) ? voici ces 2 modèles : http://www.orientalmotor.fr/Products/Stepper_motors/Stepper_motors/high_torque_2phase_motors_pkp/?&filter1=Standard&filter2=56.4+mm&arid=8050&dwn=artnr et http://store.mdpmotor.fr/23hs3002-01.html

Merci d'avance pour vos conseils avisés, Nakatano.

nakatano: artiste sonore, je travaille actuellement à la réalisation d'une installation sonore pour laquelle je vais faire construire une paire d'enceintes rotatives motorisées, contrôlées par Max/MSP via une Arduino Uno et un motorshield Adafruit (http://www.adafruit.com/products/81). ... Mon plus gros soucis pour l'heure est de trouver des moteurs pas à pas qui me permettent de mettre ces enceintes en rotation (et/ou à l'arrêt, c'est la phase d'expérimentation qui en décidera...), sachant que chacune pèsera environ 6 ou 7 kg et que je souhaiterais faire varier la vitesse de rotation d'environ 1 tour/min à 1 tours/sec ce qui implique une force centrifuge assez importante (des pas de 1.8° devraient amplement suffire).

bonsoir Alors reflexion sur le probleme :grin: rotation continue (pas de limitation angulaire) des enceintes ? pourquoi faire le choix à priori d'une motorisation par PAP ?

nakatano: je souhaiterais faire varier la vitesse de rotation d'environ 1 tour/min à 1 tours/sec ce qui implique une force centrifuge assez importante

Si le montage est bien équilibré et sur des roulements à billes, il n'y a pas besoin de beaucoup de puissance pour faire tourner une chose lourde et maintenir une rotation régulière. Ce sont les accélérations et freinages qu'il faut considérer. Y a t'il besoin de faire varier brusquement la vitesse angulaire ? De viser une direction précise ?

Bonjour et merci pour vos réponses.

Mon choix s'est tourné vers des pas à pas car j'ai besoin d'une vitesse de rotation très lente et, qui plus est, j'ai besoin de connaitre l'angle de chaque enceinte de manière assez précise (1,8° par pas = 200 pas par cycle, nombre pair qui s'accorde assez bien à des divisions rythmiques "traditionnelles") car il y aura une corrélation entre l'angle des 2 enceintes (isolément et par paire) et le son émis (état de "phase" ou "d'antiphase de la paire d'enceintes etc). J'aurai également besoin de "recaler" le système à 0° assez aisément. D'autre part, les phases d'accélération/décélération seront très progressives et enfin, il me semblait que cela me permettrait d'éviter d'avoir à multiplier les axes/paliers/moyeux/engrenages de réductions car la construction va devoir être de très bonne précision sans quoi, il me semble que le système va rapidement devenir "branlant" (or, il doit pouvoir tourner plusieurs heures par jour sans problèmes).

Mais peut-être suis-je dans l'erreur ? Nakatano.

nakatano: Bonjour et merci pour vos réponses.

Mon choix s'est tourné vers des pas à pas car j'ai besoin d'une vitesse de rotation très lente et, qui plus est, j'ai besoin de connaitre l'angle de chaque enceinte de manière assez précise (1,8° par pas = 200 pas par cycle, nombre pair qui s'accorde assez bien à des divisions rythmiques "traditionnelles") car il y aura une corrélation entre l'angle des 2 enceintes (isolément et par paire) et le son émis (état de "phase" ou "d'antiphase de la paire d'enceintes etc). J'aurai également besoin de "recaler" le système à 0° assez aisément. D'autre part, les phases d'accélération/décélération seront très progressives et enfin, il me semblait que cela me permettrait d'éviter d'avoir à multiplier les axes/paliers/moyeux/engrenages de réductions car la construction va devoir être de très bonne précision sans quoi, il me semble que le système va rapidement devenir "branlant" (or, il doit pouvoir tourner plusieurs heures par jour sans problèmes).

Mais peut-être suis-je dans l'erreur ? Nakatano.

Bonsoir Tu n'a pas repondu à ma question 1ere et cela conditionne quelques voies de reflexion :grin:

rotation continue (pas de limitation angulaire) des enceintes ?

Bonjour,

je ne suis pas certain de comprendre ce que tu entends par «rotation continue». Veux tu dire par la qu'une fois le système lancé, il ne s'arrête plus ou bien que sa vitesse de rotation est continue ? J'essaie de répondre aux deux propositions : J'aimerais pouvoir contrôler l'ensemble de sorte que la rotation des enceintes puisse être stoppée et relancée à volonté et contrôler leur position (l'angle) ainsi que leur vitesse de rotation (convertie en nombre de degrés/pas par mesure ou par minute, ce qui revient au même) en l'indexant au "tempo/rythme" (ce qui implique de connaître, en temps réel et de manière assez précise, l'angle de chaque enceinte).

J'espère être un peu plus compréhensible ainsi !

nakatano: Bonjour,

je ne suis pas certain de comprendre ce que tu entends par «rotation continue». Veux tu dire par la qu'une fois le système lancé, il ne s'arrête plus ou bien que sa vitesse de rotation est continue ? J'essaie de répondre aux deux propositions : J'aimerais pouvoir contrôler l'ensemble de sorte que la rotation des enceintes puisse être stoppée et relancée à volonté et contrôler leur position (l'angle) ainsi que leur vitesse de rotation (convertie en nombre de degrés/pas par mesure ou par minute, ce qui revient au même) en l'indexant au "tempo/rythme" (ce qui implique de connaître, en temps réel et de manière assez précise, l'angle de chaque enceinte).

J'espère être un peu plus compréhensible ainsi !

Par rotation continue, j'entendais pas de blocage mecanique (butées) = les enceintes doivent/peuvent faire X tours dans un sens ou un autre ? si c'est le cas il est fort probable qu'il faille utiliser un collecteur/joint tournant pour passer la puissance et le signal vers les enceintes.

en ce qui concerne la motorisation , il y a 2 ecoles assez simple d'acces le PAP qui est en boucle ouverte l'encodeur en quadrature avec index

chaque methode a ses qualités et ses defauts

quelle est la masse à entrainer ? quelle vitesse angulaire max ? la problematique n'est pas la meme selon si les enceintes sont ça : ou ça

Ce ne serait pas plus facile de faire comme dans les Leslie où ce n'est pas l'enceinte/haut-parleur qui tourne mais un déflecteur placé en-dessous. Moins de masse donc moins de couple. Surtout qu'avec les matériaux comme le polystyrène le déflecteur peut être très léger.

je n'ai pas de réponse claire, mais juste 3 réflexions qui pourront peut être t'aider dans ton choix : - Mes cours de méca remontent à loin, je ne saurais plus faire le calcul comme ça, mais on peut calculer l'inertie d'un bloc de 6Kg, et donc le couple nécessaire pour l'accélérer. Reste alors à savoir dans quel délai tu veux passer par exemple de 1tour/mn à 1tour/sec pour en déduire l'accélération que ça implique et donc le couple à avoir, et à comparer le tout avec le couple indiqué dans les spéc de tes moteurs - 1 tour/seconde, avec 200 pas, ça signifie 200pas/seconde. Un moteur pas à pas peut le faire et même plus. Si par exemple tu montes à 1000pas/s, ça te laisse la possibilité de mettre un engrenage x5 et donc de multiplier par 5 le couple pour entrainer l'enceinte. c'est une piste à creuser si le couple disponible est limite. - dernier point : je ne sais pas si les enceintes vont balancer un son très puissant, ni si les auditeurs seront près ou loin, mais il faut prendre en compte le bruit de ce moteur et de la mécanique autour (surtout s'il y a des engrenages). il suffit peut être de bien l'emballer, mais c'est à prendre en compte

Merci pour toutes vos remarques,

tout d’abord, il faut absolument que ce soient les enceintes elles-mêmes qui soient en rotation, c’est le coeur même du projet (pour les plus curieux d’entre vous, je mets la note d’intention en PJ, pas tout à fait à jour mais cela facilitera peut-être la vision de mon problème).
Le bruit émis par les moteurs fait, en quelques sortes, partie du jeu. les auditeurs étant libres de se déplacer dans l’installation, c’est à eux d’en décider !
Sur la question du collecteur tournant, j’avais envisagé une autre solution mais pourquoi pas celle-ci en effet, une résidence à venir dans quelques semaines va me permettre de me décider pour de bon…

Parmi les deux moteurs que j’ai “présélectionné”, l’un au moins vous semble t’il correspondre à mes besoins ?
Je rencontre ce soir la personne qui va me fabriquer ces enceintes (qui requièrent des propriétés acoustiques un peu inhabituelles). Pour ce qui est des questions calcul de fréquence angulaire/inertie/masse, je pense pouvoir me faire aider par un ami dont c’est le métier.

SpinNI.pdf (2.21 MB)

nakatano: Merci pour toutes vos remarques,

tout d'abord, il faut absolument que ce soient les enceintes elles-mêmes qui soient en rotation, c'est le coeur même du projet (pour les plus curieux d'entre vous, je mets la note d'intention en PJ, pas tout à fait à jour mais cela facilitera peut-être la vision de mon problème). Le bruit émis par les moteurs fait, en quelques sortes, partie du jeu. les auditeurs étant libres de se déplacer dans l'installation, c'est à eux d'en décider ! Sur la question du collecteur tournant, j'avais envisagé une autre solution mais pourquoi pas celle-ci en effet, une résidence à venir dans quelques semaines va me permettre de me décider pour de bon...

Parmi les deux moteurs que j'ai "présélectionné", l'un au moins vous semble t'il correspondre à mes besoins ? Je rencontre ce soir la personne qui va me fabriquer ces enceintes (qui requièrent des propriétés acoustiques un peu inhabituelles). Pour ce qui est des questions calcul de fréquence angulaire/inertie/masse, je pense pouvoir me faire aider par un ami dont c'est le métier.

Projet artistique sympa

peu ou prou les moteurs "selectionnés" sont à ce stade comparable en actionnement mecanique , mais apres avoir rapidement survolé les datasheet , il semblerait que le motorshield de la lady soit "short" , la conso par phase des moteurs en regime continu depasse la capacité des L293 du motorshield

Les effets de la force centrifuge s'applique sur l'enceinte c'est pas un problème pour le moteur. Ce qui est critique pour le moteur c'est la vitesse maximum et les accélération. en combien de temps veux-tu passer d'une vitesse à une autre.

Je pense que le bon ordre pour résoudre ton problème c'est: - bien définir les accélérations et les vitesses max que doit pouvoir fournir le moteur à l'ensemble - de là tu pourras en déduire le couple et la chaîne de transmission à constituer et ainsi sélectionner le moteur - une fois que tu as choisi le moteur, tu fais ton marché pour chercher un shield qui pourra piloter le moteur (courant max et tension de service)

Bonjour à toutes et tous,

je reviens à ce sujet après un long silence dû à de nombreuses modifications du système : après moult échanges avec l'architecte/designer et le concepteur d'enceintes, il ressort que la partie en rotation ne contiendra que le pavillon (inséré dans un tube en PVC diam 315 mm). L'ensemble ne pèsera pas plus de 2 kg (probablement 1,5 kg). Il sera monté sur un double palier (http://www.123roulement.com/palier-UCF201.html) et entrainé par poulies et courroie car je n'arrive pas à trouver d'engrenages adaptés. Les accélérations/décélérations seront très progressives (min 2 min, selon phase de test). Mon choix, pour les moteurs s'oriente vers : http://www.robotshop.com/eu/rbsoy14-moteur-pas-a-pas-soyo.html Pour le "shield" : http://www.robotshop.com/eu/blindage-double-controleur-moteur-pas-arduino.html

Pensez vous que cela puisse convenir sachant que je souhaiterais avoir environ 7 m entre chaque enceinte et mon "poste de contrôle" ?

Merci pour votre aide. Bien cordialement.

ps : j'attaque la construction dès cette semaine, l'ensemble doit fonctionner, pour monstration (expérimentale) publique avant fin décembre !

nakatano: Bonjour à toutes et tous,

je reviens à ce sujet après un long silence dû à de nombreuses modifications du système : après moult échanges avec l'architecte/designer et le concepteur d'enceintes, il ressort que la partie en rotation ne contiendra que le pavillon (inséré dans un tube en PVC diam 315 mm). L'ensemble ne pèsera pas plus de 2 kg (probablement 1,5 kg). Il sera monté sur un double palier (http://www.123roulement.com/palier-UCF201.html) et entrainé par poulies et courroie car je n'arrive pas à trouver d'engrenages adaptés. Les accélérations/décélérations seront très progressives (min 2 min, selon phase de test). Mon choix, pour les moteurs s'oriente vers : http://www.robotshop.com/eu/rbsoy14-moteur-pas-a-pas-soyo.html Pour le "shield" : http://www.robotshop.com/eu/blindage-double-controleur-moteur-pas-arduino.html bonsoir je n'ai pas compris ça : Les accélérations/décélérations seront très progressives (min 2 min, selon phase de test). ??

pour ce qui est du moteur et du shield c'est compatible,c'est un peu en limite mais ça passe. si les moteurs sont à 7 m de shield, il va falloir les raccorder en cable de section assez importante et booster un peu l'alim de puissance pour tenir compte des pertes en ligne.

de plus selon cette conception il semble qu'il y aura un rapport # de1 entre un tour moteur et un tour de PVC, c'est un point à ne pas oublier et il est probable qu'il soit necessaire/imperatif de verifier/acquerir un top d'index = retour d'info vers l'arduino

Pensez vous que cela puisse convenir sachant que je souhaiterais avoir environ 7 m entre chaque enceinte et mon "poste de contrôle" ?

Merci pour votre aide. Bien cordialement.

ps : j'attaque la construction dès cette semaine, l'ensemble doit fonctionner, pour monstration (expérimentale) publique avant fin décembre !

Bonjour,

par l'expression peu claire «min 2 min» je voulais dire : 2 minutes au minimum pour passer de la vitesse minimum (à l'arrêt) à la vitesse maximum et vici versa. Je verrai, en situation, ce que le système est capable de rendre et je m'y adapterai.

Je comptais alimenter le shield en 12V, peut être dois-je prévoir une alim plus costaud ?

nakatano: Bonjour,

par l'expression peu claire «min 2 min» je voulais dire : 2 minutes au minimum pour passer de la vitesse minimum (à l'arrêt) à la vitesse maximum et vici versa. Je verrai, en situation, ce que le système est capable de rendre et je m'y adapterai.

Je comptais alimenter le shield en 12V, peut être dois-je prévoir une alim plus costaud ?

ok pour la precision sur min 2 min :grin: , ce n'est donc pas de l’accélération/décélération difficile à gerer.

En fait si j'ai bien compris tu veux reutiliser le principe du cornet acoustique avec là source sonore fixe et direction du lobe sonore d'emission variable par position du cornet ? pour l'alim déjà voir avec du 12V : selon la charge reelle mecanique et la cinematique envisagée, les moteurs s'accommoderont peut etre sans probleme de ligne de 7 m.

C'est peut etre viable pour un proto de demonstration, mais ça l'est surement moins pour une réalisation en nombre réellement utilisable

compte tenu de ta dead line (fin decembre c'est demain :grin: ) et des inévitables joies et désillusions de conception :grin: il faut déjà stabiliser/valider la conception mecanique

L'ideal serait surement de déporter au niveau de chaque dispo/cornet l'ensemble de gestion des moteurs, la commande de positionnement se faisant de la regie par liaison DMX ou Midi qui sont facilement implementable sur arduino. Mais comme disait Kipling : But that's another story :grin:

je reste néanmoins convaincu à ce stade de la discussion que ton projet etant essentiellement basé sur le positionnement/connaissance de la direction du lobe de diffusion tu ne pourra pas t'affranchir d'une reference/top angulaire, les moteurs pas à pas perdent des pas :grin:

C'est, en effet, un système de cornets hyperdirectionnels où l'ensemble du son émis sera en corrélation avec l'angle du pavillon (tempo, fréquence de coupures ou largeur de bande de filtres etc. Cette partie du travail est déja bien avancée dans Max, à cette étape, le patch fonctionne à merveille) et je sais bien qu'il va y avoir un écart important entre les plans et la réalité et que les désillusions restent à venir, advienne que pourra ! Les enceintes et leur système de roulement sont déjà conçues, dessinées et en cours de réalisation. C'est bien l'aspect motorisation qui me pose problème (d'autant qu'une partie des pièces semble être en rupture de stock chez Robotshop =( Heureusement, je maitrise bien mieux Max/MSP qu'Arduino aussi, je pense pouvoir implémenter assez aisément une fonction de "remise à angle 0°" du patch selon le retour visuel que j'aurai de chacun des pavillons.

De toutes façons, c'est parti et la dead line ne dépend pas de moi mais des financeurs du projet (lequel reste néanmoins un projet expérimental)

Merci encore pour tous ces conseils et avis !

nakatano: ... C'est bien l'aspect motorisation qui me pose problème (d'autant qu'une partie des pièces semble être en rupture de stock chez Robotshop =( Heureusement, je maitrise bien mieux Max/MSP qu'Arduino aussi, je pense pouvoir implémenter assez aisément une fonction de "remise à angle 0°" du patch selon le retour visuel que j'aurai de chacun des pavillons.

De toutes façons, c'est parti et la dead line ne dépend pas de moi mais des financeurs du projet (lequel reste néanmoins un projet expérimental)

Merci encore pour tous ces conseils et avis !

Ok , le capteur top angle zero] sera donc de la catégorie capteur à fiabilité d'interface limitée située "entre la chaise et le clavier/souris" :grin:

compte tenu de la DL si il y a de l'approvisionnement "critique" il faut rapidement sourcer ailleurs 8)