Gestion moteur CC, vitesse couple, résistance

Bonjour,

Je bute sur un sujet depuis plusieurs semaines et je pense que la solution peut passer par Arduino. Je ne suis pas électronicien mais je ne trouve personne pour solutionner le sujet dans mon coin.

Voilà je fabrique un tissu très technique avec une machine industrielle que j’ai adapté, malheureusement le système d’enroulement du tissu présent sur la machine ne convient pas.

Je joins un schéma au post pour donner un aperçu du système. Pour faire simple, je fabrique un tissu à une vitesse constante et très lente V (5 m/h environ), le tissu doit ensuite être enroulé autour d’un mandrin en rotation pour former un rouleau. Je veux entrainer le mandrin par une motorisation électrique alimenté en 24V. J’utilise un motoréducteur Crouzet qui développe 5 Nm en sortie pour entrainer un rouleau de 30 cm de diamètre fini pour 80 cm de long et un poids de 30 kg.

J’ai testé le système avec un variateur de vitesse basique, ça fonctionne, sauf que…

la vitesse de rotation du mandrin doit varier entre le début du rouleau et la fin du rouleau pour s’adapter soit à la vitesse de fabrication du tissu (qui est constante), soit à la résistance R qui s’oppose à l’enroulement quand la vitesse d’enroulement est supérieure à la vitesse de fabrication V.

J’ai fait de nombreuses recherches et je ne vois pas comment gérer cela avec les dispositifs présents sur le marché, d’où mon projet Arduino.

Je pense acheter une carte Aduino Uno + une carte d’extension L293D pour piloter le moteur et programmer le tout pour gérer la vitesse, mais je ne suis pas sur du montage, ni sur que l’on puisse gérer la vitesse en fonction des éléments que j’ai décrit.

Si vous avez des conseils ou des idées ça me dépannerai bien car je travaille en solo.

Merci d’avance.

Je mettrai à la suite du post des photos lorsque mon projet avancera.

Eric

Bonsoir,

Sauf si vous voulez mettre en place dés maintenant un Arduino, une solution à votre projet peut fonctionner avec le matériel que vous avez décrit.

Une possibilité consiste à créer une boucle pendante de tissu et de détecter la hauteur de ladite boucle.
Fonctionnant comme un contrôle de niveau, le ou les capteurs de détection déclencheront départ et arrêt du moteur d’enroulement.

La vitesse circonférentielle au démarrage du premier tour de tissu devra bien évidemment être très légèrement supérieure à la vitesse linéaire de production.

Vous pourrez ensuite transférer ce principe sur Arduino si vous le souhaitez, en programmant une régulation sommaire de vitesse d’enroulement.

Cordialement.

Bonsoir,

Quand je lis:

Eric33: la vitesse de rotation du mandrin doit varier entre le début du rouleau et la fin du rouleau pour s'adapter soit à la vitesse de fabrication du tissu (qui est constante), soit à la résistance R qui s'oppose à l'enroulement quand la vitesse d'enroulement est supérieure à la vitesse de fabrication V.

La resistance à l'enroulement R peut se mesurer via l'ampérage consommé par le moteur, en effet, plus ça va tirer, plus l'ampérage va augmenter, c'est physique.

Il te suffit donc de mesurer le courant du moteur afin d'asservir la commande de vitesse de rotation.

Bonjour Jambe et RadioG, Merci de vos réponses.

J'ai besoin d'un petite tension du tissu entre la zone de fabrication et le rouleau. C'est pour cela que j'indique une résistance, qui au final m'est utile pour avoir un rouloir sans plis.

Jambe, je suis d'accord avec toi sur le principe que tu décris.

Même si je me débrouille, je ne suis pas électromécanicien de formation.. si tu as plus de précision quant à la méthode ou au montage ça m'intéresse.

Je vais réfléchir à la mise en oeuvre de ce principe qui me semble plus simple que d'installer des capteurs et surtout plus proche de mon besoin.

Si vous avez des conseils n'hésitez pas. Merci.

Bonjour,

Je pense que le principe est bien posé : - On mesure l'intensité qui permet de déduire la résistance à l'enroulement. (Presque proportionnel si on retire les pertes de frottement dans les engrenages) - Pour l'arduino, obtenir l'intensité est relativement facile en insérant une résistance fixe de faible valeur en série avec le moteur.

Par exemple pour le moteur, si on prend 3W nominal en 24V, cela correspond à 0,125A; avec une résistance fixe de 10 Ohms (1W) en série la tension correspondante aux bornes de la résistance est alors de 1,25V ce qui est facile à détecter par une entrée analogique de l'arduino.

Donc commencer à mettre la résistance et le moteur en série et vérifier en mesurant la tension aux bornes de la résistance avec un multimètre numérique "basique".

Au travail ..... :)

Serge .D

Il y a aussi la solution de la petite pince ampèremétrique:

|500x500

Plus couteuse qu'une résistance mais moins intrusive sur un câblage déjà existant (au cas où le câblage serai déjà existant)

Je pensais juste, que compte-tenu de la faible valeur d'intensité, une mesure préliminaire avec une simple résistance permettrais de bien situer l'ordre de grandeur des intensités avant d'installer le dispositif définitif.

Maintenant question annexe, cette petite pince ampéremétrique fonctionne-telle correctement en courant continu pour de faibles intensités ?

Serge .D

Je me souviens d’un shield avec un pont en H qui donne accès à la mesure du courant. Faudrait que je retrouve la référence du shield en question.

Eric33: Je pense acheter une carte Aduino Uno + une carte d'extension L293D pour piloter le moteur et programmer le tout pour gérer la vitesse, mais je ne suis pas sur du montage, ni sur que l'on puisse gérer la vitesse en fonction des éléments que j'ai décrit.

Si vous avez des conseils ou des idées ça me dépannerai bien car je travaille en solo.

bonjour je pense que ton probleme peut etre relativement facilement solutionné avec un LMD18200 LMD18200 H-Bridge 3A 55V avec CURRENT SENSE Output

fdufnews: Je me souviens d'un shield avec un pont en H qui donne accès à la mesure du courant. Faudrait que je retrouve la référence du shield en question.

C'est exactement cela qu'il faudrait pour le montage final. (de mémoire lointaine, pour un L298 une petite résistance a mettre entre la masse et les émetteurs des transistors inférieurs du pont) page 3/13 datasheet du L298N : (borne 1 ou 15) Sense A; Sense B Between this pin and ground is connected the sense resistor to control the current of the load

Serge .D

fdufnews: Je me souviens d'un shield avec un pont en H qui donne accès à la mesure du courant. Faudrait que je retrouve la référence du shield en question.

Bonjour,

Le Motor Shield Arduino officiel permet la mesure de courant.

Artouste: bonjour je pense que ton probleme peut etre relativement facilement solutionné avec un LMD18200 LMD18200 H-Bridge 3A 55V avec CURRENT SENSE Output

Facilement solutionné.... je ne serais pas aussi affirmatif.

Quelques éléments de réflexion complémentaire: Compte tenu de la faible proportion du temps de rotation, votre Cahier des charges devrait tenir compte d'une caractéristique importante de fonctionnement en moteur bloqué.

D'après la DataSheet la température limite du bloc moteur est de 50°C. La relance du démarrage par la prog va beaucoup solliciter les pignons du réducteur (probablement matériaux composites) et faire monter en température les bobinages .

Un point important aussi à prendre en compte est l'écart de courant demandé entre un démarrage sur le noyau vide que j'estime à un diamètre de 60 mm et un redémarrage sur le rouleau présentant un diamètre voisin de 30 cm. Les écarts de courant et de vitesse sont importants.

La seule mesure du courant moteur ne suffira peut-être pas à garantir la survie du motoréducteur.

Peut-être faudrait-il une information supplémentaire en entrée du système, comme la longueur déjà chargée sur le noyau. Pourrait soit être calculé (en cumulant le nombre de tour et en calculant le diamètre résultant), soit déterminé à l'aide d'un palpeur mécanique couplé à un potentiomètre sur le rouleau, soit un capteur de distance optique qui mesure le diamètre du rouleau.

Bonjour à tous et merci de vos idées.

RadioG: Facilement solutionné.... je ne serais pas aussi affirmatif. Compte tenu de la faible proportion du temps de rotation, votre Cahier des charges devrait tenir compte d'une caractéristique importante de fonctionnement en moteur bloqué. La seule mesure du courant moteur ne suffira peut-être pas à garantir la survie du motoréducteur.

Au delà de la vitesse de rotation à moduler en fonction de l'évolution du diamètre la problématique est bien l'échauffement et la durée de vie du motoréducteur.

J'ai utilisé un contrôleur PWM manuel pour des tests, le système fonctionne et répond au besoin pour des essais sur 1 à 2 h. Pour la suite le système doit fonctionner sur une journée complète de 8 à 10h non-stop..

N'étant pas suffisamment compétent pour faire une étude théorique poussée du comportement du moteur dans ces conditions je vais passer par une phase expérimentale pour prendre des valeurs et faire évoluer le truc.

3Sigma: Le Motor Shield Arduino officiel permet la mesure de courant.

Je prends note et je vais potasser de plus prés l'Arduino et ses diverses capacités de collecte de donnéées et de gestion de la motorisation via le Shield Motor adapté.

Bonne journée.

je vais peut être dire une énorme con...ie mais : - le moteur tourne dans un seul sens - il semble que le meilleur fonctionnement est a couple constant donc courant constant donc pas besoin de shield moteur ni de calcul de vitesse en fonction du diamètre, un simple pwm avec un mosfet : 1 sortie digitale pwm (pwm max déterminé par les essais in situ) il suffit d'autoriser la marche de ce moteur au fonctionnement du processus amont : 1 entrée digitale (il doit être possible de trouver un contact sec qui donne cette info) et si on veut mettre des bretelles : - 1 détection de rotation du moteur (si l'info amont n'est pas fiable protection moteur bloqué) - 1 mesure température sur le moteur (protection thermique moteur) c'est tout ...

rjnc38: ............ - il semble que le meilleur fonctionnement est a couple constant donc courant constant donc pas besoin de shield moteur ni de calcul de vitesse en fonction du diamètre, un simple pwm avec un mosfet : 1 sortie digitale pwm (pwm max déterminé par les essais in situ) ..................

Je ne pense pas que cela soit si simple, car si on veut une tension constante avec un diamètre en augmentation; alors on ne sera plus à couple constant mais à couple proportionnel au diamètre du rouleau.

Serge .D

fdufnews: Peut-être faudrait-il une information supplémentaire en entrée du système, comme la longueur déjà chargée sur le noyau. Pourrait soit être calculé (en cumulant le nombre de tour et en calculant le diamètre résultant), soit déterminé à l'aide d'un palpeur mécanique couplé à un potentiomètre sur le rouleau, soit un capteur de distance optique qui mesure le diamètre du rouleau.

Effectivement le capteur réalisé par une roue sur le rouleau, système généralement employé pour faire du "bobinage", permet à la fois deux captures d'information si on le souhaite:

  • surveillance de la rotation (avec éventuellement mesure de vitesse instantanée)

  • pré-définition d'une plage de vitesse/courant par la position angulaire du bras support de roue associé à un potentiomètre.

Cependant cet élément seul, ne suffira pas à résoudre le problème de tension permanente du tissu.

Eric33: Bonjour à tous et merci de vos idées.

Au delà de la vitesse de rotation à moduler en fonction de l'évolution du diamètre la problématique est bien l'échauffement et la durée de vie du motoréducteur.

N'étant pas suffisamment compétent pour faire une étude théorique poussée du comportement du moteur dans ces conditions je vais passer par une phase expérimentale pour prendre des valeurs et faire évoluer le truc.

Si nous regardons la tendance des réponses formulées, il semble effectivement difficile de se passer d'une capture de position d'un élément mécanique pertinent de façon à conserver la tension du tissu.

La mise en oeuvre d'un "boucle pendante", si l'espace de travail le permet, vous apporterait à elle seule:

  • une régulation mécanique optimum du serrage du rouleau quel que soit le diamètre, et même si votre tissu ne présente pas d'élasticité. La tension continue est proportionnelle à la masse du rouleau de boucle

  • montée sur un bras oscillant, les séquences de rotation/arrêt du moto-réducteur sont gérées par un seul capteur (came longue-contact ou potentiomètre) et un peu de prog éventuellement de façon à affiner l'enroulage en une seule fois, d'un quart d'heure de production par exemple.

Un peu hors sujet. Si ce n’est ni un secret, ni indiscret, c’est quoi ce tissu technique et à quoi sert-il ?

Cordialement.

Pierre

Je pense que si vous voulez un système fiable et sérieux, vous ne couperez pas à cette solution, surtout si votre tissu est assez raide :

RadioG: ... La mise en oeuvre d'un "boucle pendante", si l'espace de travail le permet, vous apporterait à elle seule: ...

Vous ne nous dites pas quelle est la tension (et sa tolérance) à appliquer au tissu pour avoir un enroulement correct.

Si votre moteur est correctement dimensionné pour supporter cet effort au diamètre d'enroulement max, il n'y a aucune raison pour qu'il s'échauffe outre mesure et ce, quelle que soit la durée de l'opération.

Cordialement.

Pierre

Je propose une solution non électrique avec un accouplement "gras" (sorte d'embrayage continu) Dont par le réglage tu agis sur la tension amont du tissu Ce genre d'accouplement peut être réalisé avec un empilement de rondelles qui plus ou moins serrées les unes contre les autres assurent un accouplement "glissant". Bon bricolage...