Le principe de guidage de ce chariot est assimilable à celui des véhicules chenillés.
La rotation du chariot est obtenue en diminuant la vitesse d’un moteur par rapport à l’autre( Fig.4).
Un meilleur asservissement est obtenu en faisant tourner les deux moteurs à 90% de leur vitesse max. en ligne droite,
ce qui permet d’augmenter la vitesse de rotation d’un moteur à 100% tout en diminuant la vitesse de l’autre.
Cela a pour effet de minimiser l’effet de ² pompage² du chariot en ligne droite.
La rotation du chariot est obtenue en diminuant la vitesse d’un moteur par rapport à l’autre( Fig.4).
Un meilleur asservissement est obtenu en faisant tourner les deux moteurs à 90% de leur vitesse max. en ligne droite,
ce qui permet d’augmenter la vitesse de rotation d’un moteur à 100% tout en diminuant la vitesse de l’autre.
Cela a pour effet de minimiser l’effet de ² pompage² du chariot en ligne droite.
La vitesse de rotation des moteurs est obtenue en créant à partir du signal ² Ecart² , deux signaux carrés à rapport cyclique variable MLId et MLIg (Fig.5).
Ce rapport cyclique est inversement proportionnel à l’amplitude du signal ² Ecart² .
Ce rapport cyclique est inversement proportionnel à l’amplitude du signal ² Ecart² .
Le signal ² Ecart² est réglé de telle sorte qu’il soit compris entre +1V et -1V lorsque le chariot est excentré de 10cm par rapport au fil (-1V à droite +1V à gauche ).
Ce signal est nul lorsque le chariot est correctement centré ( Fig.4)
Il faut maintenant convertir ce signal ² Ecart² en deux signaux ² MLId² et ² MLIg² qui seront appliqués aux deux moteurs.
( MLI : Modulation en Largeur d’Impulsion)
Un étage de puissance muni d’une limitation en courant est indispensable pour éviter la destruction des transistors lors du démarrage du chariot,
ou si l’un des deux moteurs venait à se bloquer.
Ce signal est nul lorsque le chariot est correctement centré ( Fig.4)
Il faut maintenant convertir ce signal ² Ecart² en deux signaux ² MLId² et ² MLIg² qui seront appliqués aux deux moteurs.
( MLI : Modulation en Largeur d’Impulsion)
Un étage de puissance muni d’une limitation en courant est indispensable pour éviter la destruction des transistors lors du démarrage du chariot,
ou si l’un des deux moteurs venait à se bloquer.
Schéma électronique Ecart / MLI :
Les ajustables P1 et P2 permettent de régler le rapport cyclique des signaux MLI à 95% lorsque le chariot est en ligne droite.
Le signal ² Ecart² est redressé et comparé avec un signal triangulaire issu d’un oscillateur constitué des deux AOPs A11 et A12.
Le signal ² Ecart² est redressé et comparé avec un signal triangulaire issu d’un oscillateur constitué des deux AOPs A11 et A12.
L’oscillateur de signaux triangulaires :
La fréquence de cet oscillateur est fonction du type de moteur utilisé, ici 1kHz. L’ajustable Poff permet de régler l’offset de ce signal triangulaire.
Commande des moteurs et sécurité :
L’étage de puissance de la commande des moteurs est assuré par deux paires de transistors T1, T2 et T3, T4 montés en Darlington.
T2 et T4 doivent être correctement refroidis. D1 et D3 sont des diodes de roue libre et D2 et D4 sont destinées à améliorer la commutation de T2 et T4.
T2 et T4 doivent être correctement refroidis. D1 et D3 sont des diodes de roue libre et D2 et D4 sont destinées à améliorer la commutation de T2 et T4.
La sécurité est assurée pour chaque moteur par deux AOPs. Pour le moteur droit :
la tension aux bornes du shunt Rs est proportionnelle au courant circulant dans le moteur Md.
Cette tension est comparée à une tension de référence maximum ajustée par Ps1.
Lorsque le courant dépasse la valeur maximum, la sortie de l’AOP A1 passe au niveau bas,
ce qui a pour effet de forcer la sortie de la porte 4073 à zéro et donc de bloquer le transistor de puissance T2.
Cette limitation en courant est visualisée par deux diodes électroluminescentes DEL1 et DEL2.
Un arrêt d’urgence est prévu à toutes fins utiles.
la tension aux bornes du shunt Rs est proportionnelle au courant circulant dans le moteur Md.
Cette tension est comparée à une tension de référence maximum ajustée par Ps1.
Lorsque le courant dépasse la valeur maximum, la sortie de l’AOP A1 passe au niveau bas,
ce qui a pour effet de forcer la sortie de la porte 4073 à zéro et donc de bloquer le transistor de puissance T2.
Cette limitation en courant est visualisée par deux diodes électroluminescentes DEL1 et DEL2.
Un arrêt d’urgence est prévu à toutes fins utiles.
L’ alimentation :
L’énergie électrique du chariot est fournie par une batterie de voiture de 12V/35Ah.
Le montage ci-dessous permet de réaliser, à partir de cette batterie, une double alimentation symétrique +/-6V non stabilisée,
pour toute la partie analogique de l’électronique du chariot, ainsi qu’une alimentation stabilisée 5V pour la partie numérique.
Il ne faut pas confondre la masse du chariot qui correspond au potentiel -6V et le 0V qui lui est flottant .
Les transistors de puissance ainsi que le régulateur doivent être correctement refroidis.
Le montage ci-dessous permet de réaliser, à partir de cette batterie, une double alimentation symétrique +/-6V non stabilisée,
pour toute la partie analogique de l’électronique du chariot, ainsi qu’une alimentation stabilisée 5V pour la partie numérique.
Il ne faut pas confondre la masse du chariot qui correspond au potentiel -6V et le 0V qui lui est flottant .
Les transistors de puissance ainsi que le régulateur doivent être correctement refroidis.
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| Exemple de réalisation de la carte Alimentation |
L’environnement:
- une couronne solidaire d’une des deux roues arrières est percée de 40 trous.
Cette couronne permet, grâce à une fourche opto-électronique, d’avoir une information sur la vitesse du chariot et donc sur sa position ( 40 impulsions = 51 cm )
- un capteur infra-rouge à réflexion permet une remise à zéro de la position du chariot sur le site
- un radar à ultrasons, monté sur l’axe d’un moteur pas à pas, détecte d’éventuels obstacles dans un angle de 90° à l’avant du chariot.
Un contrôle de l’état de charge de la batterie, permet au chariot de se déplacer automatiquement sur une boucle de maintenance, où il trouvera lui-même son chargeur.
Une commande manuelle, simulant le signal ² Ecart² , permet de déplacer le chariot lorsque celui-ci ne se trouve pas sur une boucle de courant.
On peut également envisager un lecteur de codes à barres permettant des prises de décisions sur les différents aiguillages du site.
Toutes les cartes électroniques sont réalisées au format simple Europe et sont installées dans un rack prévu à cet effet.
Le dialogue PC/Chariot :
L’ intelligence de ce chariot filoguidé est confiée à une carte microcontrôleur 8031 .
Celle-ci gére toutes les entrées/sorties capteurs ainsi que la transmission de données avec un PC.
Deux modules HF se chargent de cette transmission RS232. Elle s’effectue sous forme de trames, sous protocole RTS/CTS à 1200 bits/s en Half Duplex.
Ces modules HF peuvent être développés, mais il existe sur le marché des produits efficaces, bon marché, homologués PTT et d’une portée tout à fait suffisante.
Le logiciel implanté sur cette carte microcontrôleur, transmet une information à chaque mètre parcouru vers un ordinateur disposant d’un module HF récepteur. L’opérateur peut intervenir sur le déplacement du chariot grâce à système de supervision.
Le recalage précis du chariot sur le site se fait à l’aide d’un module émetteur/récepteur infrarouge, qui envoie un top de synchronisation
lorsque le chariot passe devant un catadioptre fixé à un point particulier du site.
Celle-ci gére toutes les entrées/sorties capteurs ainsi que la transmission de données avec un PC.
Deux modules HF se chargent de cette transmission RS232. Elle s’effectue sous forme de trames, sous protocole RTS/CTS à 1200 bits/s en Half Duplex.
Ces modules HF peuvent être développés, mais il existe sur le marché des produits efficaces, bon marché, homologués PTT et d’une portée tout à fait suffisante.
Le logiciel implanté sur cette carte microcontrôleur, transmet une information à chaque mètre parcouru vers un ordinateur disposant d’un module HF récepteur. L’opérateur peut intervenir sur le déplacement du chariot grâce à système de supervision.
Le recalage précis du chariot sur le site se fait à l’aide d’un module émetteur/récepteur infrarouge, qui envoie un top de synchronisation
lorsque le chariot passe devant un catadioptre fixé à un point particulier du site.
Conclusion :
compte tenu du volume horaire imparti aux projets en deuxième année d’IUT.
Mais ceci n’est pas un frein à la motivation des élèves qui finissent par considérer le chariot filoguidé comme la mascotte du département.
Avec un minimum de débrouillardise le coût en matière d’œuvre de ce projet reste très faible surtout si on le compare à sa richesse sur le plan pédagogique.
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