Un projet pluridisciplinaire : LE CHARIOT FILOGUIDE
Regrouper au sein d’un seul et même projet, des disciplines aussi diverses que l’électronique analogique, l’informatique industrielle ou l’électronique de puissance.
Principe de guidage du chariot filoguidé:
Ce courant engendre un champ électrique détecté par deux capteurs solidaires du chariot (Fig.1) .
Les signaux issus de ces bobines sont amplifiés, filtrés, redressés et différentiés.
Le signal ² écart² ainsi obtenu est représentatif de la position du chariot par rapport au fil (Fig.2) .
Ce type de chariot offre la possibilité de créer des circuits à plusieurs boucles de courant.
Chaque boucle mitoyenne est parcourue par un courant à une fréquence différente de ses voisines (Fig.3 ) .
Le choix de la fréquence de chaque boucle est fait de telle sorte que les harmoniques d’un signal d’une des boucles,
ne perturbent pas le signal issu d’une autre boucle.
Notre projet comporte quatre boucles de courant. Le choix de la boucle à suivre peut être fait par le superviseur,
en sélectionnant la fréquence centrale Fo du filtre passe-bande.
Un dialogue est donc indispensable entre chariot et superviseur à chaque tronçon commun.
Chaque boucle mitoyenne est parcourue par un courant à une fréquence différente de ses voisines (Fig.3 ) .
Le choix de la fréquence de chaque boucle est fait de telle sorte que les harmoniques d’un signal d’une des boucles,
ne perturbent pas le signal issu d’une autre boucle.
Notre projet comporte quatre boucles de courant. Le choix de la boucle à suivre peut être fait par le superviseur,
en sélectionnant la fréquence centrale Fo du filtre passe-bande.
Un dialogue est donc indispensable entre chariot et superviseur à chaque tronçon commun.
La mécanique :
Comme toujours dans ce type de projet, on s’aperçoit vite que le ² bricolage² reste la solution la moins onéreuse et la plus adaptée (Fig.7).
Un châssis rudimentaire, deux moteurs d’essuie-glace ( récupérés à la casse ), des pignons et des chaînes plastiques ( pour minimiser le poids ),
deux roues tractrices et directrices et une roulette avant libre vont constituer notre tricycle.
Un châssis rudimentaire, deux moteurs d’essuie-glace ( récupérés à la casse ), des pignons et des chaînes plastiques ( pour minimiser le poids ),
deux roues tractrices et directrices et une roulette avant libre vont constituer notre tricycle.
Les moteurs :
Les moteurs d’éssuie-glace s’avèrent tout à fait adaptés à ce type d’utilisation. Le couple en sortie de réducteur est important, ils sont silencieux et la plupart d’entre eux possèdent deux vitesses de fonctionnement .
Cette dernière particularité permet le ralentissement du chariot lors de virages serrés ou l’approche en douceur de points particuliers du site.
Ils présentent néanmoins deux inconvénients :
- le premier est électrique : un des pôles d’alimentation de ces moteurs est relié à l’armature.
Comme ceux-ci sont montés tête-bêche et tournent donc dans le sens contraire l’un de l’autre, il est nécessaire de les isoler électriquement du châssis du chariot
sous peine de court-circuit.
- le deuxième est mécanique : l’axe du rotor devra être rendu solidaire d’un pignon denté. l faudra donc choisir des moteurs ayant un axe suffisamment long pour permettre cet accouplement.
Le générateur de fréquence de boucle :
Chaque boucle de fréquence Fi ( Fig.3) est parcourue par un courant sinusoïdal généré par un oscillateur réalisé à l’aide d’un circuit spécialisé XR2206.
L’ajustable PF permet de régler la fréquence de l’oscillateur et PA l’amplitude de la sinusoïde de sortie.
La puissance est fournie par deux transistors complémentaires montés en ² PUSH-PULL² sur un dissipateur thermique.
Les fréquences sont choisies de telle manière que les harmoniques de l’une ne viennent pas perturber les fondamentales des autres.
Les fréquences sont choisies de telle manière que les harmoniques de l’une ne viennent pas perturber les fondamentales des autres.
Il y a autant de générateurs que de boucles sur le site.
L’asservissement de position :
Les capteurs :
Les capteurs de position sont des solénoïdes constitués d’un barreau de ferrite de 5cm de longueur
et de 5mm de diamètre, sur lequel sont bobinées, sur deux couches, 100 à 150 spires de fil de cuivre émaillé de diamètre 0.35mm.
( Le nombre de spires n’est pas critique ).
Le tout est entouré de gaine thermo-rétractable.Ces capteurs sont fixés à l’avant du chariot, espacés de 3 à 4 cm .
L’espacement et la hauteur par rapport au sol doivent être réglables mécaniquement de façon à assurer le meilleur déplacement possible du chariot.
et de 5mm de diamètre, sur lequel sont bobinées, sur deux couches, 100 à 150 spires de fil de cuivre émaillé de diamètre 0.35mm.
( Le nombre de spires n’est pas critique ).
Le tout est entouré de gaine thermo-rétractable.Ces capteurs sont fixés à l’avant du chariot, espacés de 3 à 4 cm .
L’espacement et la hauteur par rapport au sol doivent être réglables mécaniquement de façon à assurer le meilleur déplacement possible du chariot.
Soit L l’inductance d’un capteur et
I = A.sin(wit) le courant circulant dans la boucle de fréquence Fi.
La tension issue de ce capteur est égale à : E =a . L.dI/dt soit :
E = a . L.A.wi.cos(wit)
a est un coéficient fonction du couplage entre la boucle est le capteur
et donc
I = A.sin(wit) le courant circulant dans la boucle de fréquence Fi.
La tension issue de ce capteur est égale à : E =a . L.dI/dt soit :
E = a . L.A.wi.cos(wit)
a est un coéficient fonction du couplage entre la boucle est le capteur
et donc
Emax = K.wi
Cette tension est donc proportionnelle à la fréquence de la boucle, ce qui est gênant si l’on souhaite asservir de la même façon quelle que soit la boucle à suivre. Ce problème peut être résolu en choisissant une résistance de boucle R (Fig.3) proportionnelle à la fréquence de la boucle.
Par exemple si F2 = 1.3.F1 alors R1 =11 ohms et R2» 15 ohms .
Une autre solution consiste à réaliser un filtre passe-bande par boucle, dont le gain et la fréquence centrale sont réglables et de sélectionner la sortie du filtre correspondant à la fréquence de la boucle que l’on souhaite suivre, par un multiplexeur.
Le filtrage :
Le schéma fonctionnel de l’asservissement de position est représenté Fig.6.
Il diffère légèrement du schéma originel (Fig.2).
Plutôt que de déplacer la fréquence centrale d’un filtre passe-bande, nous avons utilisé quatre filtres de fréquence centrale fixe.
Le gain de chaque filtre passe-bande est réglé de manière à obtenir en sortie de filtre une tension identique,
quelle que soit la fréquence de la boucle suivie, lorsque le chariot est centré sur le fil.
Cette solution, plus lourde en composants, s’avère beaucoup plus aisée à régler.
Il diffère légèrement du schéma originel (Fig.2).
Plutôt que de déplacer la fréquence centrale d’un filtre passe-bande, nous avons utilisé quatre filtres de fréquence centrale fixe.
Le gain de chaque filtre passe-bande est réglé de manière à obtenir en sortie de filtre une tension identique,
quelle que soit la fréquence de la boucle suivie, lorsque le chariot est centré sur le fil.
Cette solution, plus lourde en composants, s’avère beaucoup plus aisée à régler.
Schéma électronique : Filtrage et sélection de boucle
Le filtre passe-bande utilisé est basé sur une structure à variable d’état à deux AOP*.
La fréquence centrale est réglée par l’ajustable PR1 et le niveau de sortie par PG1.
Fréquence centrale et largeur de bande sont indépendantes l’une de l’autre, c’est la raison du choix de cette structure.
La sélection de la boucle à suivre se fait par deux entrées binaires du multiplexeur.
La fréquence centrale est réglée par l’ajustable PR1 et le niveau de sortie par PG1.
Fréquence centrale et largeur de bande sont indépendantes l’une de l’autre, c’est la raison du choix de cette structure.
La sélection de la boucle à suivre se fait par deux entrées binaires du multiplexeur.
Redressement et soustraction
Les AOP A1 et A2 assurent la fonction de redressement sans seuil, indispensable si l’on veut un suivi correct de la boucle lorsque le chariot est centré.
Le soustracteur est réalisé à l’aide de A3.
Le niveau du signal est adapté à l’aide du dernier étage A4.
Le signal ² Ecart² obtenu est représentatif de la position du chariot par rapport au fil, quelque soit la boucle choisie.
Le soustracteur est réalisé à l’aide de A3.
Le niveau du signal est adapté à l’aide du dernier étage A4.
Le signal ² Ecart² obtenu est représentatif de la position du chariot par rapport au fil, quelque soit la boucle choisie.
Hello,
RépondreSupprimerIt makes me feel great when I read all these stories. It helps me from hopelessness and make me more stronger to fly… thank… for everything.
elevateur occasion