DIY - [Tuto] conception d'un simulateur dynamique

oui un topic dédier serais top

Salut a tous.

Je me renseigne depuis 1 an sur les simulateur auto, et je viens d'avoir la possibilité de récupérer 6 moteurs brushless avec réducteur a mon boulot

Moteur : ELAU SH070/60020/0/0/00/00/00/11/00 : 6000 tr/min - 2.2Nm - 400V - Avec Frein - 8 PIN POWER AND 12PIN SIGNAL

Réducteur : WITTENSTEIN TP 010F-MF2-31-0B0-2S : i31 - jeu réduit

Ils servaient pour des robots de type tripode. Un 3DOF a l'envers quoi.

Avant de commencer la conception et le choix du simulateur je voulais savoir comment piloter les moteurs, avec quel contrôleur? Vu les fonction première je pense qu'ils sont parfait pour un simu 3DOF ou 6DOF. Le problème pour moi est le pilotage puis le 400V.

Je suis dans la conception mécanique, et j'ai quelques notions d'automatisme mais limité.

Merci d'avance pour votre aide.

Si tu les pilotes en 230 V tu aura quand même à 3450 Tr/mn, ce qui est déjà pas mal. Ensuite il faut voir le rapport de réduction de tes réducteurs pour décider de la techno (manivelle ou vis à bille).

Pour piloter tes moteurs tu as pas mal de choix, entre les drives chinois, les grandes marques, les Argon de GD. Faut voir quel courant il faut balancer et quel encodeur ils ont et ton budget pour affiner le choix.

La réduction est de 31. Les codeurs intégré sont des SinCos SKM36 de chez SICK a priori.

Je voyais bien un 6DOF de ce type. Question budget a voir

OK ça te fait donc une vitesse en sortie de réducteur de 111 Tr/mn (1.85 Tr/s), et un couple de 68 N.m, pas mal du tout !

Reste à voir la masse embarquée pour déterminer la longueur des manivelles. Par exemple avec 20 cm, tu aura 340 N au moins, soit de quoi soulever 34 Kg par moteur.

Donc grosso modo en tout 200 Kg, de quoi soulever une masse embarquée de 100 Kg à 1 G vers le haut, c'est un peu limite.

Vitesse linéaire de 2.35 m/s (beaucoup trop, tu pourrais presque piloter les moteurs en 48 V, ce qui te donnerait 46 cm/s).

Il faudrait refaire les calculs avec des manivelles de 15 cm, histoire de prendre en compte les rendements des réducteurs. Ce sont des réducteurs planétaires non ?

Oui ce sont des planétaires. ALPHA TP

Je ne connait pas le rendement, mais le jeu est réduit 1 arcmin max.

Normalement le rendement est bon sur ce genre de réducteur. Effectivement le jeu me semble très faible, ce qui est une bonne nouvelle aussi.

Quel est la conséquence d'alimenter un brushless 400V en 230V ou 48V? Vmax et couple réduit?

Bonjour HVA01,

Question très très bête : As tu la possibilité de récupérer les embouts et câbles?

Car vu ta dernière photo et les datasheets sur le net, tu as un frein intégré à également alimenter en 24volt (les 4 petites pins sur le connecteur de gauche a vue de pîf)

Pour éviter de devoir galérer à trouver des embouts potentiellement hors de prix (expérience perso)

Moulbytes/Oli

Normalement c'est bon pour les connecteurs et les câbles.

Super alors

Quand tu baisses la tension, tu baisses la vitesses, mais selon la résistance des bobinages ça peut aussi réduire le courant max donc le couple max.

Ici tu as Ke = 48, donc si tu mets 48 V RMS tu aura 1000 Tr/mn en sortie de ton moteur.

Il faudrait déterminer la résistance entre les phases (avec un ohm-mètre) afin de déterminer combien de tension il te faut pour sortir le couple nominal et le couple max (2.2 N.m et 9 N.m).

On viens de mesurer : 4.4 ohms entre les phases

ke correspond a la tension tous les 1000 tr/min ?!

Pour le couple max c'est Imax x Kt ?!

Je l'ai dit que je suis limite en elec automatisme. lol

Oui c'est ça (Ke et couple max). ça va pour la résistance, pas de problème pour atteindre le couple nominal sous 48 V (il faut 2.2/0.77 = 2.85 A RMS).

Par exemple avec des drives Ioni en 48 V, tu aura 32.2 V rms max (93 % de rendement), donc 7.318 A rms max avec une résistance de bobinage de 4.4 Ohms, soit quasiment 5.63 N.m max (voir ici pour les explications et d'autres exemples).

Avec 32.2 V rms tu aura 670 Tr/mn, soit 21 Tr/mn en sortie de réducteur, soit 2.26 rad/s, donc avec une manivelle de 20 cm ça donne 450 mm/s max (manivelle horizontale). Sauf si je me suis trompé, ça me semble pas mal.

En prenant +/- 60°, ça te donne un débattement de 34 cm (il me semble que 120° c'est ce que prend momoclic, il confirmera peut être tous ces calculs).

Salut Etienne. Un grand merci pour le temps que tu passe a me répondre et a calculer. Je n'ai pas résussi a trouver les drives loni 48V sur google. Tu aurai un lien?

A priori pour l'ensemble moteur+réducteur c'est bon du coup. Reste a voir pour le codeur (si il ne va pas je dois pouvoir le changer).

J'ai commencé rapidement a dessiner l'implantation. Une manivelle de 20 cm je trouve que c'est énorme. J'ai dessiné avec une de 15 cm ( qui sera encore plus bénéfique en terme de couple et de vitesse.) L'encombrement est un cercle Ø1100mm. La largeur entre manetons est de 520 mm (pour le bas du triangle). Je suppose que dans l'idéale le triangle doit être équilatérale?!

Salut, équilatéral en effet.

Je ne suis pas sur , mais je pense qu’il est préférable que tes cames soient orientées dans l’autre sens .

De mon point de vue ce sera plus simple pour les mouvements.

Dans le cas de vérins linéaires les fixations sont au plus proche de la pointe du triangle.

Jamais il il a un écart important, là du coup ça fait vite 40cm , voir plus .

J’entend venir la réponse que le soft pourra compenser, mais partir sur une mécanique optimal me paraît être un bien meilleur départ pour moins ce faire ch... ensuite ! 😎

Compact n'est pas synonyme de petit Riton39

Effectivement pour je suis parti de l'hypothèse d'un triangle équilatéral et d'une rotation maximale de 120° des manivelles.

Inconvénient de choisir des triangles équilatéraux, on favorise les mouvements verticaux au détriment des horizontaux.

Mais si l'on utilise un triangle isocèle (45°) on obtient les mêmes courses sur tous les axes. mais ça peut poser d'autres soucis...

Petite étude de positionnement (idéal ?) des bielles/manivelles dans le plan d'un des trois triangles latéraux :

On y perçoit les difficultés de placement des moteurs pour s'approcher du fonctionnement de vérins.

Notez en plus que les pointes inférieures des trois triangle se touchent : interférences donc il faut composer...

Le cercle rouge c'est l'axe de sortie du motoréducteur.

Pour voir j'ai placé les moteurs de chaque coté du triangle de manière asymétrique.

La surface violette représente le "balayage" de la bielle qui parcoure +/- 60°

Pour 100mm de manivelle :

A 45° on parcours +/-70mm sur tous les axes

A 60° on parcours +/- 86mm en vertical et +/- 50mm en horizontal

HVA01 a écrit :

Je n'ai pas résussi a trouver les drives loni 48V sur google. Tu aurai un lien?

A priori pour l'ensemble moteur+réducteur c'est bon du coup. Reste a voir pour le codeur (si il ne va pas je dois pouvoir le changer).

Tu peux trouver les ionis chez Granite Devices : https://store.granitedevices.com, ou chez un distributeur comme moi.

Il te faut 6 Ionis Pro : https://www.electroseed.fr/shop/product_i…?products_id=37

2 cartes mères Ioni 4x : https://www.electroseed.fr/shop/product_i…products_id=250

Il te faudra aussi 2 grosses alims 48 V (au moins 1000 W chacune je pense). Il faudra calculer la puissance nécessaire et donc le courant max en fonction de la charge dans le pire cas (la masse embarquée qui monte).

A étudier aussi la possibilité de mettre des gros condensateurs ou des batteries pour limiter la charge sur les alims (et se permettre d'en avoir des moins grosses).

Sinon tu as aussi les drives Argons (qui sont en Promos) : https://www.electroseed.fr/shop/index.php?cPath=2_3_18 (pas besoin d'alim, ils se connectent directement au 220V)

Reste aussi à étudier la carte qui te permettra de piloter tout ça depuis Simtools ou autre. Je en ai développé une, je suis en train de mettre au point le FW. D'ici 2/3 semaines normalement je devrais pouvoir en parler plus. Mais il y a d'autres solutions à base d'Arduino (mais je pense que sur ce point rien ne presse).

Pour la géométrie d'implantation de tes moteurs, je ne suis pas expert, mais je pense qu'il faut que tu te rapproches le plus possible d'une plateforme de Gough-Stewart. Que les rotules soient les plus proches possibles, et que les longueurs des moteurs pointent vers le centre du triangle si possible.

Idéalement Il faut pouvoir simuler la plage de mouvement complète pour être sur que les bielles restent dans les plages de fonctionnement des rotules.