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Questions électronique Projet de fin d'études buggy autonome, augmentation tension analogique et isolation galvanique


4 réponses à ce sujet

#1 timmalak

timmalak

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Posté 04 janvier 2021 - 10:18

Bonjour,

 

Dans le cadre d'un projet de fin d'études, nous devons rendre intelligent un buggy électrique (Moteur synchrone) pour lequel nous avons quelques questions toujours en suspens.

 

Voir schéma électrique ci dessous.

 

Celui-ci doit s'arrêter grâce à une IA à la détection d'un panneau Stop ou d'un piéton.

 

Le moteur synchrone est piloté par un variateur de vitesse comprenant l'électronique de puissance.

 

Pour rendre le buggy intelligent nous avons une carte Nvidia Jetson NX (sorte de Raspberry Pi plus puissante optimisée pour l'IA).

 

Le moteur synchrone est commandé par le variateur de vitesse qui à partir d'une tension de commande comprise entre 0 et 12V va hacher la tension de 48V provenant des batteries.

 

Des encodeurs couplés au moteur et reliés à la carte Nvidia permettent de récupérer la position et la vitesse du moteur.

 

La pédale d'accélération est reliée à la carte Nvidia également.

 

A partir de ces informations ainsi que de la détection par la caméra d'un piéton ou d'un panneau stop, la carte Nvidia va calculer les tensions de commande nécessaire à envoyer au variateur de vitesse.

 

Ces différentes tensions de commande sont :

 

- Tension de commande d'accélération (analogique)

 

- Tension de commande de freinage récupératif (analogique)

 

- Tension choix marche avant marche arrière (continu, booléen)

 

Le premier problème que nous avons se situe ici, la carte Nvidia fonctionne entre 0 et 3.3V en sortie et le variateur de vitesse demande une tension entre 0 et 12V analogique en entrée.

 

Nous devons donc amplifier cette tension analogique avec un gain compris entre 3.5 et 4. Pour ce faire, nous avons pensé à utiliser un amplificateur opérationnel non inverseur.

 

Nous réglerons le gain avec les valeurs des résistances couplées à l'AOP.

 

Cependant nous ne savons pas comment choisir le bon AOP pour notre utilisation.

 

Auriez vous des idées ?

 

Il devra respecter ceci :

 

- Tension d'entrée comprise entre 0 et 3.3V

 

- Tension de sortie comprise entre 0 et 12V en évitant les pertes

 

- Gain de 3.6 environ

 

En deuxième lieu, pour régler le gain, vaut il mieux utiliser des valeurs de résistances faibles (de l'ordre de quelques kOhms) ou plus élevées (de l'ordre de quelques dizaines de kOhms) ?

 

Un autre problème que nous avons est l'isolation galvanique (isolation des masses pour ne pas griller le système) entre la carte Nvidia et le variateur de vitesse.

 

Nous pouvons remplacer le relai (présent sur le schéma ci dessous) par un optocoupleur.

 

Auriez vous une idée de ce que nous pouvons utiliser pour isoler les tensions analogiques ?

 

Voici le schéma électrique macro de notre projet :

schéma électrique macro (6).png

 
Merci d'avance

 



#2 Mike118

Mike118

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Posté 04 janvier 2021 - 02:33

Bonjour, 

La jetson nano ne va pas pouvoir sortir un signal analogique, au mieux vous pourrez générer un signal pwm. Il faudra donc lisser ce signal ... en plus de l'amplifier ... en plus d'avoir des oscillation et un peu de retard, l'ajout des aop etc me paraît bien complexe au vu du besoin exprimé ...

Comme ça je recommanderais de regarder du côté d'une autre astuce : utiliser un potentiomètre numérique ... 

Je pense que cet élément de réponse annule la plus part des autres questions que vous aviez ...

 


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#3 timmalak

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Posté 04 janvier 2021 - 03:17

Bonjour,

 

Merci pour votre réponse,

 

Cela complique les choses effectivement s'il n'y a pas de sorties analogiques.

Je pensais pouvoir configurer les GPIO en sortie analogique comme sur une raspberry Pi ou une arduino.

Dans ce cas, comment est commandé le potentiomètre numérique par la carte Nvidia ?

 

Merci d'avance



#4 Mike118

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Posté 04 janvier 2021 - 09:02

ça dépend du potentiomètre numérique que tu choisis ... I2C, SPI, UART, et d'autres protocoles sont disponibles ... à toi de te renseigner ;)


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#5 Sandro

Sandro

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Posté 04 janvier 2021 - 10:16

Bonjour,

Je pensais pouvoir configurer les GPIO en sortie analogique comme sur une raspberry Pi ou une arduino.

Juste pour compléter sur ce point : ni les raspberry Pi, ni les arduinos (du moins les usuelles) n'ont de sorties analogiques.

Les arduino ont des entrées annalogiques (ce que n'ont ni les raspberry PI, ni les Jetson).

 

Les arduinos ont certes une fonction "annalogWrite", mais qui ne génère pas une tension annalogique, contrairement à ce que le nom laisse  penser, mais un simple PWM (en gros un créneau alternant entre 0 et 5V, avec une proportion varirable du temps passé à 5V). Certains composants ont un comportement "passe bas", cet à dire qu'ils ne réagissent pas à la tension instantanée mais à la tension moyenne (par exemple un moteur, la luminosité apparente d'une lampe, ...) : il est ainsi possible de "simuler" une tension analogique avec un PWM.

Si on veut transformer un signal PWM en une tension analogique, on peut brancher un filtre passe bas (par exemple un filtre RC) en sortie, qui vas "moyenner" la tension. (nb : pour un filtre passe bas, il ne faut pas consommer de courant en sortie, sinon la tension est modifiée ; on peut ajouter un ampli op en suiveur pour éliminer ce problème)

 

A noter que les raspberry Pi et les Jetson sont aussi capable de générer des PWM sur les GPIO (même s'ils sont moins adapté pour ça que les arduinos).

 

 

Donc en gros, tu as deux options :

- tu génères un PWM sur ta Jetson, que tu filtre et que tu amplifie

- tu utilise un convertisseur numérique vers analogique qui communique avec la Jetson par un protocole de ton choix (I2C, UART, SPI, USB, ...)


Aidez-nous à vous aider : partagez toutes les informations pertinentes : description précise du problème, contexte, schéma de câblage, liens vers la documentation des composants, votre code (ou encore mieux un code minimal reproduisant le bug), ...

Vous recevrez ainsi plus de réponses, et elles seront plus pertinentes.




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