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un banc macroscopique 3 axes


19 réponses à ce sujet

#1 fouzy1

fouzy1

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Posté 19 juillet 2011 - 09:51

Salut,

Je suis cameraman pro et j'ai fabriqué un système de guidage 3 axes pour guider ma caméra. Vidéo ici : Banc Macro. Le but est de filmer en macro des bestioles en mouvement fluide (insectes par exemple), sans toucher la caméra et donc sans vibrations.

j'ai donc assemblé 2 unités linéaires (vis sans fin) pour assurer les travellings Gauche-Droite et Avant-Arrière.

Pour l'axe Bas-Haut, j'ai fixé dessus une balançoire qui ressemble un peu à ce modèle du commerce : balançoire

Le tout est motorisé par des motoréducteurs Crouzet à CC (12v) et des variateurs électroniques, que je contrôle à l'aide de joysticks. Je peux jouer sur le sens et sur la vitesse (boucle ouverte). Plus je pousse sur le manche, plus le moteur accélère. Le retour du manche au point mort arrête les moteurs.

Ce système présente quelques défauts que j'aimerais améliorer. Comme je ne suis pas un spécialiste de la robotique, j'espère que des âmes charitables et bien intentionnées pourront m'aider.


Voici les défauts actuels du système :

MOTEURS ET CONTROLEURS :

- les moteurs ne démarrent pas progressivement : il leur faut une certaine tension pour se lancer, même si ensuite on peut réduire leur vitesse au minimum. Il en résulte un a-coup au démarrage.

- changement de sens : il y a une légère inertie, vraisemblablement dûe au jeu des pignons dans le réducteur

- vitesse : idéalement il me faudrait pouvoir changer de rapport en un clic, pour décupler l'accélération, sans avoir à changer de réducteur ni de pignon.

- Panne intermittente : les moteurs s'emballent ou s'arrêtent, ou bien la commande de l'un agit sur l'autre.

MANCHE :

- les joysticks sont très basiques, avec retour au point "0" par ressort. Il leur manque un frottement fluide, pour amortir les micro-mouvements de l'opérateur, ou bien un réglage de la tension des ressorts. On pourrait aussi paramétrer le signal pour qu'il "amortisse" ces variations, voire qu'il suive une courbe exponentielle : plus on pousse le manche, plus l'accélération est forte.


JE SUIS DONC PRET A CHANGER LES MOTEURS, LES CONTROLLEURS ET L'INTERFACE.

J'hésite entre des moteurs à CC (plus puissants pour éviter l'a-coup au démarrage), des moteurs pas à pas, ou des servomoteurs (à course continue). Qu'en pensez-vous ?


J'aimerais une solution simple pour la commande -pas d'ordinateur-, comme par exemple une RC d'aéromodélisme. j'ai vu que certains modèles pouvaient être paramétrés en courbe exponentielle, tension des ressorts pour les joysticks. Mais il y a peut-être d'autres solutions...

Pour ceux qui voudraient se pencher sur la question, ou qui auraient du matériel à me conseiller, voici les caractéristiques que je recherche

MOTEURS

- rotation continue bidirectionnelle
- variation de vitesse de 3 à 450 tr/min
- couple mini 2 kg/cm
- démarrage de 0 à vitesse lente, progressif (dépend du couple statique ? de la surintensité au démarrage ?)

MANCHES

- réglage de la tension des ressorts
- vitesse exponentielle réglable
- autres potentiomètres, autre interface...?

Dans le même esprit, voici un système qui me fait un peu rêver caméra contol


#2 Maïck

Maïck

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Posté 19 juillet 2011 - 10:37


- les moteurs ne démarrent pas progressivement : il leur faut une certaine tension pour se lancer, même si ensuite on peut réduire leur vitesse au minimum. Il en résulte un a-coup au démarrage.


C'est le principe même des moteurs CC qui veut ça, il lui faut une tension plus élevée pour vaincre les frottements statique !

Les moteurs pas à pas vont faire des a coups à chaque pas, mais peut être qu'avec une démultiplication suffisamment élevée et l'inertie du système le phénomène ne sera pas visible. Par contre niveau couple et rapidité c'est pas le top. Les moteurs brushless feraient peut être aussi l'affaire mais dans ce cas prévoir une bonne démultiplication, leurs couple de démarrage étant faible.

- vitesse : idéalement il me faudrait pouvoir changer de rapport en un clic, pour décupler l'accélération, sans avoir à changer de réducteur ni de pignon.


Les différence de vitesse sont vraiment importante ??

- Panne intermittente : les moteurs s'emballent ou s'arrêtent, ou bien la commande de l'un agit sur l'autre.


Tu emploie quoi comme contrôleur pour tes moteurs ?


- les joysticks sont très basiques, avec retour au point "0" par ressort. Il leur manque un frottement fluide, pour amortir les micro-mouvements de l'opérateur, ou bien un réglage de la tension des ressorts. On pourrait aussi paramétrer le signal pour qu'il "amortisse" ces variations, voire qu'il suive une courbe exponentielle : plus on pousse le manche, plus l'accélération est forte.


Comme tu l'a dit tu peut employer une télécommande pour modélisme pour introduire de l'exponentiel ou alors faire un contrôler maison qui l'introduise lui...

#3 Hexa Emails

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Posté 19 juillet 2011 - 11:03

Bonsoir

Ha, la photographie... ce serait possible de voir des images de ton système? Ou même un site internet si tu en as une pour voir tes clichés :)

Et sinon désolé mais je n'ai pas grand chose à ajouter, Maick a plutôt bien cerné le problème et les solutions.

Juste pour les a-coups: tu en auras toujours, dûs à ta mécanique (au jeu dans tes réducteurs, dans tes axes etc). Le problème ne vient peut-être pas des moteurs...

#4 Luj

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Posté 20 juillet 2011 - 07:03

Pour ma part, je conseille des moteurs pas à pas, comme dans les machines CNC. Pour les acoups, je ne suis pas d'accord : bien dimensionnés et bien contrôlés (surtout bien alimentés, ce qui pêche souvent sur des robots mobiles amateurs où on rechigne à mettre plus de 12 ou 24 volts), les moteurs pas à pas ne font aucun acoup.

Par curiosité, quel est ton budget ?

#5 Astondb8

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Posté 20 juillet 2011 - 07:52

Bonjour

Je connais bien les solutions proposées sur le marché du monde Broadcast c'est équipements utilisent tous des moteurs pas à pas je ne sais du reste pas pourquoi car il devrait estre possible d'utiliser des servos moteurs (adaptés en puissance bien sur)

Le mieux serait de s'appuyer sur une doc de caméra robotisée (Vinten par exemple ) et de voir quel type de moteur ils utilisent et de d'unspiiter de cette existence pour
Glaner des idées

Mais que compte tu faire et quel type de paméra cette tourelle devray supporter ?
Tu te doute bien que tu ne vas pas utiliser les mêmes solutions pour une camera type XD Cam ou P2 et de petits camescopes
D'autre part, veux tu gérer uniquement les PANs et TILs, ou veux tu également gérer les Zooms et Focus
Comment cette tourelle sera pilotée ?
Uniquement avec un joystik ou veux tu gérer des mémoire de position et si tu veux gérer des mémoires, ces mémoires seront elles uniquement rappellées ou comptes tu utiliser les mouvements de position à mémoire ou de mémoire à mémoire in air ?

Tu te lance dans un beau projet mais pas forcement simple à gérer en fonction des possibilités dont tu souhaites la doter

Répons à ces questions et nous verrons quoi faire

Cdlt
Yves

 


#6 Maïck

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Posté 20 juillet 2011 - 09:03

Pour les acoups, je ne suis pas d'accord : bien dimensionnés et bien contrôlés (surtout bien alimentés, ce qui pêche souvent sur des robots mobiles amateurs où on rechigne à mettre plus de 12 ou 24 volts), les moteurs pas à pas ne font aucun acoup.


Perso j'ai toujours vu des moteur PAP qui généraient, on va dire, des vibrations. C'est pas des énormes a coup mais ça ne tourne pas autant rond qu'un moteur CC.

Ca vient aussi du fait de la méthode d'alimentation la plus simple: tu alimente une phase tu attend qu'il arrive en position tu alimente la suivante,...

Tu ne peut pas faire un truc propre avec ça même en le faisant rapidement le mouvement aura toujours des vibrations.

Il y a peut être d'autres moyens d'alimenter ces bêtes, j'avoue ne pas avoir creuser le sujet...

#7 Astondb8

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Posté 20 juillet 2011 - 01:08

Je suis certain que tu sais de quoi tu parle et que tu n'avancerais pas cela sans lavoir testé mais d'un autre coté, je peux aussi t'avoier que ces tourelles (en vrrsion pro) sont équipées de moteurs PaP
Idem pour les plateaux commandés de fraiseuses et autres applications ayant besoin de moteurs précis sont eux aussi le plus souvant équipés de PaP .

Donc peut être que l'explocation de Julien est la bonne

 


#8 Luj

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Posté 20 juillet 2011 - 01:28

Des vibrations, certes. Surtout sous-alimentés et/ou mal pilotés.

Ca vient aussi du fait de la méthode d'alimentation la plus simple: tu alimente une phase tu attend qu'il arrive en position tu alimente la suivante,...

C'est peut être la plus simple, mais ça fait belle lurette qu'on ne l'utilise plus :) Même avec une électronique très simple, on peut faire des demi-pas, voire des quarts de pas.
Les électroniques les plus récentes implémentent directement en hardware du micro-pas, où un courant variable est envoyé en même temps (avec le déphasage qui s'impose) dans les bobines, faisant ainsi glisser le moteur d'une position à l'autre avec tous les intermédiaires que peut générer le contrôleur (16, parfois en continu).

Les moteurs CC, ils ont des balais qui frottent, donc ça ne tourne pas si rond que ça, et surtout ça n'a pas de régularité, il faut toujours rajouter ou enlever un peu de courant en faisant un asservissement en vitesse, c'est pour ça qu'on ne les utilise pas dans nos CNC.

#9 Maïck

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Posté 20 juillet 2011 - 07:04

C'est peut être la plus simple, mais ça fait belle lurette qu'on ne l'utilise plus :) Même avec une électronique très simple, on peut faire des demi-pas, voire des quarts de pas.
Les électroniques les plus récentes implémentent directement en hardware du micro-pas, où un courant variable est envoyé en même temps (avec le déphasage qui s'impose) dans les bobines, faisant ainsi glisser le moteur d'une position à l'autre avec tous les intermédiaires que peut générer le contrôleur (16, parfois en continu).


C'est sur le pas simple c'était simplifié au max ! -_-

Mais même en quart de pas si tu attend la mis en place du moteur tu va avoir des vibrations !

Pour les micro-pas, y a il un retour d'info (mesure d'une phase) comme sur les moteur brushless, afin de connaitre la position exacte du moteur ?
Dans ce cas le moteur est alimenté en continu et non plus par impulsions ! :) (Dans la limite du contrôleur on s'entend...)

#10 fouzy1

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Posté 20 juillet 2011 - 07:06

Merci pour vos réponses. Bientôt je met une vidéo pour que vous voyez la bête!

On avance doucement... mais sûrement, et surtout je me sens moins seul et ça c'est bien agréable.

Je suis étonné qu'on me parle si peu de servomoteurs, je croyais qu'ils étaient très utilisés en robotique. Sauf erreur, ce sont des moteurs à CC modifiés. Avec une bonne RC de radiomodélisme, je n'aurais pas besoin de circuit de commande... Je ne sais pas trop si les servomoteurs présentent le même problème de surtension nécessaire au démarrage que les CC classiques. je crois que oui. Mais peut-être l'à-coup est-il moins prononcé, bien qu'ils ne fonctionnent qu'en 6v...

Voici un lien vers trois modèles de servomoteurs à rotation continue qui m'intéressent servomoteurs et servomoteur hitec
Comme ils ne tournent qu'à 50 tr/min, il me faudrait démultiplier la vitesse avec un engrenage. C'est du reste ce que je fais actuellement avec mes moteurs à CC. Le pb c'est qu'en démultipliant la vitesse, on amplifie l'a-coup au démarrage et on diminue le couple. Cette solution impliquerait donc un servomoteur hyperfluide au démarrage et d'un couple suffisant.

J'aimerais bien avoir vos avis sur ces servomoteurs, ou d'autres modèles similaires...

En ce qui concerne les PAP, j'ai vu ici motorisation téléscope qu'ils pouvaient être assez fluides pour de l'astronomie, ce qui est plutôt un bon point. Ils sont effectivement commandés par micro-pas, et on peut amortir leurs vibrations par un axe en caoutchouc...
D'après ce Wiki, avec un modèle à demi-pas de 7,5° fonctionnant à 40 Hz, on arrive à une vitesse de 50 trs/min. Mais là je ne sais pas dans quelles proportions on peut faire varier cette vitesse, le sens, ni comment choisir parmi les modèles du marché. Pour les PAP, il me faut une formation pas à pas ! Surtout il semble que les PAP demandent un contrôleur, et là aussi je n'y connais goutte! Est-ce qu'on doit nécessairement passer par un PC ou bien on peut imaginer une RC type modélisme, avec des joysticks ? Julien, tu aurais des modèles de moteur à me conseiller en 12 ou 24 v ? Si je comprends bien les PAP, comme les CC, sont plus fluides lorsqu'ils sont plus puissants...?

Je répond maintenant à vos questions :


Yves : Ce n'est pas la taille ni le poids de la caméra qui posent problème. Cette tourelle supporte actuellement des caméras + optiques de 18 kgs. Ce pourrait être bien davantage, il suffit que j'augmente le couple de la partie "balançoire" -ou Tilt- qui accueille la caméra. Vu que le moteur de cette partie Tilt est situé sur son axe de rotation, une faible vitesse et un couple fort sont facilement envisageables. Ce qui n'est pas le cas des deux autres axes linéaires situés en-dessous, qui eux demandent des vitesses à la fois lentes et rapides.
Pour faire la mise au point photo ou vidéo, j'utilise l'axe Avant-Arrière de la tourelle, qui me permet de faire varier à un poil près la distance caméra-sujet. C'est plus précis que de jouer sur la bague de mise au point de l'objectif. Mais je pourrais bien entendu mettre un "follow-focus" sur l'objectif. Je travaille avec des objectifs macro, donc pas de zoom. En ce qui concerne les mémoires de position, je n'en ai à priori pas besoin pour l'instant car je tourne essentiellement des bestioles vivantes en déplacement. Le principe de cette tourelle est de les suivre dans leurs mouvements... pas programmable. On peut toutefois imaginer à terme des mouvements programmables pour du "time lapse", mais là c'est une autre histoire.

Maïck : les différences de vitesses sont au moins de 1/100, soit de 4 à 400 trs/min. Et si je pouvais avoir de 3 à 500 trs/min ce serait encore mieux. Mais je peux aussi envisager un système à deux paliers : de 3 à 200 trs/min, et de 200 à 500 trs/min. Le truc serait alors de pouvoir changer de palier rapidement. J'ai vu qu'on pouvait le faire en plaçant des moteurs ou des servos en série, mais je ne vois pas trop ce que cela veut dire techniquement...
Mes contrôleurs actuels : ils ont été bricolés par mon vendeur d'électronique. Mais vu les interférences, j'opterais plutôt pour un variateur électronique de ce type variateur, pilotable avec une RC de modélisme, si je dois conserver des moteurs à CC.

Dernière suggestion : si on retient l'option servos + station PC, ce système x-IMU + Polulu USB servo controller + Polulu software camera controll pourrait être intéressant. Je pourrais alors placer le capteur sur mon trépied vidéo à tête super fluide. C'est mieux pour des mouvements "amortis" que les joysticks de 2cm à ressort ! Mais un PC c'est un peu encombrant en extérieur, sur le terrain...



#11 Luj

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Posté 20 juillet 2011 - 08:18

Pas besoin de pc, tout peut se faire en microcontroleur. C'est comme un robot des compétitions eurobot ... D'ailleurs pour avoir de la fluidité ce sera sans doute le même ordre de budget, au dessus de mille euros.

J ai de très bons moteurs cc maxxon à vendre. Sinon je recommande les moteurs portescap ou meilleur budget ceux de soprolec.

#12 fouzy1

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Posté 21 juillet 2011 - 10:53

Voici la vidéo : Banc Macro

#13 fouzy1

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Posté 21 juillet 2011 - 07:06

Pour tes moteurs à CC je ne sais pas si je vais retenir cette formule, il me faudrait faire un essai avec des 24 v, pour voir la différence au démarrage avec mes 12v... Idem pour des servomoteurs, mais comme ce sont aussi des CC, j'ai bien peur que ce ne soit le même problème.

Reste les PAP. Que me conseillez-vous pour tester la vitesse de PAP, de zéro à vitesse max ? Quel type de variateur ? Sans mettre trop cher dans un premier temps.

Pour ma part, je conseille des moteurs pas à pas, comme dans les machines CNC. Pour les acoups, je ne suis pas d'accord : bien dimensionnés et bien contrôlés (surtout bien alimentés, ce qui pêche souvent sur des robots mobiles amateurs où on rechigne à mettre plus de 12 ou 24 volts), les moteurs pas à pas ne font aucun acoup.


Bien dimensionnés : tu veux dire le couple ?
Bien contrôlés : quel contrôleur ?

Pas besoin de pc, tout peut se faire en microcontroleur


Tu as un exemple de contrôleur qui fait ça ? Avec un joystick ou équivalent ? Courbe exponentielle de vitesse possible ? Je cherche un système en boucle ouverte comme celui-ci open loop, c'est à dire que la position du joystick stoppe les moteurs sans les ramener à leur position initiale. La vitesse est proportionnelle à la poussée du joystick.

Si vous avez des références ça m'aiderait beaucoup, car je ne voudrai pas investir dans n'importe quoi... je suis vraiment novice.

#14 skyhack

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Posté 21 juillet 2011 - 10:12

Pour ma part je pense que fouzy1 est assez outillé pour se permettre d'envisager le meilleur, en plus il est motivé et ça c'est un bon point.

Pour ce qu'il y a de mieux c'est avant tout de refaire un banc entier de CNC, mais pas la CNC d'amateur (quoique certain ce débrouille plutôt pas mal ^^) mais une véritable CNC de pro.
Avec la précision des axes liaisons glissières à rechargement de bille on ne peut guère avoir de surprise, par contre bien sûr le prix en sera en conséquence mais j'ai tout l'impression que notre cher cameraman n'a toujours pas parlé de ce point, tant mieux car ça risque de coûter cher tout ça !

Pour ce qui est des moteurs PAP, je ne sais pas d'où vient l'idée qu'il vibre, ou que l'on ressent une certaine non-linéarité !? Ils sont avant tout utilisés dans l'industrie et par dessus tout dans les CNC alors un quand même je pense qu'ils savent ce qu'ils font et que si on les contrôle bien on a pas de surprise.

Pour ce qui est du réglage en vitesse par le biais d'une radiocommande de modélisme cela est plus qu'envisageable. Tu pourras ainsi paramétrer toi même tes propres courbes de course et ainsi réaliser des effet " soft " très significatifs. Par contre le tout serait de contrôler via cette radiocommande les moteurs PAP avec les informations des courbes, mais alors là je n'en ai aucune idée.

Bonne continuation dans tes réalisations et bon courage.

skyhack.
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They live inside us and sometimes they win."
-------------Stephen King.------------------

" le fait que les extraterrestres étaient amis avec les Mayas ne signifie pas qu'ils sont nos amis ... "
-------------------------------------Stephen Hawking----------------------------------------------------

#15 Luj

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Posté 21 juillet 2011 - 11:23

On se sent moins seul.

Dimension : oui couple.

Contrôleur de moteur : ceux de soprolec.

Contrôleur global : AVR ou PIC

#16 fouzy1

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Posté 22 juillet 2011 - 02:39

Ok, je vois le genre de matos. Le problème c'est que je ne suis pas programmeur.

Avec les CC on trouve des solutions toutes faites pour réguler la vitesse. Cela m'a l'air d'être une autre histoire pour les PAP.

J'en suis plutôt au stade du Lego.

Si vous avez une solution "plug and play" je suis preneur.

Je vois que les prix sont très variables. Question budget je suis plutôt limité. J'aimerais ne pas dépasser les 400 euros, avec les 3 moteurs.

#17 Leon

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Posté 22 juillet 2011 - 05:54

Avec les CC on trouve des solutions toutes faites pour réguler la vitesse. Cela m'a l'air d'être une autre histoire pour les PAP.

Il existe des modules tout fait ou à assembler permettant de commander des moteurs pas à pas avec un potentiomètre et/ou des interrupteurs. Je pense que ça conviendra à ton besoin.

http://www.selectronic.fr/upload/produit/pagecatalogue/13-24.pdf

Leon.

BOB4, mon drone hélicoptère autonome d'intérieur http://heli.bot.free.fr/
BOB3, mon robot autonome d'intérieur avec WiFi + Foxboard Linux http://ze.bot.free.fr/
BOB5, robot bipède simulé, puis tentative de réalisation (fail)


#18 Esprit

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Posté 23 juillet 2011 - 03:51


Pas besoin de pc, tout peut se faire en microcontroleur.(...)


Tu as un exemple de contrôleur qui fait ça ? Avec un joystick ou équivalent ? (...)


:rolleyes:
Il parlait de microcontrôleur. C'est une puce électronique que tu peux programmer pour gérer différentes choses.
Un truc comme ça, par exemple. Mais il en existe beaucoup.

Bien évidemment, tu peux utiliser un joystick et le gérer avec le microcontrôleur. Mais ce n'est pas la même chose.
La boucle ouverte, tu devras la programmer.

Esprit
*Rêve d'en caser un dans un robot*


#19 fouzy1

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Posté 24 juillet 2011 - 01:45

Il existe des modules tout fait ou à assembler permettant de commander des moteurs pas à pas avec un potentiomètre et/ou des interrupteurs. Je pense que ça conviendra à ton besoin.

http://www.selectron...logue/13-24.pdf


Oui, cela me semble une solution simple, et idéale car je n'ai que la vitesse et le sens à contrôler, et de plus en temps réel (pas de programmation). Seul la vitesse exponentielle resterait à programmer. C'est peut-être possible avec ce modèle :
http://www.selectronic.fr/upload/produit/pagecatalogue/13-22.pdf
Le truc c'est de savoir si les paramètres donnés à la carte via PC restent en mémoire dedans, même lors d'une utilisation "manuelle" c.a.d. avec le Joystick seul.

Si je prends ce type de contrôleur, est-que tous les moteurs PAP sont compatibles ?

Quelques questions techniques sur les moteurs PAP :
- quel effet joue la tension lors de l'utilisation : 6v, 12v, 24v... ?
- le couple à vitesse maximum, c'est le "detend torque" ?
- le couple moteur à l'arrêt mais sous tension, c'est le "holding torque" ?
- comment calcule-ton la vitesse maximum d'un moteur PAP ?
- Est-ce que cette vitesse dépend aussi du contrôleur (fréquence) ?

#20 Leon

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Posté 26 juillet 2011 - 06:54

Plusieurs choses:
Tous les bon contrôleurs de moteurs pas à pas limitent le courant qui traverse le moteur. A vérifier dans la description détaillée de la carte que tu comptes acheter. Donc tu peux très bien augmenter la tension d'alimentation de ton contrôleur au dessus de la tension préconisée pour le moteur. En fait, pour atteindre des vitesses très élevées avec de tels moteurs, on est même quasiment obligé d'aller dans des tensions plus élevées que la tension standard du moteur.
Sinon, pour le choix du moteur, il n'y a souvent pas beaucoup de choix de tension: plus c'est puissant, et en général, plus on vise des tensions élevées.

La vitesse maxi du moteur va surtout dépendre du nombre de pas de ton moteur: plus il y a de pas (par tour), et moins c'est rapide.

Il y a plusieurs choses à regarder pour vérifier la compatibilité entre un contrôleur et un moteur pas à pas:
* uni-polaire ou bi-polaire
* nombre de phases
* courant maxi

Par contre, ce genre de contrôleur ne permet pas de connecter directement un joystick analogique. La carte que tu montres fonctionne avec un joystick "tout ou rien". Pas de possibilité de connecter un potentiomètre. La carte que je montrais se contrôle avec 1 ou 2 interrupteurs + 1 potentiomètre.
Est-ce que ça te suffit?
Parce que si tu veux vraiment contrôler ton montage avec une interface bien propre, genre joystick analogique, je ne suis pas certain que tu réussisse à trouver une solution toute faite. A toi de fouiller!

Leon.

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