Dimanche 6 Octobre 2013
Salut à vous,
Ayant réalisé mon premier simulateur en bois, accessible par son prix de revient relativement abordable je souhaite cette fois ci construire un autre 2 DOF un peu plus PRO.
L'étude de cette réalisation tiendra compte de pouvoir utiliser le même matériel pour un troisième simulateur 3 DOF qui suivra dans la foulée.
Sur mon premier Simulateur de Conduite Auto les angles d'inclinaisons sont relativement faible +/- 8°
Pour les deux prochains les valeurs des angles seront portées à +/- 18° qui à mon avis suffisent largement pour la conduite automobile.
Les plans de la structure en profilés d'acier soudés sont déjà bien avancés, ils ne sont pas encore sur papier mais bien quelque part dans ma tête.
Je suis toujours encore à la recherche des moteurs et contrôleurs AC ?- DC ?- BLDC ?qui puissent vraiment me convenir surtout au niveau du prix.
Je serai à nouveau dans mon atelier à partir du 18 Octobre, après un long repos de 6 mois les machines vont à nouveau chauffer.
Au fur et à mesure des avancées du projet je posterai des photos.
Voilà, maintenant que c'est dit il faut aller au bout du projet. ( 2DOF = 2 axes 3DOF = 3 axes )
Lundi 7 Octobre 2013
Je suis en plein dans les calculs pour déterminer les valeurs de ces forces pour des inclinaisons de +/- 18°
Pour ces calculs aux multiples paramètres il faut définir en premier la taille de la came.
Mon choix se porte sur une came de 10 cm. A partir de là les calculs vont pouvoir se faire.
Ayant une vague idée où se trouvera le centre de gravite de l'ensemble " structure + pilote en mouvement " ces calculs seront approximatifs mais très proches quand même de la réalité.
Les valeurs des forces statiques ainsi calculées me permettront d'adapter les ressorts.
Ce qui est important c'est de connaître le couple du moteur et sa vitesse, il est alors possible de choisir le réducteur selon la vitesse de sortie que l'on souhaite.
Comme pour mon premier simulateur j'opte pour une vitesse de sortie réducteur entre 30 et 45 tr/min.
Oui la came est longue mais n'oubliez pas que je souhaite aussi l'utiliser pour le 3 DOF.
Effectivement les ressorts que je vais utiliser devront supporter les forces engendrées sous un angle de 18° qui sont bien plus grandes que pour un angle de 8°
Il ne faut pas oublier que pour obtenir des inclinaison de +/- 18° les rotules conventionnelles ne pourront pas convenir, leur angle maxi est de 13°-14°
Dès que possible je vous donnerai les résultats de ces calculs.
Mardi 8 Octobre 2013
Ce calcul me permet de déterminer la distance du point de pivotement ( cardan ) au point d'appui de la biellette actionnée par la came.
La came faisant 10 cm et souhaitant obtenir un angle de 18° je cherche la valeur de la distance ( a )
( b ) est le déplacement linéaire de la came sur une rotation de 90° ( 1/4 tour ) soit 10 cm.
Résultat : Came 10 cm .... ( a ) = 31 cm .... angle 18 °,......soit +/- 18° pour +/- 90° de la came.
Oui je sais je ne fais rien au pif !!! ...Pour l'agrandir cliquez sur l'image.
Mecredi 9 Octobre 2013
Ces calculs me permettent de trouver les forces qu'engendre l'inclinaison de la " structure + pilote " sous un angle de 18°.
J'ai fixé une valeur de la masse totale à 100 kg soit 75 kg pour le pilote et 25 kg pour la structure + siège baquet.
Pour des personnes plus lourdes ou plus légères cette valeur pourra être changée dans la formule de calcul.
( c ) représente la masse ( b' ) représente la force sous un angle alpha de 18° qui maintient la charge à cette position.
Comme les ressorts exercent la contre force sous un autre angle ( d ) sera la juste valeur, ( b' ) sera sensiblement égal à ( d ) car l"angle alpha est relativement petit.
Résultat : ( b' ) = 31 Kgf ( d ) = 29.5 Kgf angle alpha = 18°. Voilà avec ces valeurs je dois choisir des ressorts qui correspondent à ces forces.
Jeudi 10 Octobre 2013
Voici le schéma du simulateur :
( o ) est l'axe de pivotement ( cardan )
(o a ) est la distance du point d'appui de la biellette oa = 31 cm
( x ) est la distance du centre de gravité de la structure + pilote à l'axe de pivotement.( o ) Pour rendre les calculs simples j'ai donné à x = 31 cm ( ce qui n'est pas loin de la réalité )
( o a' ) est la distance du point de fixation des ressorts, soit 26 cm.
( b ) est la came soit 10 cm
Dans les calculs précédents on a déterminé la force qu'engendre la masse totale de 100kg sous un angle d'inclinaison de 18°par rapport à l'axe vertical, soit 29.5 Kgf
Comme je ne peux pas fixer les ressorts au même point ( a ) que la biellette j'ai choisi ( o a' ) soit 26 cm.
Dans cette configuration il faut recalculer la force que le ressort doit fournir au point ( a' ).
Le résultat est le suivant: le ressort doit fournir une force de 35.2Kgf pour maintenir en équilibre la masse de 100 kg sous un angle de 18°
Si la distance ( x ) de 31 cm est différente il est facile de recalculer la force du ressort ( x ) x 29.5 = 26 x (kgf ? )
Exemple pour ( x ) = 35 cm ...35 x 29.5 = 26 x ( Kgf ? ).....Kgf = 35 x 29.5 / 26 = 39.7 Kgf.
Les ressorts vont permettre de soulager les moteurs de ces forces statiques.
Quatre ressorts de compression sont nécessaires , un de chaque côté des deux axes d'inclinaison. ( avant- arrière) et (gauche -droite )
Vendredi 11 Octobre 2013
Pour pouvoir bénéficier du système à ressort il est primordial que la structure complète (pédalier, volant, siège, pilote) soit en équilibre sur le cardan (axe de pivotement ).
Il faut donc déterminer la distance AS en fonction de la masse de chaque élément.
La formule donnée plus haut permet de trouver rapidement l'endroit où doit se positionner le siège avec son pilote.
Pour déterminer cette position une solution simple sans calculs est possible.
Il suffit de se placer dans le siège et grâce à sa glissière trouver exactement la position d'équilibre en avançant ou reculant le siège.
Pour cette manipulation il faut se faire aider par une personne, il est évident que les ressorts soient désolidarisés de la structure.
Maintenant si l'on souhaite placer un écran sur la même structure il faudra à nouveau repositionner le siège pour trouver le point d'équilibre..
Lundi 14 Octobre 2013
Voici le type de réducteur ( vis sans fin ) que je vais utiliser, les réductions disponibles vont jusqu' à... 1/100 Un axe traversant de 25mm de diamètre suffira largement pour encaisser les forces.Les brides de fixation sont standards pour certains moteurs, mais je pense que pour le moteur que je souhaite utiliser il va falloir que je fasse cette bride moi même.Pour déterminer la valeur de réduction on doit connaître la vitesse de rotation du moteur et aussi celle souhaitée en sortie d'arbre. Cette vitesse de sortie d'arbre je pense la contenir dans une fourchette de 30 - 45 tr/min.
Mardi 15 Octobre 2013
Voilà le type de contrôleur et moteur que je pense utiliser pour le simulateur 2 DOF.
750 W en AC , couple moteur 2.4 Nm, vitesse 3000 tr/min
Pour le moment je n'ai pas encore fait mon choix entre deux fournisseurs, j'attends de connaître les différents prix.
Restant fidèle au logiciel et à la carte électronique de mon fils Alex je n'utiliserai donc pas le logiciel ( X - Sim ).
Mercredi 16 Octobre 2013
Je me suis amusé à calculer les forces dynamiques rien que pour en avoir une petite idée.
Comme les ressorts compensent les forces de gravité on peut comparer la masse totale en mouvement à une masse se déplaçant sur une surface horizontale sans aucun frottement.
Pour les calculs j'ai fixé la masse totale à 100 Kg . La came en rotation fait un déplacement de 10 cm ce qui correspond à peu de chose près au déplacement du CG de la masse de 100 Kg.
Je ne cherche pas la précision mais une valeur approximative la plus proche de la valeur réelle.
Si vous suivez les calculs on peut dire que pour une rotation de l'arbre du réducteur de 60 tr/min la force nécessaire au bout de la came est de 160 N = 16 Kgf pour déplacer la masse de 100 Kg
Dans le deuxième exemple la vitesse de rotation est de 30 tr/min et là la force est de seulement 40 N = 4 Kgf.
160 N (10 cm ) = 16 Nm 40 N (10cm ) = 4 Nm
Sans les ressorts et pour un angle de 18° il faudrait ajouter la force statique de 29.5 Kgf = 295 N soit 160 + 295 = 455 N.....ça fait une belle différence.
Mercredi 30 Octobre 2013.
Hier mes machines ont tourné, comme mes livraisons tardent un peu j'ai commencé à réaliser les petites rotules qui vont servir dans mon système à ressort.
J'ai donc découpé dans une barre d'acier de 25 X 25mm 4 cubes de 22 mm.
Dans ces cubes j'ai percé des trous de 5 mm pour être taraudés à M6....soit 16 trous x 3 passages de taraud = 48 opérations....ben ça prend du temps.
4 rotules seront fixées sur chaque cube, elles ne sont pas montées car j'attends toujours leur livraison prévue pour jeudi prochain.
Jeudi 1 Novembre 2013
Voici mes trois cardans, les deux petits ont un diamètre de 60 mm et le grand de 95 mm
Sur le grand va reposer la structure mobile, les deux autres vont prendre la place des rotules
Ces pièces que je viens de réaliser permettent le montage de l'encodeur magnétique.
Voici le montage terminé,une courroie entraînée par l'axe de sortie du réducteur entraîne aussi l'axe de l'encodeur.
Lundi 11 Novembre 2013
Je viens de réaliser les rotules qui font partie du système à ressorts.
Mon premier réducteur vient d'être livré, le rapport de réduction est de 1/50
L'axe de sortie a un diamètre de 25 mm et l'alésage d'entrée 19 mm.
Des disques en aluminium vont servir à réaliser des logements de roulements.
J'attends de recevoir les moteurs pour réaliser les brides intermédiaires qui permettront de les fixer aux réducteurs.
Le projet avance lentement, il est tributaire du rythme des livraisons. !!!!
Vendredi 15 Novembre 2013
Voici les quelques pièces que je viens d'usiner, certaines sont aluminium et d'autres en acier.
Celles en acier sont destinées à être soudées mais pas toutes.
Tous ces éléments vont faire partie du simulateur à part les gabarits.
La plus grosse pièce à un diamètre de 100 mm et la plus petite 50 mm
Mardi le 19 Novembre 2013
Voici les logements de roulements que je viens d'usiner, les roulements ( 25 x 47 x 12 ) vont venir sur l'axe du réducteur, à gauche.
Comme ils prennent de la place sur l'arbre la clavette trop longue doit être remplacée par une plus courte.
A l'extrémité de l'arbre (à droite ) une poulie crantée de 20 dents au pas de 5 mm a été montée, grâce à la courroie elle entraînera l'encodeur.
Les 4 tôles de 4 mm d'épaisseur vont servir à maintenir l'engrenage et la crémaillère....explications la prochaine fois.
Jeudi 12 Décembre 2013
Avec le retard de livraison et mes ennuis de commande en Chine je pense ne pas réaliser de suite le système à crémaillère. Par manque de temps le système à crémaillère se fera donc plus tard. Je vais donc m'atteler à faire deux cames pour les axes des deux réducteurs.
J'ai usiné ces deux cames qui se montent sur l'axe de sortie des réducteurs.
Les alésages des cames ont un diamètre de 25 mm et ceux des deux entretoises aussi.
Les cames ne sont pas tout à fait achevées il y a encore quelques travaux d'usinage à faire ( rainure de clavette, taraudage...etc.. )
Taille de la came : Aluminium 40 x 25 x 165 mm.
Jeudi 19 Décembre 2013
Voici l'usinage au tour de l'adaptateur moteur-réducteur. Diamètres extérieurs 120 mm et 80 mm, alésages intérieurs 28 et 70 mm.
4 taraudages M6 diamètre 100 mm et 4 taraudages M6 diamètre 90 mm....épaisseur de l'adaptateur 12 mm.
L'adaptateur est monté sur le réducteur, normalement le montage du moteur ne devrait causer aucun problème.
Pile poil, tout se monte parfaitement bien, l'arbre du moteur de 19 mm et sa clavette se monte glissant.... voilà c'est fait ....à suivre.
Vendredi 20 Décembre 2013
Bon ben voilà, les rainures de clavette sont faites.
C'est un peu physique mais ça va, la presse peut pousser 3 tonnes.
Dans le Delrin la rainure se fait bien plus facilement que dans l'aluminium.
Dimanche 22 Décembre 2013
J'ai achevé les deux cames.
A la fraiseuse j'ai effectué la découpe avec une fraise scie ( 100 mm de diamètre et de 2 mm d'épaisseur )
J'ai également fait un taraudage M12 pour la fixation de la rotule
Le réducteur est monté sur un socle provisoire.
De ce côté du réducteur une courroie entraîne un encodeur qui donnera la position de référence.
Quant à l'encodeur du moteur il sert à donner la position de la came en fonction du jeu.
Maintenant que tout est bien monté on va pouvoir faire une vidéo.....donc à suivre.
Lundi 23 Décembre2013
Voici la Vidéo-Démo du réducteur + moteur Brushless AC + contrôleur, le tout commandé par la Carte et le Logiciel (SimAlexB ) qu'Alex a réalisés.
Le PID est parfaitement réglé, il n'y a aucune oscillation à la consigne , la position de départ ne bouge pas d'un iota, les mouvements sont rapides et précis.
Le couple est de 120 Nm, au bout de la came de 100 mm la force est 120 Kgf....impressionnant pour un si petit moteur de 750 W.
La vitesse de rotation maxi de la came est de 1 tr/s mais il est possible de la réduire tout en conservant le même couple.
Alex va donc produire une nouvelle carte dédiée spécifiquement à cet ensemble.......
Jeudi 26 Décembre 2013
Cette dernière vidéo montre le fonctionnement du réducteur activé par un jeu.
La came reproduit même les vibrations du moteur du véhicule....pas mal non.
Qu'en dites vous ?
Comme c'est Noël la vidéo a été faite en HD....cliquez sur Settings et choisissez qualité 1080p.
PS: En réécoutant la vidéo il me semble que je dis ...je vais réduire le prix....au lieu de réduire le bruit ..désolé mais c'est ma nature !!!
Jeudi 9 Décembre 2014
Alex a finalisé la carte électronique spécifique pour la commande des moteurs brushless AC associés à leur contrôleur.
Cette carte est destinée qu'à un seul moteur, pour le 3DOF il faudra donc 3 cartes identiques.
A droite de l'image ce n'est pas le contrôleur AC mais tout simplement l'alimentation de la carte.
Cette alimentation convient pour plusieurs cartes, 6 cartes et plus.
Suite au retard pris sur ce projet le simulateur 3 DOF sera réalisé avant le 2 DOF
A Suivre...
Lundi 20 Janvier 2014
Alex vient de terminer les 3 cartes spécifiques aux moteurs AC pour le 3 DOF.
Une nouvelle commande de réducteur et moteurs + contrôleurs a été faite, on attend la livraison.
Actuellement il se penche sur une nouvelle carte pour moteur d' EG plus abordable au niveau prix que la carte universelle.
Le kit 2 DOF se composera de : 1 Carte pour 2 moteurs + 1 convertisseur USB + le logiciel
A suivre....
Vendredi 24 Janvier 2014
Voici les 3 cartes de commande qui se connectent sur les 3 contrôleurs des moteurs brushless AC.
Les tests sont concluants, tout fonctionne parfaitement bien, Alex a bien bossé.
Il est temps que je retrouve mon atelier afin de poursuivre la construction du simulateur 3 DOF.
La livraison du troisième réducteur est en cours, par contre j'attends toujours le troisième moteur+contrôleur.
Lundi 27 Janvier 2014
Alex vient de réaliser une nouvelle carte spécialement étudiée pour commander la carte Sabertooth.
Cette carte a deux sorties et son prix de revient est bien plus abordable que celui de la carte universelle. Pour le moment c'est un prototype car il faut encore la tester. Vous en saurez un peu plus d'ici quelques jours.
A Suivre...
Très prochainement Alex va tester la nouvelle carte dédiée à la carte Sabertooth ( moteurs d' EG ), le prix à la baisse du nouveau Kit ( carte + logiciel ) sera alors fixé.
Bien sûr les caractéristiques de la carte seront publiées dans la foulée.
Ceux qui sont intéressés par ce Kit pourront me contacter.
Mercredi 5 Février 2014
Bon ben voilà, je suis de nouveau en Alsace, je retrouve mon atelier que j'ai abandonné depuis plus d' un mois
Je suis allé chez mon fournisseur d'alu pour acheter une barre pleine de 40 x 25 ( longueur 1 m ) afin de faire 4 autres cames.
Je vous rappelle que le simulateur 3 DOF est actionné par 3 moteurs et 3 réducteurs. Chaque réducteur aura 2 cames, donc 6 au total.
Voilà, les machines ont repris du service.
Je suis en train d'usiner 4 nouvelles cames identiques aux 2 premières.
Une poulie de ce type va prendre place sur chaque axe des 3 réducteurs.
Pour pouvoir la monter un alésage de 25 mm doit être usiné ainsi qu'une rainure de clavette.
Dans la foulée Alex et moi nous avons dessiné sur un panneau la structure du socle à l'échelle 1 ainsi que la structure mobile.
Aujourd'hui Alex s'est occupé à commander les longueurs des profilés acier nécessaires à cette construction.
Je pense que demain on va pouvoir découper toutes les pièces dans le but de faire effectuer les soudures.
Jeudi 6 Février 2014
Voici les 6 cames, elles sont prêtes pour être montées.
Il est important que les rainures de clavette correspondent parfaitement sur le même couple de came.
La solution était de faire la rainure sur une came puis de la prendre comme gabarit pour effectuer la rainure sur la seconde came.
Des deux axes sont écartés de 100 mm ( axe réducteur, axe taraudage . )
Les 3 poulies sont également achevées ainsi que les 3 entretoises.....il en manque une sur la photo.
Samedi 8 Février 2014
Voici l'un des 3 réducteurs qui se positionne sur la structure du socle.
Sur l'axe traversant du réducteur sont montées deux cames ainsi qu'une poulie.
La poulie donnera la position de départ de la came ( position horizontale ) grâce à une courroie qui entraîne la poulie de l'encodeur situé au pied du réducteur.
Vendredi 14 Février 2014
Voici le support d'un réducteur, il est en aluminium anodisé, les trous sont percés pour sa fixation ainsi que ceux de l'encodeur sur la face verticale.
Le gros trou central permet le passage du câblage du moteur brushless.
Trois pièces identiques sont faites.
Les trois encodeurs qui déterminent la position de départ de chaque came sont à présent achevés.
Il me reste à monter les réducteurs et les encodeurs sur leurs supports respectifs.
Le réducteur est monté sur son support, tous les jeux sont fonctionnels.
Sur la seconde photo la courroie ne semble pas tendue, c'est normal, je n'ai pas serré les vis de fixation du réducteur.
La prochaine étape sera le montage de cet ensemble sur le socle du simulateur.
Cette pièce est une bielle qui se fixera sur les 2 cames du réducteur.
Voici en détail le montage de la rotule M12, pour le 3 DOF trois bielles identiques sont nécessaires.
Dimanche 16 Février 2014
Voici la structure du socle du simulateur, les supports des réducteurs sont positionnés très exactement.
Sur cette structure métallique viendra se fixer un panneau de contreplaqué antidérapant de 18 mm.
Les supports des réducteurs reposeront sur cette plaque de contreplaqué et seront vissés sur la structure métallique et sur le panneau.
Lundi 17 Fevrier 2014
Je viens de fixer la bielle sur les 2 cames, sur le haut de la pièce vous pouvez voir un cardan.
Vu les angles d'inclinaison de la structure mobile +/- 20° ce cardan remplace avantageusement une rotule dont les angles sont limités à +/-13°.
Comme il faisait très beau je suis allé en Allemagne ( à 20 km ) pour me faire découper les plaques de contreplaqué antidérapant de 18 mm d'épaisseur.
Maintenant j'ai le matos qu'il me faut pour pouvoir poursuivre l'assemblage.
Le panneau de contreplaqué antidérapant est à présent fixé sur la structure métallique.
Les 3 supports des réducteurs le sont aussi grâce à 6 Vis M6 ....3 dans l'acier et 3 dans le contreplaqué avec des écrous à frapper.
Dès que je peux je monte toute la mécanique du simulateur afin de vérifier si tout fonctionne comme je le souhaite.
Puis il faudra tout démonter pour peindre les parties en acier. !!!!!
Vendredi 21 Février 2014
J'avais commandé 6 rotules M12 et sur ces 6 une avait un filetage à gauche, il m'était donc impossible de monter la troisième biellettes. Je sais que beaucoup d'entre vous sont impatients de voir l'évolution du simulateur.
N'ayant pas encore reçu ma rotule M12 j'ai quand même fait une photo du montage avec 2 biellettes.
Demain je devrais recevoir cette rotule, ça me permettra de continuer la construction.
C'était assez casse- gueule de faire cette photo !!!
Tout est monté sur cardans et rotules et sans la troisième attache ça part dans tous les sens.
Je suis un peu frustré de ne pas pouvoir monter la troisième biellette....et c'est justement la dernière rotule à monter qui avait un filetage à gauche....les boules !!!
Il faudrait prendre l'habitude de commander une pièce en plus que nécessaire...mais bon ça a un coût !!!
Voilà , en cherchant bien dans mes armoires j'ai trouvé une rotule M12....je suis vraiment nul !!!!
Aussitôt trouvée, aussitôt montée.
Je suis très satisfait du montage tout est parfaitement parallèle au socle, la vérification a été faite au niveau à bulle.
Comme j'ai réduit la taille de la came de 100 à 80 mm les angles d'inclinaison se sont réduits également aux alentours de +/- 18° .
Maintenant Alex doit brancher toute l'électronique.
C'est tout le câblage, il manque juste encore la connexion de l'encodeur de la position de départ.
( position haute )
( inclinaison vers l'avant )
( inclinaison vers la gauche )
( position basse )
Entre la position basse et la position haute le déplacement est de 160 mm.
Si je vous dis que ça déménage......vous pouvez me croire.
Demain je fais la vidéo si bien sûr ça vous intéresse !!!
Mardi 25 Février 2014
Je vous avais promis une vidéo, la voici.
Alex a vraiment fait du très bon boulot, tant en électronique qu'en logiciel, tout le mérite lui revient
Le papa est très fier de de son fils.
Samedi 1 Mars 2014
Le siège est fixé, j'ai fait en sorte que le centre de gravité de la structure mobile ( complète + le pilote ) soit positionné pour que les 3 moteurs aient la même charge à déplacer.
C'est le coffret qui va contenir toute l'électronique ainsi que les contrôleurs, je l'ai réalisé en médium de 10 mm il sera peint de la même la couleur que le socle.
Ne vous inquiétez pas il y aura des ouvertures pour que le refroidissement des contrôleurs soit assuré.
Comme il est placé ça sera sa position définitive, je veux à tout prix dissimuler tous les câbles.
Pour continuer à suivre ce projet veuillez vous rendre à l'article " Suite Simulateur 3 DOF "
