Volet automatique, choix du moteur

[invited2dbaf38]

Bonjour à tous, je vais réaliser un volet automatique avec plusieurs capteurs et autre commande automatique. Surce domaine là je n'ai pas de problèmes, j'ai déjà tous mes programmes de réalisés.

Toutefois j'ai un petit problème sur le moteur à utiliser.

J'ai mon volet qui fait environ 10kg. Il fait une longueur de 60 cm et parcoure donc 1.18m (le demi-tour) en 7.5sec Il parcoure donc 15sec pour un tour soit une vitesse de 4tour/min.
Il me faut donc une puissance de 25w car j'ai 100N sur une distance de 60cm soit 60N.m
Donc P=C*W=60*0.42=25W car 4t/min=0.42rad/s

Je vais donc utiliser un moteur électrique à courant continu, un reducteur et une vis sans fin.

Je vais prendre un moteur à 8000tour/min.

J'utilise un réducteur à 4 étages avec des roues 3 fois plus grosses que les pignon soit une réduction de 3^4=81.
J'ai donc une vitesse de sortie de réducteur d'environ 100tour/min.

Ma vis sans fin a un rapport de réduction de 1/20 soit une vitesse de sortie de 5t/min.
C'est en corcordance avec mes objectifs de 4-5t/min au volet.

La vis sans fin a un rendement de 0.3 et pour un reducteur il y a environ 0.8 de rendement par étage soit environ 0.4 de rendement dans le réducteur.
J'ai donc un rendement total de 0.3*0.4=0.12

Il me faut environ 200W de sortie au moteur.

J'en ai donc conclut si mes calculs sont juste qu'il me faut un moteur à courant continu de sortie de 8000t/min et de 200W.



Mais je ne trouve pas de moteur sur internet avec ces caractéristiques, en connaissez-vous ? D'abord est-ce vraiment ce moteur qu'il me faut ? Mon professeur m'a dit que c'était adécquat.
Par contre faut-il rajouter un peu de puissance à cause du vent non ? Mais à quel ordre de grandeur ?

Merci d'avance pour votre aide
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[invited2dbaf38]

Quelqu'un aurait-il une idée ?

Mes calculs sont-ils au moins juste ?

Merci encore

Bonne soirée

[gienas]

Bonjour lyon90 et tout le groupe

Ceci n'est pas une réponse, mais une préparation en vue d'un déplacement depuis le forum des projets électronique, où il n'a pas sa place, vers celui de technologie, probablement le plus adapté.

En tête de page, figure un épinglé, qui détaille les critères que doit remplir le fil, pour pouvoir être ouvert. Cet épinglé est, comme son nom l'indique, à lire impérativement avant d'y poster.

[Zozo_MP]

Je vais donc utiliser un moteur électrique à courant continu, un reducteur et une vis sans fin.

Mais je ne trouve pas de moteur sur internet avec ces caractéristiques, en connaissez-vous ?

Bonjour

Regardez chez Prud'homme transmissions http://www.prudhomme-trans.com/ .

Si mécano41 passe par là, il vous donnera sûrement d'autres adresses.

Cordialement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite76532345]

Bonjour lyon90
Je pense que tu devrais regarder chez le constructeur "SOMFY" pour trouver un ensemble "de série" directement adaptable sur ton volet, alimenté en 220 secteur, garanti, à priori moins cher que ta réalisation complète.
Avis purement personnel.
A+

[invited2dbaf38]

Merci pour vos réponses, et désolé pour l'avoir mis au mauvais endroit... je suis confus.

Pour répondre à papykiwi, je veux et je dois réaliser cette réalisation complète. C'est pourquoi un ensemble de série n'est pas vraiment envisageable. Il me faudrait ce moteur, puis après il va falloir que je trouve les bonnes roues dentées... ça va pas être évident.

en tout cas merci pour vos réponses.

[mécano41]

Bonjour,

Bien que ce soit détaillé, je ne comprends pas tout.

- s'agit-il bien d'un volet dit "roulant", c'est à dire un panneau articulé vertical qui s'enroule sur un tambour?

- si oui : tu donnes bien sa masse (10 kg) mais il faudrait connaître le diamètre du tambour pour calculer plutôt en partant du couple.

- la longueur 60 cm est-elle bien la longueur à enrouler sur le tambour? (je ne comprends pas : "1,18 m (le demi-tour)..."

- je ne vois pas pourquoi tu te fixes, a priori, une vitesse de 8000 tr/min alors que tu veux 4 tr/min à la sortie

Donne-nous quelques précisions.

Cordialement

EDIT : comme il y a certainement plusieurs tours de tambour, il faudrait aussi l'épaisseur du volet

[invited2dbaf38]

Non en faite c'est un volet traditionnel. Ceux que l'on ouvre à la main et qui font un demi-tour pour s'appuyer contre le mur.

Désolé de m'être mal exprimé.

Le demi-tour fait bel et bien 1.88m, et il me faudrait 8000tr/min en sortie du moteur pour avoir après les reducteurs et la vis sans fin une vitesse de 4tour/min.

[mécano41]

Là, c'est différent.

Déjà, l'effort à prendre en compte n'est pas le poids du volet de masse 10 kg. Il faut connaître ou calculer les réactions au niveau des articulations du volet et en déduire un couple de frottement. Le problème est que ce n'est pareil si les articulations ont été équipées de bagues et de rondelles en bronze et graissées ou si ce sont des gonds en ferraille lubrifiés par la rouille !

De plus, je pense qu'il serait judicieux que le volet s'ouvre, même par grand vent. Il faudra donc évaluer un effort en fonction de sa surface.

Il faudrait théoriquement calculer aussi le couple nécessaire pour accélérer et ralentir le volet mais vu le temps d'ouverture assez long, ce devrait être négligeable.

Autre chose : apparemment, tu envisages de commander cela directement au niveau de l'axe. Cela risque de nécessiter une mécanique assez volumineuse car les efforts sont importants à cet endroit. En plus, un système roue/vis de 1/20 est réversible, si le volet bat (vent...) cela va être mauvais au niveau des jeux de toute la chaîne cinématique . C'est pour cette raison que les portails sont commandés par des bras pivotants (quand ce n'est pas un système à vérins), ce qui permet de déporter la mécanique volumineuse. Difficile à envisager pour un volet...

Il faut penser également à deux points :

- qu'est-ce qui maintient le volet en position fermée et en position ouverte?
- comment fait-on pour éviter que le volet arrive en butée dans un sens ou dans l'autre et que l'effort devienne trop important pour la chaîne cinématique? (limiteur de couple?...). Il ne faut pas trop compter sur les capteurs pour s'arrêter avec précision, en raison du jeu dans la mécanique, en plus, il faudra peut-être un frein au moteur et cela devient compliqué (attention, ce n'est pas une machine, il faut que ce soit rustique!)

Je ne sais pas ce qui se fait dans le commerce, dans ce domaine mais, même si tu veux le faire toi-même, je pense qu'il serait bon d'y jeter un coup d'oeil.

Si quelqu'un d'autre a un avis sur la question...

Cordialement

[invited2dbaf38]

Merci mecano41 pour toutes vos précisions.

toutefois je fais ce projet dans le cadre des PPE des terminales et il ne faut pas trop rentrer dans les détails.
L'année dernière nous avions déjà fait un volet semblable mais beaucoup plus petit et sans calcul de vitesse ou autre. Nous avons eu de la chance sur le moteur.

Cette année nous voulons en créer un plus volumineu et nous envisageons de les piloteer à distance via un pc et d'améliorer nos programmes avec un crochet sur le volet.

C'est pourquoi j'avais fait cette étude d'avant-projet pour essayer de voir quel moteur pourrait-être utilisé.
Le problème, c'est que je n'ai jamais vu les couple de frottement, voir les articulations ou encore les gonds... nous n'avons aucune connaissance à ce sujet.
C'est pourquoi j'avais fait une étude relativement simple où je pensais que mon volet pourrait s'ouvrir à peu près normalement.

Mais si on doit vraiment utiliser les calculs que vous dîtes, pourriez vous être un peu plus précis pour les calculer ?

Merci encore pour votre aide

Bonne soirée.

[mécano41]

Bonsoir,

Je pensais qu'il s'agissait d'une réalisation personnelle. Si c'est dans le cadre des études, c'est différent ; il faut séparer ce qui fait partie de ce travail et ce qui n'en fait pas partie. Si les calculs de frottement et de prise au vent sont hors programme, je peux te les faire ici. Pour le reste, on pourra t'aider mais pas le faire pour toi.

En faisant une hypothèse :

- 2 gonds de diamètre 15 mm et couronne d'appui de diamètre moyen 25mm
- un espacement des gonds de 600 mm et une distance des gonds au centre de gravité de la masse du volet (10 kg) de 310 mm
- un mauvais coefficient de frottement : 0,25

cela donne :

- effort horizontal sur chaque gond : 100 . 310 / 600 = 52 N
- couple de frottement correspondant : 52 . 0,25 . 0,015/2 = 0,0975 N.m
- effort vertical sur le gond d'appui : 100 N
- couple correspondant : 100 . 0,25 . 0,025/2 = 0,3125 N.m
- soit pour les deux gonds et l'appui : 0,0975 . 2 + 0,3125 = 0,51 N.m

Si l'on ne prend en compte aucune autre sollicitation, cela donne avec Vmax = 0,42 rad/s environ 0,22 watts ce qui est presque négligeable et ne changera pas beaucoup si les gonds sont différents.

Si tu prends en compte le vent, avec un volet de 60 cm x 80 cm et un vent de 20 m/s cela donne environ 150 N au milieu du panneau, soit un couple supplémentaire de 150 . 0,31 = 46,5 Nm

La puissance brute passe à (46,5 + 0,51) . 0,42 = environ 20 W (soit à peu près ce que tu avais prévu) en majorant, comme tu l'avais fait, pour tenir compte des rendements des étages de réduction. Si les pignons sont corrects et graissés, tu peux prendre un meilleur rendement (0,9 pour les pignons droits et 0,6 pour le roue/vis). Pense à revérifier ensuite que ton ensemble réducteur est suffisamment dimensionné pour tenir en cas de blocage du volet car comme tu as majoré par excès pour être sûr que cela fonctionne, l'effort fourni peut devenir plus important si les rendements sont meilleurs que ceux que tu as prévu. Regarde également s'il n'est pas plus intéressant de faire tourner ton moteur moins vite et diminuer la réduction totale. Cela dépend aussi du mode d'alimentation du moteur.

Cordialement

[invited2dbaf38]

Bonsoir,

désolé de ne répondre que maintenant mais j'ai eu des problèmes avec Internet et je viens tout juste de le récuperer. Je tiens tout d'abord à vous remercier pour votre aide, merci encore.


J'ai trouvé tous les composants qu'il me faut, toutefois il y a juste une chose qui me manque : une roue vis sans fin de rapport de réduction entre 1/20 et 1/25 avec un taraudage de 6mm. J'ai un axe de 6mm et il faut que je mette cette vis sans fin.

Je n'arrive pas du tout à mettre la main sur cette vis sans fin, peut-être auriez vous une idée ?

Merci encore pour votre aide

Bonne soirée.

[mécano41]

Bonjour,

Regarde là si tu trouves quelque chose d'approchant. Tu ne trouveras pas, dans le commerce, une vis avec un trou taraudé car cela n'est pas suffisament précis en mécanique "standard".


http://www.hpceurope.com/vfrnw/index.php

http://prudhomme.richfx.com/catalog_.../CDFrench2005/ (ici il faut s'inscrire mais c'est sans aucun engagement de ta part)

Cordialement

[invited2dbaf38]

Bonsoir,

j'ai trouvé sur hpceurope une roue de module 0.5mm avec 30 dents et un alésage de 6mm. Toutefois je ne trouve pas de vis où je peux mettre mon arbre de 6mm.


Auriez vous une petite idée où je pourrais la trouver ? Tout comme une roue avec un nombre de dent entre 20 et 25 et un alésage de 6mm ?

Merci d'avance

[mécano41]

Bonjour,

Attention, tu parles de module 0,5. En fonction de ce qui a été dit plus haut, vent, choc...cela ne tiendra pas. Regarde seulement ce que cela donne si tu appuies avec 1 N sur ton volet à 600 mm de l'axe. Le pignon fait 30 . 0,5 = 15 mm de diamètre primitif soit R = 7,5 mm. Tu auras sur la dent : 1 . 600 / 7,5 = 80 N pour 1 N.

Pour les éléments du commerce : on trouve rarement exactement ce que l'on souhaite. Si tu as un arbre de diamètre imposé et que tu ne veux pas faire fabriquer des engrenages spéciaux, il n'y a qu'une solution : faire faire des pièces intermédiaires. De toutes façons, il n'est pas sûr que l'arbre de ton moteur puise subir les efforts que lui impose la vis (effort radial et effort axial), dans ce cas, il faut faire un arbre intermédiaire etc...

Cordialement

[invited2dbaf38]

Merci pour toutes vos réponses,

j'ai trouvé à peu près ce qui me convenait. Toutefois j'aimerais savoir quelque chose. Quelle est la formule reliant la vitesse du vent, avec la force sur un volet d'une dimension quelconque (la longueur du volet doit compter je présume).

Merci encore et joyeux Noël !

[mécano41]

Bonjour,

Pour ton volet rectangulaire hauteur h, longueur L, lorsqu'il est perpendiculaire au vent :



Cx = 1,16 pour un rapport h/L de 1
Cx = 1,2 pour un rapport h/L de 5
Cx = 1,5 pour un rapport h/L de 20
Cx = 1,9 pour un rapport h/L infini
F = force sur la plaque en N
= masse volumique de l'air 1,293 kg/
S = surface de la plaque h.L en m²
V = vitesse du vent en m/s

Pour ton volet articulé, la force F s'exerce au centre du panneau donc à L/2 de l'axe.

Cordialement

[invited2dbaf38]

Merci, il me faudrait environ 250 N pour un vent de 100 km/h, un volet de hauteur 0.8m et de longueur 0.6m.
Il faut rajouter 50 N car mon volet fait 5kg.

Il me faut donc un couple de 180 Nm ?? !!!! car couple= longueur*force = 0.6*300N.

En puissance, il me faut P=C*W= 180*0.31rad/s = 56 W (0.31rad/s =3t/min)

Mes calculs sont-ils bons ?

J'avais vu un moteur à 30euros avec un couple de sortie du moteur de 92mN.m et de vitesse 8311t/min et puissance 157W, à la sortie du système j'avais Pu=20W; Couple d'environ de 55N.m et une vitesse de 3t/min.

Du coup avec le vent, il faut que je retrouve un moteur, connaisseriez vous
un moteur capable de faire fonctionner mon volet. Il ne faut pas tenir compte du calcul des gons etc...

Merci encore

[mécano41]

Bonjour,

F = 0,5 . 1,17 . 1,293 . 0,48 . (27,78)² = 280 N

Comme je te l'avais expliqué précédemment, le poids du volet ne s'ajoute pas ; il intervient dans le calcul des frottements. Mais comme il ne t'est pas demandé d'en tenir compte... Normalement, la masse du volet intervient dans le calcul de l'effort nécessaire pour accélérer, mais apparemment tu n'as pas à en tenir compte non plus...

Comme je te l'ai dit dans le message précédent, cet effort, dû à la poussée du vent, s'applique au centre du volet, donc à 300 mm de l'axe et non pas à 600 mm comme tu l'as écrit ; le couple est donc :

C = 280 . 0,300 = 84 Nm à l'axe de rotation du volet

avec une vitesse de 0,314 rad/s, cela donne une puissance maximale nécessaire en sortie de réducteur de : P = 84 . 0,314 = 27 W mais la puissance ne t'indiquera pas grand chose pour le choix d'un ensemble motoréducteur de ce type. Il faut définir ton ensemble en partant de la vitesse et du couple nécessaire, à cette vitesse, en sortie de réducteur. Il est probable que tu vas devoir choisir, comme tu l'avais dit, un dernier étage de réduction à roue/vis, séparé et précédé d'un motoréducteur.

Si tu restes à 1/25 de réduction de ce dernier étage, il te faut un motoréducteur capable de fournir environ 84/25 = 3,36 Nm soit en tenant compte du rendement roue/vis, entre 5 et 6 Nm à : 3 . 25 = 75 tours par minute.

Tu peux essayer chez MDP (pour l'instant, le site à l'air d'être en maintenance - essaie plus tard ou téléphone en demandant un technicien) :

http://www.mdpmotor.com/v2/frameset/f_gamme.html voir "catalogue dynamique"

Cordialement

[invited2dbaf38]

Bonjour,

merci infiniment pour votre aide, en gros je dois retrouver un autre moteur, car celui que j'avais n'est plus adapté non ?

A la base j'avais pensé prendre un reducteur à engrenages, j'avais 4 étages de reduction où le rapport roue/pignon etait de 1/3. J'avais donc un rapport de reduction de 1/81. Avec un moteur d'envion 8311tr/min j'avais donc 102tour/min, puis avec la roue vis sans fin qui a un rapport de 1/30 j'avais environ 3.4 tour/min. J'avais une puissance du moteur de 157W et j'avais environ 20W de sortie du système avec tous les rendements (envion 0.8 par étage pour les engrenages et 0.3 pour la vis sans fin).

Mais j'ai un question. On a la formule P=C*w comme w est environ 2000fois moins important qu'au moteur, le couple devrait être multiplié par 2000 non ? J'ai un couple de sortie de 0.092Nm au moteur je devrais donc avoir enviorn 200Nm ?
Mais pourtant quand je fait C=P/w à la fin c'est à dire 20/0.314 je n'ai que 63 Nm. Comment ce fait-il ?

[mécano41]

Je ne sais pas laquelle des données est fausse mais, si tu considères à l'entrée, une vitesse de 8311 tours/min soit 870,32 rad/s et un couple à cette vitesse de 0,092 Nm, la puissance de ce moteur est :

P = 0,092 . 870,32 = 80 W (et non 157 W)

soit avec les rendements choisis (rendement global = 0,12288) :

P = 80 . 0,12288 = 9,83 W à la sortie des réducteurs (rapport global de réduction = 1/2430) à 8311 / 2430 = 3,42 tours/min ou 0,358 rad/s et avec un couple de 0,092 . 2430 . 0,12288 = 27 Nm

Si c'est la puissance 157 W qui est bonne, le couple de sortie du moteur est :

C = 157 / 870,32 = 0,18 Nm (et non 0,092 Nm) auquel cas tu auras un couple en sortie des réducteurs de :

C = 0,18 . 2430 . 0,12288 = 53,74 Nm toujours à une vitesse de 3,42 tours/min ou 0,358 rad/s et une puissance utile P = 53,74 . 0,358 = 19,23 W qui correspond bien à 19,23 / 0,12288 = 157 W à l'entrée

Même si le deuxième cas est le bon, le moteur n'est pas suffisant (pour un vent de 100 km/h).

Cordialement

[invited2dbaf38]

Oui effectivement, je n'avais pas vu que l'une des deux données est fausse, pourtant ce sont les données du constructeur...
http://www.radiospares.fr/cgi-bin/bv...cape&Nr=avl:f1

En tout cas si la puissance est de 157W et si on ne tient pas en compte le vent, le moteur pourrait faire l'affaire ?

Merci encore

[mécano41]

J'ai fait un petit bout de calcul en partant des données de la "Data sheet" en anglais de ton moteur. Ils se sont plantés en indiquant que 157 W est la puissance au point de rendement maximal (at maximum efficiency). En fait, la puissance à ce point est de 80 W et la puissance de 157 W est la puissance maximale (parabole dont le sommet est situé à un couple égal à la moitié du couple de blocage (stall torque). Comme la caractéristique vitesse/couple est une droite, tu auras donc une vitesse de 9778/2=4889 tr/min si tu tires la puissance maxi. Donc si tu travailles à tension d'alimentation constante (et donc que si tu ne fixes pas la vitesse), le moteur va ralentir mais son couple va augmenter. tu auras le couple nécessaire (pour le vent prévu) un peu avant le point de puissance maxi.

A mon avis, il serait bon que tu traces les courbes caractéristiques de ce moteur pour vérifier les points de fonctionnement mais ... peut-être l'as tu déjà fait.

Cordialement

[invited2dbaf38]

Effectivement, il y avait donc bel et bien un problème dans les caractéristiques du moteur.

En gros à 12V et 10.82A, le moteur tourne a 8311tr/min, le couple est de 92mN.m et la puissance est de 80W.

Pour avoir une puissance de 157W, j'aurais un couple de 307mN.m (stall torque/2 soit 614/2) et une vitesse de 9778/2= 4889tr/min. Pourquoi prend ton 9778 et non pas 8311 ? Pour avoir cette puissance, il faut donc l'alimenter en 12V mais avec combien d'ampères ?

Par contre je ne vois pas comment je pourrais tracer les courbes caractéristiques de ce moteur, il y a trop peu de valeurs non ?

Merci encore pour votre aide

[invited2dbaf38]

En supposant que j'ai 4889 tr/min et une puissance de 157W, je prend 3etages de réduction pour mes engrenages avec un rapport roue/pignon de 1/4, j'ai donc 1/64; puis une roue vis sans fin de 1/25, j'ai a la fin 3.04tr/min et 24W, soit un couple de 76N.m, ça ne sera pas suffisant pour un vent de 100Km/h, mais bon...

En tout cas je ne savais pas que la puissance maximale était situé avec un couple égal à la moitié du couple de blocage.

[mécano41]

Ci-joint, une récap. de ce qu'il faut faire pour tracer les caractéristiques. Ensuite tu peux avoir rapidement les valeurs pour un point de fonctionnement choisi.

Attention ! mon croquis ne correspond à aucune valeur, c'est juste un principe.

Les caractéristisques 8371 tr/min, 92.13 mNm, 10,82 A et 80 W correspondent au point de fonctionnement "à rendement maxi" (sommet courbe verte)

A toi de jouer !

Cordialement

[invited2dbaf38]

Je vais voir ce que je peux faire alors dès que la pièce jointe peut être téléchargé.

Par contre j'aimerais avoir une petite précision sur un point.
Je ne prend pas en compte le vent là : si mon volet fait 5Kg et une longueur de 0.6m, le couple est 50N*0.6m ou 50N*0.3m. En gros est ce que l'on prend toute la longueur où comme pour le vent, on prend juste le milieu ?

[mécano41]

Si tu ne prends en compte, ni le vent, ni les frottements, ni l'accélération, il n'y a aucun effort! Comme je te l'ai dit, le poids est repris verticalement par l'un des gonds et le moment de basculement du volet est repris par les deux gonds. Si l'on doit produire un effort, c'est parce que cela frotte mais comme il est dit de ne pas en tenir compte... Le seul effort qui resterait, mais tu n'en a pas parlé, c'est si l'on veut un effort de plaquage du volet en fin de fermeture ou d'ouverture.

[invited2dbaf38]

D'accord, pourtant il faut bien une puissance minimal pour pouvoir faire tourner le volet non ? Car du coup, comme je ne suis pas obligé de gérer le vent vu que c'est une maquette, je pourrais prendre le moteur avec 8311tr/min, 80W et avoir en sortit : 10W et un couple de 30N.m pour une vitesse de 3tr/min et le volet s'ouvrira quand même ?

Quelle est la formule des frottements et de l'accéleration ?

Je suis en train de faire les courbes, je vous dirais mes résultats dès que possible.

Merci encore

[invited2dbaf38]

Je viens de tracer les courbes, j'ai donc pour la puissance maximale à 157W :
-une vitesse de 4889tr/min
-une alimentation de 12V
-une intensité de 6.35A.
-un couple de 307mN.m
Avec le système, j'ai en sortit du système : 3tr/min; 24W et un couple de 76N.m.
Pour un vent de 100km/h, il faut un couple de 84N.m, ce n'est donc pas suffisant en théorie, mais je pense que celà peut suffir en pratique, le moteur sera peut être en surchauffe. De toute façon, comme je l'ai dit c'est une maquette, je ne pourrais pas faire un vent de 100km/h donc je ne pourrais pas le tester en "grandeur nature".

Je peux donc prendre ce moteur, non ?

En tout cas merci pour tout