Électro-aimants sur un stepper pour un projet.

[invite93fff6d1]

Bonjour à tous. Je suis nouveau ici, et c'est pour poser une question sur un certain projet mené. Je suis évalué en classe de terminale SI sur la réalisation d'un stepper où il serait possible de régler l'intensité de l'effort. Après plusieurs recherches, la solution que j'ai retenu c'est l'introduction d'électro-aimants pour modifier l'intensité de faible à plus élevé en émettant une impulsion électrique. Cependant, bien que j'ai cherché à me renseigner sur cet objet je ne m'y connais pas trop, et je ne suis pas certain que ce projet soit vraiment réalisable sur un petit objet tel qu'un stepper. Alors mes questions sont les suivantes, est vraiment possible ? Et si oui, qu'aurais-je besoin pour mener à bien ce projet et où je pourrais l'insérer dans mon stepper ? Je remercie toutes personnes qui auront la gentillesse de m'aider.
-----

[gienas]

Bonjour Esccanor123 et tout le groupe

Bienvenue sur le forum.

... sur la réalisation d'un steppes ... la solution que j'ai retenu c'est l'introduction d'électro-aimants pour modifier l'intensité de faible à plus élevé en émettant une impulsion électrique ...

Pour apporter le moindre indice, il faut déjà comprendre de quoi il est question. À quoi ça sert. Comment c’est supposé fonctionner ...

Pour commencer: c’est quoi un stepper?

Comme on ne peut raisonnablement que donner des indices, que tu devras exploiter, un croquis, dessin d’ensemble, explicatif ... seraient des preuves que tu as déjà réfléchi à ton sujet.

Les bobines (en général) étant le siège de certains effets inattendus, les cadences (dont on ne sait rien) sont à prendre en compte car elles sont très limitées.

À toi la main.

[f6bes]

Bjr,
C'est y ça...un stepper ?
https://www.google.com/search?source...VcQ7Al6BAgCEDE
Je ne vois pas pas trés bien ce que va pouvoir faire...un électro aimant là dedans ?
Je verrais plus tot un "durcissement " des ressorts (ou autres)
Que fera ton...impulsion sur le mécanisme lui meme ?
Bonne journée

[invite93fff6d1]

Bonjour et merci Gienas. Le stepper est un petit appareil de musculation reproduisant le mouvement d'une montée et descente de marche. Elle permet de travailler les cuisses, le fessier et tout autre partie du corps, elle affine surtout tout le bas du corps. C'est un appareil très utile dû à sa taille, sa mobilité, et sa praticité.

J'avais un schéma complet du stepper fait par Solidworks.
Puis je sais qu'un schéma de principe m'est demandé, mais comme je ne sais pas comment procéder avec un électro-aimant je ne peux le commencer.
Et lorsque vous me parlez de cadence pour les bobines, vous faites référence à quoi précisément ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite93fff6d1]

Bonjour. Oui c'est bien ça un stepper. En me renseignant sur les électro-aimants j'ai vu qu'en émettant une certaine intensité de courant cela pouvait amplifier la dureté d'un effort, voir la diminuer avec une intensité plus faible. D'ailleurs, ce principe est déjà utilisé sur les vélos d'appartement je crois. Et j'ai besoin que la dureté de mon stepper pour effectuer les mouvements varies à la volonté de son utilisateur, pas qu'il soit fixe, et avec un ressort je ne vois pas comment y procéder pour la changer.

[f6bes]

Remoi,
Dans un vélo d'appartement il n'y a pas d 'électroaimant.
Le principe c'est de faire tourner un générateur qui débite sur des charges plus ou moins élevées.
C'est ces charges plus ou moins élevées qui imposent (ou non) un effort supplémentaire.
Ca peut aussi etre un frein mécanique plus ou moins serrés.
Pour augmenter ou diminuer ta force d'action, le plus simple serait le frein graduel.
Encore faudrai til savoir comment l'adapter à ton modéle !
Des steppers il y en a de toutes sortes et conception.

Bonne journée

[invite93fff6d1]

Un frein graduel ne permet pas juste de réduire la vitesse afin de s'arrêter ?
Et ce générateur je ne pourrais pas l'utiliser pour mon stepper ?

Et pour les vélos d'appartement j'ai vu que certains possèdent un système a résistance magnétique pour ajuster l'intensité. Sur un site, «https://www.dknstore.com/blog/system...-par-dkn--n29» ils parlent d'un certain système appelé «EMS» pour l'un des vélos qui disposent ces fameux Électro-aimants, je vous envoie le texte « Qu’est-ce que l’électronique magnétique système ?

Système EMS (électronique magnétique système) M-Force : Rapide et précis, ce système premium utilise des électro-aimants fixés pour créer la résistance. L'ordinateur contrôle la résistance magnétique en ajustant le courant transmis aux électro-aimants. Sans éléments mobiles, l'ordinateur peut régler la variation plus rapidement qu'un système mécanique tout en produisant une courbe de résistance plus stable.»

J'ai aussi vu un post sur ce site d'une personne voulant construire ce type de vélo d'appartement «https://forums.futura-sciences.com/b...gnetique.html»
Merci de l'attention que vous m'accordez.

[Jeryko]

Bonsoir,

Je ne vois que 2 possibilités, comme f6bes.

Electrique : principe de freinage électrique, comme sur certains véhicules ou plus simplement des moteurs électriques.
(consommer l'énergie restituée par un générateur qui restitue l'énergie cinétique du véhicule)
Au lieu d'avoir une charge fixe, on pourrait imaginer un générateur plus ou moins "excité" par un courant variable.
Ce qui revient au même car si le générateur doit fournir plus, il sera plus aussi plus difficile à entrainer.

Mécanique : frein à disque ou autre; ... avec éventuellement régulateur centrifuge ?

Avec des électroaimants ? Je ne le sens pas du tout mais ... je suis loin de tout connaitre ?

[omega.067]

hello
il serait quand même utile, d'avoir soit une photo de l'engin, ou ses coordonnées qu'on puisse se faire une idée, si c'est une fiat 500 ou un 40 tonnes , car Le stepper est un petit appareil de musculation , c'est vague, ajouter un appareillage de 20Kg, sur un engin qui en fait 10.......
Michel

[invite93fff6d1]

Bonsoir Jeryko
L'électro-aimant n'est qu'une solution que j'ai retenue, mais tout autre est aussi le bienvenue. Cependant, je ne m'y connais pas du tout dans ce domaine et je ne sais pas comment cela fonctionne. Ce serait possible d'avoir un générateur dans un petit appareil tel qu'un stepper ? Puis, le générateur il agirait sur quelle partie afin d'augmenter l'effort dépensé sur le stepper ? (Ou même sur les vélos d'appartement pour illustrer la chose). Et dernièrement, qu'est ce qui émettrait les pulsations électriques pour que le courant soit de plus intense à moins intense pour que la dureté de l'effort elle aussi varie ?
Je m'en excuse pour toutes ces questions. Dû au confinement, ce genre d'épreuve devait être annulé, mais nos professeurs ont décidés de le rendre à nouveau d'actualité d'un coup, ce qui nous donne un très court délai. Je vais me renseigner de mon côté sur le principe de freinage électrique et mécanique merci pour votre aide.

[invite93fff6d1]

Salut Omega.067.
Le poids des steppers vont de 6 à 11 kg.

[Jeryko]

Bonsoir,

Si vraiment tu veux utiliser des aimants pour modifier l'effort à fournir.

J'en suis encore à imaginer : (Je rappelle d'abord les principes à mettre en oeuvre)
Un générateur est souvent constitué d'un bobinage soumis à un champ magnétique variable.
a) Il suffit que l'un tourne autour de l'autre pour créer la variation du champ nécessaire..
b) Le plus souvent, le bobinage est fixe, c'est l'aimant qui tourne. (dynamo de vélo)
(Sur un alternateur de voiture l'aimant est en réalité un électroaimant)

Prenons le cas simple de la dynamo de vélo que tout le monde connait.
En utilisant un aimant permanent, il faudrait donc faire en sorte que l'aimant se déplace sur son axe de rotation
pour faire varier son efficacité vis à vis du bobinage.
Plus l'aimant se trouve "dans" le bobinage, plus le générateur est efficace et inversement,
si l'aimant est "sorti" du bobinage, l'alternateur ne produit plus rien donc très facile à faire tourner.

J'espère avoir été clair ?

PS
Il y a le système pneumatique (dashpot ou pompe avec purgeur) mais qui serait bruyant ?

[Jeryko]

Suite :

Pour "électro-aimant", raisonner sur l'alternateur de voiture en faisant varier le courant,
mais attention ! Il faudra peut-être une source de courant !
Amorçage de l'alternateur ? ?

Moins de mécanique.

[invite93fff6d1]

Je comprends, tout d'abord je vous remercie de tout coeur pour votre t'aide, ça me permet énormément d'avancer. Ensuite, je me suis fortement renseigné sur le sujet, j'ai vu qu'un générateur de 12 V a aimant permanent suffirait sachant que le watt permet de maintenir cette puissance. Suite au générateur je me suis rendu compte qu'il va falloir que je change totalement mon modèle de stepper, car un mini stepper ne pourrait pas contenir de bobine, mais ce n'est pas un problème, j'ai vu qu'il en existe de très grand notamment les modèles pros, comme l'image que j'ai posté ci-dessous. Cela supprime l'avantage du stepper qui permettait la mobilité mais je n'étais pas obligé de respecter cette contrainte. Ensuite j'ai visionné plusieurs vidéos afin de comprendre tout le mécanisme visuellement, le site « https://blog-declicfitness.com/syste...lo-elliptique/ » possède des vidéos parfaitement explicatives de quelques secondes et les solutions comme le système de freinage magnétique semble plutôt simple à réaliser si je ne me trompe pas. Et en dessous, il y a le système de freinage électromagnétique où ils parlent d'électro-aimants avec également une vidéo montrant le schéma pourriez vous la regarder s'il vous plaît ? Est-ce bien de ça que vous me parliez concernant le générateur ? Celui-ci est tout petit, je n'en ai pas trouvé de ce genre sur internet.
Donc voilà grâce à vous je regroupe plusieurs solutions réalisables, mon modèle de stepper, mon potentiel schéma de principe et à peu prés les objets nécessaires, j'avance de plus en plus.
Néanmoins je me pose une question, sur ce genre de système la roue effectue un mouvement circulaire, et ensuite l'aimant agit sur le côté réduisant sa vitesse de rotation, mais alors sur un stepper qui ne tourne pas mais reproduit juste une montée de marche grâce à des vérins principalemen, comment je pourrais positionner le module afin qu'il fonctionne efficacement ? Bonne soirée.

[Jeryko]

Bonjour,

La vidéo présentée, correspond bien électriquement sur le principe physique au système que j'ai tenter de t'expliquer.
Seule nuance, le bobinage n'existe pas réellement, composé de spires fictives en court-circuit, dans la masse du métal
en mouvement qui ressemble à un "volant".
Le métal doit s'échauffer et évacuer la chaleur produite.
La nature du métal utilisé pour réaliser le "volant" tournant intervient aussi dans la résistance à l'effort à produire. (l'efficacité)

[invite93fff6d1]

Bonjour.
Je n'ai pas trop compris, lorsque vous me parlez de spires fictives vous parlez des spires de Frager contenues dans un moteur asynchrone ? Et comment la nature du métal pourrait agir sur l'effort ?
Puis je ne vois pas comment ce genre de système pourrait réduire l'effort pratiqué, pouvez vous m'expliquer ?

[invite93fff6d1]

Rebonjour.
Je suis allé m'instruire et cette fois ci j'ai compris.
Il va falloir que j'intègre dans mon stepper une roue d'inertie, et accrochée à cette dernière un système magnétique auquelle une fois activé, le champ magnétique produit dû aux aimants viennent la ralentir et donc créer un effort plus élevé afin de produire les mouvements. Pour la roue d'inertie il va m'en falloir une de 12 kg de masse, mais pour le système de freinage magnétique je ne comprends pas trop de quoi il est fait précisément. Je sais qu'il possède des aimants, des aimants puissants, j'imagine en néodyme mais le reste c'est flou. Je comprends maintenant qu'il va falloir un métal conducteur pour pouvoir respecter les principes de Foucault, mais le système de freinage magnétique est fait de quoi d'autre ? Les 2 images envoyés sont les types de modèles dont je compte m'inspirer pour mon projet final, cependant, le PROFORM - HYBRID CARDIO HIIT celui ou vous voyez une grosse roue métallique, j'ai vu en vidéo qu'elle tourne, est-ce la roue d'inertie ? Je me pose la question car là ou elle est située je n'arrive pas à comprendre comment les pédales y sont rattachés.

[Jeryko]

Bonsoir,

"vous me parlez de spires fictives vous parlez des spires de Frager"
Dans la masse du métal en rotation on peut imaginer/considérer qu'il s'agit d'une suite continue de spires en court-circuit.
Même chose sur une tôle. (l'inertie n'est qu'un effet secondaire, utile si l'intérieur du volant comporte un circuit magnétique)

Si le métal est en fer, en cuivre en alu ou en fonte, (métaux dont la résistivité est différente (rho)) le courant
sera différent et l'efficacité du freinage aussi.

Dans la masse du volant, on peut aussi penser qu'il y a des spires en cuivre, genre spires de Frager (1) soumises à la variations
de champ magnétique au passage devant les aimants qui produiront un courant et surtout des tôles qui servent à canaliser le
flux magnétique produit par les aimants, pour améliorer l'efficacité de la production de courant (et de charge en répercussion).

(1) Physiquement ça fonctionne de la même manière que les spires de Frager mais je considère que ça n'a rien à voir.
Pour moi, spire de Frager sert à créer 2 flux déphasés, ce qui n'est pas le cas ici.

J'en reste là, je pense que tu as tous les éléments pour "travailler" et je ne suis pas professeur.

Tout ce que je te raconte là, c'est ce que j'ai appris il y bien longtemps et je n'y connais rien en ces machins que tu appelles steppers.

Bon courage.

[invite93fff6d1]

Je comprends mieux.
Oui en effet, dorénavant j'ai la plupart des informations pour me mettre à l'oeuvre grâce à vous. Il ne me manque pas grand chose excepté le principe de comment la roue d'inertie interagit avec les pédales d'un velo elliptique par exemple. Je saurais faire le reste de mon côté. Encore merci pour votre aide, vous m'avez bien fait avancer. Au-revoir.

[Jeryko]

Bonjour,

Vélo elliptique.
Lorsque l'on pédale sur un vélo, la puissance fournie n'est pas uniforme sur les 360° d'un tour de pédale.
Genre de point mort haut et point mort bas.
Pour améliorer cette situation, il faudrait que la couronne dentée du pédalier ne soit pas circulaire, mais elliptique.
C'est peut-être cela qu'il faut mettre mettre en oeuvre ?
Facile avec une chaine de vélo mais il faut un tendeur de chaine ?

[Jeryko]

Vélo elliptique: Suite,

Dans le cas qui t'intéresse, cela veut dire qu'il faut que le freinage des aimants ne doit pas être réparti uniformément
sur la couronne du volant.
Autrement dit, le volant pourrait comporter des traits de scie pour "casser" les "spires", ou qu'à l'intérieur,
(dans la masse) il n'y a plus de circuit magnétique par exemple, ou de spires en cuivre sur certaines parties du volant.

Le volant tournant plus rapidement que le pédalier, il faut aussi que le rapport de démultiplication soit un entier pour
faire correspondre les point mort haut et point mort du pédalier bas aux bons endroits du volants ?

Qu'y a t'il à l'intérieur ? ? secret défense ?

[invite93fff6d1]

Bonjour désolé pour mon retard de réponse.
Alors oui, j'ai remarqué que la couronne dentée de mon stepper devait être elliptique, pour y remédier j'ai opté pour une poulie à forme elliptique qui est rattachée à mon volant d'inertie grâce à une courroie de transmission.
Sur cette poulie, c'est ici que les pédales seront transposées.
Pour mon système de freinage, le meilleur choix par rapport à ce que vous m'avez dit selon moi serait un moteur à courant continu duquelle lorsqu'il est activé, cela crée un champ par induction grâce aux principes de Foucault pour ensuite produire produire une force permettant de ralentir la roue, correspondant à la force de Laplace, et c'est ainsi que le durcissement de l'effort pourrait naître. Vous trouvez cela possible ?

Vous m'avez dit que la roue devrait tournée plus vite que lorsqu'on pédale, je pensais la faire tourner à la force des pieds car, la poulie étant elliptique, normalement cela devrait faire tourner la roue plus vite que le mouvement des pieds si je ne me trompe pas.

Ensuite je n'ai pas trop compris pourquoi le volant devraient comporté des traits de scies vous pouvez encore m'expliquez s'il vous plaît ? Dans la masse du volant j'avais prévu des spires en cuivres comme vous me l'avez conseillé, des disques des anneaux, un moteur vilebrequin et... Je ne sais pas quoi d'autre. De quoi sera composé mon volant est la plus grande question dont je me pose. Sur internet, ils ne disent pas de quoi ils sont composés généralement.

[Jeryko]

Bonjour,

1) Je rappelle que je ne connais pas ces machins là.

2) Pourquoi des traits de scie ?
Les aimants induisent des courants dans le métal de la couronne du volant, (éventuellement dans les spires en cuivre placées dans la masse.)
Pour anéantir l'effet de freinage sur certaines portions du volant (1), il faut donc interrompre le circuit électrique.
Pour couper un circuit électrique, une scie convient très bien ?
Bien évidemment, dans ces zones il n' aura pas de spires en cuivre ni de circuit magnétique. (tôles en fer empilés)

3) Je pense que le volant doit tourner 2, 3 ou 4 fois plus vite que le pédalier (un nombre entier ?)
Si le freinage n'est pas souhaité uniformément réparti sur le volant (1), il faut donc que la position des pédales
par rapport au volant soit constante. Cela interdit l'utilisation d'une courroie lisse.
Il faut une chaine ou une courroie à crans. (cela nécessite donc un calage initial au montage)

(1) effort de pédalage moindre sur les positions de point mort haut et point mort bas des pédales.
Surtout pour les basses vitesses, au démarrage. Est-ce utile ? ?

4) De quoi est composé le volant ?
Là il faut faire des expériences pour voir ce qui fonctionne le mieux ou ne fonctionne pas.
Tout ce que j'ai pu dire, ce ne sont que des idées, des principes à mettre en oeuvre, à tester.
Faute de pouvoir copier, il faut réinventer.

Bon courage.

[Jeryko]

Bonjour,

1) Je rappelle que je ne connais pas ces machins là.

2) Pourquoi des traits de scie ?
Les aimants induisent des courants dans le métal de la couronne du volant, (éventuellement dans les spires en cuivre placées dans la masse.)
Pour anéantir l'effet de freinage sur certaines portions du volant (1), il faut donc interrompre le circuit électrique du courant induit.
Pour couper un circuit électrique, une scie convient très bien ?
Bien évidemment, dans ces zones il n'y aura pas de spires en cuivre ni de circuit magnétique. (tôles en fer empilées)

3) Je pense que le volant doit tourner 2, 3 ou 4 fois plus vite que le pédalier (un nombre entier ?)
Si le freinage n'est pas souhaité uniformément réparti sur le volant (1), il faut donc que la position des pédales
par rapport au volant soit constante. Cela interdit l'utilisation d'une courroie lisse.
Il faut une chaine ou une courroie à crans. (cela nécessite donc un calage initial au montage)

(1) effort de pédalage moindre sur les positions de point mort haut et point mort bas des pédales.
Surtout pour les basses vitesses, au démarrage. Est-ce utile ? ?

4) De quoi est composé le volant ?
Là il faut faire des expériences pour voir ce qui fonctionne le mieux ou ne fonctionne pas.
Tout ce que j'ai pu dire, ce ne sont que des idées, des principes à mettre en oeuvre, à tester.
Faute de pouvoir copier, il faut réinventer.

Bon courage.

[f6bes]

Remoi,
J'en reviens au point de départ: (..... la solution que j'ai retenu c'est l'introduction d'électro-aimants pour modifier l'intensité de faible à plus élevé en émettant une impulsion électrique. ...)
Question: comment as tu validé cette solution ? Tes électro aimants vont AGIR sur quoi ?
Qu'est ce qui va "provoquer" des implusions de la part des électroaimants.
J'ai l'impression que tu n'as pas conceptualisé le " comment ça va fonctionner".
S'il est temps, voir une autre méthode pour augmenter l'effort ( freinage ).
As tu parlé de TA solution à ton professeur ?
Le "mieux" est bien souvent le plus simple.
Bonne journée