Projet: LSM

[invite54550b10]

Bonjour,

Je me présente, j'ai 21 an et passionné pour les montagnes russes. L'envie d'en réaliser une en maquette grandit. Mais une spécifique, avec son plein de détails techniques s'il vous plait.

Par contre, étant une quille en électronique, j'ai découvert ce forum car une question me taraude l'esprit.

L'attraction est munie d'une propulsion du train par lsm. Un pusher car vient se loger dessus, l'accroche et zouum, l'envoie.

Est-il possible de reconstituer ce système de propulsions à l'échelle 1/10? De quelle façon procéder? je ne sais que vous dire... Peut-être qu'une photo...


-----

[louloute/Qc]

Bonsoir Belgian transition,
Est-ce que ce ne serait pas plutôt en mécanique que tu aurais besoin d’aide, il me semble qu’ en matière de montagne russe, même dans les vraies, il y a de gros moteurs, pas mal de calcul de résistance des matériaux, mais pas lourd d’électronique. 1/10 ça fait assez grand!
Qu’est-ce que c’est LSM?

[abracadabra75]

Bonjour.
Commence par le commencent: fais ta maquette de montagne russe; ensuite les questions électroniques viendront, dépendant du mode de propulsion.
Mais un site modèles réduits devrait mieux répondre à tes questions.
Quand tu auras réalisé ton projet, n' oublie pas de nous envoyer une photo, ou mieux, nous inviter à l' inauguration, j' apporterai du champagne!
A+

[invite54550b10]

Lol, pas de soucis pour ça Abracadabra75... mais je voulais surtout savoir si c'était possible, pour déjà envisager une autre solution et donc toute l'organisation de la maquette (exemple: si je remplace le système du vrai modèle par un moteur qui tirerait le cable). Et le 1/10 c'est très grand, mais plus c'est petit, plus le réalisme quand le train parcourt le circuit n'est pas là. Exemple sur cette vidéo: http://www.coasterdynamix.com/video.aspx
Alors j'espère avoir un maximum de réalisme à cette échelle.


louloute/Qc: Les LSM ce sont des moteurs linéaires synchrones. Maintenant je n'en sais pas plus que ça sur ce qu'il y a dans les petites boites blanches, je sais que les aimants permanents sont sur le pusher-car...
Pour l'électronique, les montagnes russes sont de vraies ordinateurs, avec des capteurs partout pour te dire, pour certaines montagnes russes, la vitesse, la position du train, ...
Notamment pour le Rock 'n' Rollercoaster, le train est "pesé" avant chaque lancement, suivant la résistance qu'il exerce au pusher car pour calculer la puissance idéale à fournir pour atteindre la vitesse de 91.7 km/h. Il y a aussi le fait qu'il puisse tourner à 4 trains à la fois (1 en station, 1 sur le lancement, 1 sur la première zone de freins, 1 sur la deuxième zone de freins, et la zone de freins finaux et celle de sortie libres)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Toufinet]

[...] envisager une autre solution [...]

Pourquoi pas un système EDS ou EMS ?

Là, pour le coup, le champagne serait justifié !


PS : pour ceux à qui "EDS / EMS" ne dit rien => http://fr.wikipedia.org/wiki/Train_%...agn%C3%A9tique

[louloute/Qc]

Je crois volontiers, belgian transition que de vraies montagnes russes ont besoin de capteurs pour la sécurité
Par contre, contredis moi si je me trompe, mais le principe des montagnes russes n’est-il pas simplement de faire grimper une fois et une seule le train jusqu’au plus haut point du circuit, puis de le laisser ‘tomber’ en suivant les rails jusqu’à l’arrêt final en gare freiné par une détection de position judicieusement placé avant l'entrée en gare.

[invite54550b10]

Je crois volontiers, belgian transition que de vraies montagnes russes ont besoin de capteurs pour la sécurité
Par contre, contredis moi si je me trompe, mais le principe des montagnes russes n’est-il pas simplement de faire grimper une fois et une seule le train jusqu’au plus haut point du circuit, puis de le laisser ‘tomber’ en suivant les rails jusqu’à l’arrêt final en gare freiné par une détection de position judicieusement placé avant l'entrée en gare.

Ben oui, c'est exactement ça. L'utilisation de l'énergie cinétique et potentielle.


Toufinet: ose dire que lorsque j'aurai fini ma maquette, ça ne méritera pas le champagne

[abracadabra75]

Il me vient une question au sujet de ta réalisation.
Tu fais une maquette au 1/10 ème.
Dans quelle proportion réduis-tu la vitesse de ton train? De 1/10 aussi?
Quand on voit les maquettes de trains, si on respecte le coef de réduction, le train semble très lent. Et je ne parle pas des bateaux qui alors semblent quasiment se traîner....
A+

[invite54550b10]

Il me vient une question au sujet de ta réalisation.
Tu fais une maquette au 1/10 ème.
Dans quelle proportion réduis-tu la vitesse de ton train? De 1/10 aussi?
Quand on voit les maquettes de trains, si on respecte le coef de réduction, le train semble très lent. Et je ne parle pas des bateaux qui alors semblent quasiment se traîner....
A+

Pour la vitesse, ça sera un problème qui devra être résolu lorsque le tout sera monté... car c'est réellement le souci. Je ne sais pas ce que ça va donné en vrai ni l'allure que ça aura.

[invite54550b10]

Pour en revenir à ma question Dans chaque "boîte" blanche, ce sont des électroaimants.

Bon maintenant, c'est tout ce que j'en sais.

Donc mes questions:
Comment le pusher car pourrait avancer?

J'ai vu que les moteurs brushless sont basés sur ce même principe, comment organiser un moteur Brushless à plat? Les bobinages?

Merci d'avance

[abracadabra75]

Je ne comprend pas bien ta question: comme le dit louloute, le train est amené au point le plus haut de la montagne puis redescend par gravité. Donc le train n' a pas besoin de moteur. Il n' y a besoin de moteur que pour amener le train au point le plus haut, ce qui peut se faire en le tirant par un câble tracteur avec décrochage automatique.
A+

[louloute/Qc]

D’accord avec abracadabra, les modélistes qui ont le soucis du détail, cachent en fond de cale enregistreuse de Touf Touf de moteur à vapeur et mettent un générateur de fumée dans la cheminée… avec un moteur électrique pour faire avancer le bateau. Si tu cherches le réalisme, le clic-clic du train qui remonte la pente est indispensable, donc un bête monteur électrique (comme le vrai) qui tire une chaîne est de rigueur, non?

[invite54550b10]

Non là ce n'est pas une attraction avec un lift à chaine. C'est une propulsion. Le train est lancé...

Sur le photo, dans la partie basse à droite, on voit un truc rouge avec devant des boites blanches. C'est un pusher car (où se trouvent des aimants permanents) et les boites blanches, sont des électroaimants.

Maintenant, je voudrai refaire ce système en miniature.

[louloute/Qc]

Vu! Tu parles de l’espèce de peigne blanc sur la voie où n’est pas le train côté droit de la photo. J’imagine que le train comporte des cavaliers magnétiques qui passent par dessus ce peigne créant un champ magnétique perpendiculaire au plan du peigne. Chaque électro-aimant (les dents du peigne) peut attirer un cavalier même le repousser une fois qu’il est passé. Je suppose que dans le vrai, le champ créé par les cavaliers solidaire des wagons est fait par un électroaimant, un aimant permanent risque de ne pas suffire, et pour tout simplifier, alternatif pour ne pas affoler les dernières montres mécaniques des passagers; en plus, il doit y avoir plus d’un cavalier!
Il s’agit donc de contrôler une vingtaine d’électroaimants pour provoquer une accélération constante et tant qu’à faire un freinage! Ce n’est pas impossible, j’envisagerais plus un gros calcul puis un microcontrôleur qui copie la séquence calculée et l’envoie aux bobines du peigne.
Si tu y arrives, ce que je te souhaite, tu pourra contacter les fabricants du vrais manèges qui devraient t’offrir une bonne job!

[invite54550b10]

Vu! Tu parles de l’espèce de peigne blanc sur la voie où n’est pas le train côté droit de la photo. J’imagine que le train comporte des cavaliers magnétiques qui passent par dessus ce peigne créant un champ magnétique perpendiculaire au plan du peigne. Chaque électro-aimant (les dents du peigne) peut attirer un cavalier même le repousser une fois qu’il est passé. Je suppose que dans le vrai, le champ créé par les cavaliers solidaire des wagons est fait par un électroaimant, un aimant permanent risque de ne pas suffire, et pour tout simplifier, alternatif pour ne pas affoler les dernières montres mécaniques des passagers; en plus, il doit y avoir plus d’un cavalier!
Il s’agit donc de contrôler une vingtaine d’électroaimants pour provoquer une accélération constante et tant qu’à faire un freinage! Ce n’est pas impossible, j’envisagerais plus un gros calcul puis un microcontrôleur qui copie la séquence calculée et l’envoie aux bobines du peigne.
Si tu y arrives, ce que je te souhaite, tu pourra contacter les fabricants du vrais manèges qui devraient t’offrir une bonne job!

En fait C'est pas directement le train qui est propulsé mais le petit véhicule que tu vois avec des sortes de pouttres dessus (surlequel le train vient s'accrocher) Bon ça c'est pour rectifier mais ça ne change rien.

Donc, les electroaimants attirent
puis repoussent le petit véhicule... ça ok, bon par contre ce sont bien des aimants permanents.

Donc le principe, je l'ai compris grâce à toi merci. Mais maintenant? pour le construire? lol ... Histoire de bobinage, les bobines ne peuvent être faites au pif... Que faudrait-il pour pouvoir créer un champ magnétique suffisant pour propulser l'engin?

Par contre pour le job, eux ils ont déjà trouvé la solution donc je ne leur serai pas utile ^^

[louloute/Qc]

Une vingtaine de bobinages à faire à la main me semblent bien peu à côté de la réalisation de ta piste et du train. Tu doit pouvoir trouve des aimants assez gros que tu monteras sur un cavalier en fer pour créer un champ uniforme.
Côté contrôle des bobines, soit une séquence préprogrammée, soit des capteurs optoélectroniques qui commandent le système, la position mécanique des capteurs entraînerait le champ attirant puis repoussant le train. Si ça se fait en grand sous les intempéries, ça doit se faire pour un train en balsa sur roulements, mais tu devrais partir du poids que tu estimes à ton train, de la longueur sur laquelle se fera l’accélération pour en déduire la force nécessaire, puis la diviser par le nombre de bobines et par un confortable coefficient de sécurité. Tu peux te faire alors un modèle d’une bobine et d’un cavalier et voir si tu atteins cette force.

[invite54550b10]

Content que ça paraisse si simple lol...

Donc le train: environ 7kg + pusher car 10kg, vitesse de 12 km/h à atteindre en 5mètres, en 40 bobines (20 de chaque côté), les suivantes freineront le pusher car (ben il ne faut pas qu'il s'écrase ^^)

Par contre, lorsque l'électroaimant repoussera, il ne faut pas inverser le sens du champ? mais ça va être compliqué... Parce que le pusher car a 3 paires d'aimants distincts. Donc pendant qu'une bobine attire, puis repousse, elle devra à nouveau changer son sens pour les aimants qui suivent.

Et comment calculer la force nécessaire? Le poids n'intervient que dans le frottement? puisque c'est une accélération horizontale, de 1,32m/s². Par contre je ne sais pas où trouver le coefficient de frottement (métal/caoutchouc). Bon je lui ai donné une valeur de 0.5, donc je trouve une valeur de force de 13.7 newton.

Je vais regarder comment fabriquer un électroaimant car j'ai vu qu'il y avait pas mal de paramètres qui entraient en jeu :s.

[invite54550b10]

Bon je reviens à la charge car je ne sais vraiment pas pour où commencer. J'ai trop de questions, et après des recherches je n'ai toujours pas de réponses.

Pour l'instant j'en suis toujours avec ces électroaimants. Je ne sais vraiment pas comment faire: diamètre du fil, nombre de spires, nature du noyau de la bobine, la puissance ...
Puis pour le fonctionnement: Comment les électroaimants doivent fonctionner successivement pour propulser le train...

[abracadabra75]

Puis pour le fonctionnement: Comment les électroaimants doivent fonctionner successivement pour propulser le train...

Tu pourrais peut-être chercher du côté des moteurs linéaires?
j' en ai de (très) lointains souvenirs... Leur technologie doit avoir évolué.
A+

[louloute/Qc]

Bonjour Belgian transition et la gang!

Je ne t’avais pas abandonné. Je suggère le principe d’un moteur DC à trois enroulements dans un champ magnétique radial.

Dans mon schéma, le ronds rouges montrent la pointe de la flèche du champ magnétique permanent d’un des aimants du chariot; le rond bleu représente la plume de la flèche de l’aimant adjacent chaque couple est inversé par rapport au suivant et le pas des aimants permanents du chariot est le 2/3 du pas des bobines dessinées en dessous par raison de clarté du dessin par une simple spire; là encore, le cul de la flèche indique que l’aimant est excité.

1) on excite la Bobine (B) de D qui attire l’Aimant Permanent (AP) da D
2) On excite les deux B qui repousse l’AP de gauche et attire l’AP de droite
3) On excite seulement B de droite qui attire à la fois un AP et repousse l’autre
4) On excite les deux B qui repoussent chacune deux AP et en attirent deux
5) 6) et 7) jusqu’à ce que mort s’ensuive ou que le chariot disparaisse à l’horizon.

En réalité tu peux voir d’une part qu’il y a un ‘pattern’ qui se forme : les bobines sont excitées tout le temps SAUF quand un AP est au dessus d’elles; Si tu dessines ça en plus grand, tu verras que les B peuvent être couplées en deux groupes, chacun de ces groupes de B cesse d’être excité quand un AP passe au milieu; pour finir, le courant passe toujours (quand il passe dans le même sens dans les B, d’où une belle simplification : deux capteurs de position, qui contrôlent chacun une série de B. La tension fournie aux deux groupes de B donnera l’accélération; Il peut être préférable de ne donner que quelques AP à bouffer au début du lancement car quand tous les AP se trouvent au dessus des B, ça doit pousser grave!

[louloute/Qc]

À revoir mon dessin, je pense que j’ai un peu trop simplifié, mais ça me semble tout de même réalisable.

Pour ce qui est des bobinages, il faudrait vérifier auprès des anciens qui ont déjà œuvré en télévision si c’est possible; je pensais te conseiller de récupérer le cuivre des bobines de déflexions de moniteurs d’ordi avant qu’ils ne partent polluer de sous continent asiatique.

Je crains par contre que côté aimants permanents, ce ne soit pas si facile.

[invite54550b10]

Merci louloute/Qc .Même si je ne suis pas certain d'avoir tout compris lol. Car pour toi, l'aimant doit faire 2/3 de la longueur d'une bobine mais dans la réalité je pense qu'il couvre 2,5 bobines (mais si j'ai bien compris, l'intérêt est surtout qu'un pôle puisse toujours agir avec une bobine)

En fait le principe:
Qu'une extrémité de l'aimant soit attirée ou repoussé par la bobine.
Que l'aimant fasse une longueur adéquate pour qu'il soit toujours susceptible d'interagir avec une bobine (donc qu'au moins un des deux pôles ne soient dans le milieu d'une bobine?).

Mais comment réagit un aimant lorsque toute sa surface recouvre la bobine?
Je suppose que si la bobine est située plus vers un pôle elle agira en fonction de lui, plus intensément au fur et à mesure qu'il s'approche d'elle.

Tu parlais de moteur DC à 3 enroulements: mais que sont ces trois enroulements?
Ensuite le rond bleu = l'aimant adjacent: celui qui est parallèle? puisqu'ils sont en couple par rangée de bobines. Mais ils ne sont pas décallés... ou alors je n'ai pas compris ce que tu as dit.

Donc la paire d'aimants 1 se termine admettons par le pôle Sud, la paire 2 commence par le sud et finit donc par le pôle nord et la paire 3 commence par le pôle Nord et finit par le Sud?


Puis d'un plan pratique:
Je vais commander 12 aimants N48 (suivant le prix) de dimensions 15,5 x 1.6 x 0.6 cm

D'ailleurs, est-ce que les aimants puissants permettront de compenser un électroaimant peut-être un peu faible? J'ai calculé, ce n'est qu'un exemple, une bobine que pourrait contenir une "boite" blanche=> bobine de 64 spires avec du fil de 1 mm de diamètre et un diamètre intérieur de 0.5 mm (peut-ê trop peu?). Mais il y aurait de la place pour en mettre deux autres verticalement sous la première. Est-ce que les champs magnétiques produits s'additionneraient?
Comment calculer la puissance à fournir aux bobines?

Edit:
Tu dis ton dessin trop simplifié? qu'as-tu oublié?

[louloute/Qc]

Bonsoir Belgian transition,

Les petits moteurs DC sont presque toujours faits comme le ‘moteur DC à excitation indépendante’ du lien :

http://www.epsic.ch/pagesperso/schne...u/Moteurdc.htm
Il y a deux aimants permanents qui créent un champ magnétique radial; le rotor est fait de trois enroulements et deux charbons sur le stator connectent les enroulements afin les enroulements se fassent attirer ou repousser au bon moment de la rotaion.
Si on développe un tel moteur sur un plan, on va trouver les aimants permanents (deux par révolution) et les bobinages (trois par révolution).
Si on estime à 6cm le périmètre du rotor, une fois développé sur le plan, on trouvera donc un pôle N à x=0 et un pôle S à x=3cm;
Les induits seront à x=0; x=2 et x=4cm
L’idée pour un moteur linéaire est d’utiliser ce développement plan et de le reproduire un certain nombre de fois.
Ainsi en mettant sur le chariot à x=0 un pôle N à x=3 un pôle S, et en continuant avec un pas de 6cm (le pas est la distance après laquelle la disposition se répète) :
0 :N; 3 :S; 6 :N; 9 :S; 12 :N; 15 : S
Et en plaçant des enroulements avec un pas de 6cm également mais avec trois induits au pas :
0; 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16;
On a au total développé sur un plan trois moteurs électriques; rien n’interdit de continuer le jeu. Comme ces moteurs sont identiques, on doit logiquement pouvoir brancher les induits ensemble en trois groupes, et comme le moteur rotatif n’avait que deux charbons pour amener le jus à la bonne bobine au bon moment; on doit pouvoir trouver la séquence qui fait avancer le chariot.
C’est là que j’en étais.
Te sens-tu capable de continuer par toi même?

[invite54550b10]

Bonjour Loulou/Qc

Bon, pour appliquer ça à la maquette:
Le chariot est en trois parties où chaque partie contient deux aimants permanents. Ces 2 aimants permanents (où les pôles seraient parallèles au sens du déplacement, dans le sens de la longueur) auront le pôle nord d'un aimant faisant face au pôle sud de l'autre. Chaque aimant aura une dimension

Comme ça?

Ces deux aimants vont donc créer un champ magnétique perpendiculaire à la voie.
La longueur de ces aimants est de 15,6 cm. On placera donc 2 bobines et la moitié d'une en regard de l'aimant (sur la vraie montagne russe, il en est ainsi)?

Mais je ne comprends pas l'histoire des pôles sud et nord à intervalle? Ni d'ailleurs comment la force résultante sera dans le sens dans la voie...

Car j'ai lu que la disposition des balais se faisaient sur la ligne neutre donc enfait une bobine ressemblera à ça?


Enfin, un tout grand merci pour ton aide... Je sais que je ne suis pas un élève facile lol

[louloute/Qc]

Bonjour Belgian Transition,

Non ce n'est pas ça. Je pense à une dizaine, voire vingtaine d'aimants faisant chacun un champ magnétique intense.

Disons que le train pointe au Nord. sur le chariot un premier aimant en fer à cheval créant un champ dans la direction E à O; deux cm derrière un autre fer à cheval avec champ magnétique O à E; 2cm derrière un fer à cheval E à O 2cm derrière O à E et non en met comme ça une dizaine. Ainsi on va avoir avec un pas de 2cm dix champs petits mais très intenses.

Au sol, un bobinage autour d’un axe Ouest- Est, Trois cm derrière un autre B identique, et on continue avec ce pas de 3cm (différend du pas des fers à cheval).

L’un rentre dans l’autre comme papa dans maman mais sans aucun frottement (il n’est pas exclus de fabriquer les bobines en un très long PCB).

Du fait que le pas des aimants permanents et celui des induits est différent, il y aura à chaque instant (ou presque) un induit à l’intérieur du champ d’un des AP, un peu avant et on pourra créer alors une attraction ou un peu après et on créera une répulsion, ces deux forces agissant toujours dans le même sens N.

Tant qu’à faire, on peut même se servir de ce système comme frein, il suffit de travailler dans l’autre sens.

Ce soir j’essaie de te faire un schéma avec les ‘timings’.

P.S.: sublimes tes dessins, avec quoi tu fais ça?

[louloute/Qc]

Un petit dessin de ce que j'imagine.

Le chariot est au dessus. Trois aimants permanents sont représentés.

Le PCB d'induits est dans l'entrefers des aimants permanents du chariot.

[invite54550b10]

OKi, je vois merci...

Mais comme je voudrai un maximum de détails, il faudrait que je respecte les 3 paires d'aimants permanents parallèles deux à deux... Ca créera un long champ magnétique. Et les bobines seront par 3 et demie par aimants.

Ce qui change avec ce que tu proposes est simplement le pas des induits (4,45 cm) et le pas des aimants (16 cm).
Voilà ce que mon idée donne dans mon esprit (mais fonctionnera-t-elle aussi bien que ce que tu proposes...):


PS: Pour mes schémas, c'est sous 3ds max

[louloute/Qc]

Bonjour Belgian Transition,

L’induit dans le champ d’un aimant en cavalier produit une force normale. Disons toujours que ton train pointe au Nord; la force produite sera E-W ou W-E. Ce n’est que les forces d’attraction ou de répulsion entre un induit et le champ d’un cavalier quand l’induit est excentré qui produit une force S-N motrice.

Selon moi les trous entre cavaliers sont indispensables, d’une part parce que le champ à l’interface entre deux AP va s’annuler sans donner aucun effet moteur, au contraire; d’autre part parce que c’est dans cette région que le champ E-W d’un induit est violemment attiré par celui W-E de la prochaine Bobine un peu plus au N ou bien repoussé par le champ E-W de la B qu’elle vient de dépasser. À l’instant où la B est exactement dans le champ de l’AP, il faut cesser de l’exciter, d’une part parce que ce n’est plus un temps moteur, d’autre part, parce que c’est là qu’on va changer la direction du champ de l’induit pour passer d’attraction (avant) à répulsion.

Mais je ne suis pas spécialiste de moteurs; et je peux très bien me tromper.

[invite54550b10]

Mais avec des capteurs le long de la voie qui éteindrait la bobine qui a la moitié de sa longueur en rapport avec le cul d'un des aimants.

Comme ça, aucun champ ne produira de force vers S et l'aimant ne peut aller que vers le N

[louloute/Qc]

Ce que je veux dire est que selon moi, la bobine mauve n’est efficace que dans la position présentée figure 1 (voir P.J, vue du dessus).

Avec un long aimant, si tu colles à l’aimant suivant tu crée localement deux champs N-S dans lequel l’induit n’aurait plus aucun effet; si tu les espaces, tu reviens au principe que je propose mais en perdant de l’efficacité puisque tout le temps où l’induit sera à l’intérieur du champ du long AP, on ne l’excite pas.