Capteur pour mesurer une longueur de cable sur un treuil

[invite878d9c1c]

Bonjour

J'ai donc un projet dans lequel nous devons enrouler et dérouler un câble afin de régler des voiles.
Notre tension étant de plusieurs tonnes, nous sommes assez vite arrivé au choix technologiques des treuils de 4*4 qui sont d'un point de vue prix imbattable et qui comporte déjà une grosse réduction et un frein.

Nous devons, pour positionner les voiles, connaître la longueur de câble déroulé. Nous avons plusieurs solutions mais je ne les citerais pas pour vous laisser libre imagination.
La précision n'est pas monstrueuse, de l'ordre de quelques millimètres et le débattement utile du câble sera de 6m.

Notre priorité est la répétabilité du système suivi de très près du coût (du capteur et de son installation), il devra aussi résister à un milieu marin (à l'abri des vagues tout de même).

merci d'avance.

Kevin
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[Jack]

Tout dépend de la précision attendue. Le plus simple est de mesurer le nombre de tour du tambour autour duquel s'enroule le câble. Et déjà le problème se complique car le diamètre d'enroulement diminuant par pallier, la relation n'est plus linéaire.

J'ajoute qu'il faudrait tenir également compte du coefficient d'élasticité du câble et de la traction exercée sur celui-ci.

C'est un problème qui m'avait été proposé à une épreuve d'agrégation: positionnement d'un plateau sur une scène de théatre. Il faut aimer les équations différentielles.

Si on veut éviter une étude théorique, je propose d'accoupler un codeur incrémental sur le tambour, de mesurer la longueur du câble au fur et à mesure du déroulage et d'enregistrer ces mesures.

Pour connaitre la longueur déroulée, il suffira de relire la mesure correspondant au nombre de tours effectués par le tambour.

A+

[invite878d9c1c]

En effet, c'est la première chose à laquelle nous avions pensé.
Le problème (enfin peut etre que je m'en fabrique) est que l'enroulement et le déroulement ne se font pas toujours bien sur un treuil, le cable peut partir un peu de travers!!

Par contre, vu la longueur utile de cable, environ 6m, nous pouvons nous débrouiller pour que tout se passe sur un seul niveau d'enroulement.

Pour la précision, c'est au moins le cm.

Merci pour ta rapidité.

Kevin

[Jack]

je n'ai aucune idée du coefficient d'élasticité du câble. Pour 6m, peut-être l'allongement dû à la traction est-il négligeable?

Mais comme je vous l'ai proposé, vous pouvez effectuer des mesures.

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite878d9c1c]

L'allongement est en effet négligeable et négligé.

1- il est de 1 à 2%
2- l'allongement sera pris en comptedirectement dans le logiciel, car ce sera toujours le même pour une position donnée.

Mon problème est surtout sur la qualité de l'enroulement si il n'y a plus de tension sur le cable.

Kevin

[jiherve]

Bonsoir
si ma mémoire est bonne estimer la longueur d'un câble enroulé en plusieurs couches sur un tambour nécessite de recourir aux intégrales elliptiques, celles ci n'ayant pas de solution analytique il faudra avoir recours à une estimation (Landen) , celle ci ne pourra être meilleure que le rayon du câble.
JR

[invite3a1051d7]

bonjour,
peux t on faire passer ce cable sur une poulie (ou un axe )de petit diametre ?
ensuite un comptage de nombre de tour peux peux etre suffire ?
je pense que l'enroulement sur le teuil ne sera jamais le même .
cordialement
Alain

[invite878d9c1c]

Le cable passe en effet par une poulie, j'ai peur par contre que si le cable n'est plus tendu, il y est perte du contact entre la poulie et le cable et que l'on perde la longueur.
Qu'en pensez vous?
Il y a la possiblité de mettre une poulie étroite pour être suûr qu'elle soit entriané, ou alors faire un tour mort autour de la poulie pour augmenter le serrage.

par contre, il y quand meme un risque de glissement non?
faut il rajouter un capteur pour une remise à 0?

Merci JR mais je ne cherche pas à calculer la longueur mais à la mesurer.
Soit un compte tour sur le treuil, soit un capteur de longueur.

Merci

Kevin

[jiherve]

Re
avec un compte tours sur le treuil tu calculeras; Mais à l'insu de ton plein gré!
JR

[invite878d9c1c]

Oui en effet, on passe dans la subtilité là!!!

Merci en tout cas pour toute votre aide.

Kevin

[invitefbe9c267]

bonsoir

deux galets (un de chaque coté du cable ) monté sur une platine avec un ressort (inox pour la rouille) meme principe que les deux roulettes d'un derailleur à velo pour tendre la chaine
___O___
O

sur un des galets un codeur optique ou autre (resolveur) pour compter les tours galets et roulez

@++

[FC05]

Toute la question est plutôt de savoir pourquoi tu veux cette longueur de câble.

Si c'est pour positionner une voile il vaut mieux un capteur de position sur la voile.

Sinon, tu dis que tu négliges l'allongement du câble qui est de 1 à 2%, ce qui sur 6m fait 6 à 12 cm ... alors ta précision du cm sur la mesure, elle ne sert pas à grand chose.

[invite878d9c1c]

Bonjour

Je vais commencer par répondre pour la longueur de câble.
Nous avons une plage de réglage pour la voile qui correspond à environ 2m de longueur. par contre, quand on range la voile, il faut dérouler 6m de cable.

Pour ce qui est de l'allongement, il n'est pas différencier de la longueur. Le logiciel va apprendre qu'il faut dérouler 1m84 quand le vent vient de 110° (par exemple). Si en réalité, c'est 1m90 qui est dérouler, ce n'est pas grave, il faut juste que la prochaine fois que l'on rencontre cette situation, le treuil déroule 1m84 qui en réalité est 1m90.

C'est vrai que le principe du dérailleur est pas mal, car le gros probleme c'est si le cable si détend pour X raison. Mais là, le système tourne sur lui même pour tendre la cable.

Sinon, auriez vous des idées de capteur à bas coup pour servir de compte tour?

Merci encore pour tout.

Kevin

[invitefbe9c267]

Re salut

dans le meme style que le derailleur de velo:

un pti rouleau de la longueur du tambour qui enroule le cable
monté sur deux bras (extrémité du dit rouleau) avec système de ressort qui plaque le rouleau sur le tambour
le nombre de tour de ce rouleau te donne la longueur de cable

@++

[jiherve]

Bonsoir
compte tour pas cher : une souris!
Plus cher mais fiable synchro,resolver ou encodeur optique ou bien derrière un réducteur un bête potar, sur mon voilier RC c'est comme ça que fonctionne le treuil!
JR

[invite878d9c1c]

Merci pour toute vos réponses.
Pour le compte tour, que pensez vous d'une roue en inox percé à plusieurs endroits et d'un capteur inductif?
Sinon quel genre de poulie faut il utiliser pour augmenter les chances de ne pas avoir de glissement?

kevin

[invite3a1051d7]

bonjour,
pour ne pas glisser il faut augmentr l'adherence (comme le molletage par exemple ) ou tu peux faire plusieurs tours plus un galet presseur.
multiplier les trous pour le comptage est une bonne position (c'est le principe des codeurs optiques) .
.
mais c'est la position de la voile qui est importante donc en principe il faudrait mieux mesurer la position de la voile .
Mais je ne suis pas un specialiste de voile .
cordialement
Alain

[invite878d9c1c]

C'est certain que la position de la voile sera nikel mais je ne vois aucun moyen de le faire "facilement" dans un milieu marin, sur un bateau avec déjà pas mal d'électronique et de parasite et sur une bonne distance 5m * 5m * 1m!!

mais je suis intéressé par tes propositions.

++

[invite878d9c1c]

Personne n'a d'idée alors pour connaitre la position de la voile dans l'espace??

Kevin

[jiherve]

Bonsoir
Il y a eu des dispostifs à ultrasons qui mesuraient le temps mis par une impulsion US pour se propager, AR, dans un cable. Certaines tables traçantes HP utilisaient ce principe, il faut un cable en acier tendu, en environnement marin choisir de l'inox, le vent fera le reste.
JR

[FC05]

Tu es certain que la vitesse de propagation ne va pas dépendre de la tension du câble ?

Pour la position de la voile, tout dépend de la technologie, c'est une voile rigide ?

[invite0324077b]

toutes les solution avec un galet qui mesure le passage du cable se deregleront plus ou moins vite avec des petit glissement inevitable

ma solution preferé : faire ce qu'il faut pour que le cable s'enroule sur le treuil de facon bien ordoné : il suffit de compter les tour du treuil : il faut par example un galet de renvoi qui se deplace mecaniquement pour guider le cable : il est possible aussi de metre un moteur sur ce galet pour tendre un peu le cable et pouvoir enrouler et derouler proprement le cable meme si la tension est completement nulle

il y a une autre solution pour mesurer la longueur de cable sans ameliorer un treuil qui enroule en vrac : peindre des repere sur le cable , et mettre des cellule photo electrique qui comptent ces reperes

par example 10 cm noir et 10 cm blanc sur toute la longeur du cable : 2 celule photoelectrique ecarté de 5cm : ca fait comme un codeur incremental : on peut compter et decompter tout les mouvement sans erreur

[FC05]

Je reste toujours avec le même problème, quand je règle ma voile je regarde uniquement la voile. Tous ces systèmes sont relativement souples, et la position de la voile dépend très fortement de la force du vent.

Pour moi il faut plutôt regarder le résultat que l'action ... à moins d'avoir un modèle physique complet du bateau ...

[invite878d9c1c]

Bonjour

Tout comme moi, je vois que vous n'arrivez pas à vous décider pour une solution.

Je vais tacher de répondre à toutes les questions.

La voile est une voile classique, le point d'écoute va donc bouger en 3D.
Pour FC05, le logiciel qui va piloter les voiles va apprendre. on lui montre le bon réglage et il le reproduit, si il ne l'a pas en mémoire, il interpole. Donc lors de l'apprentissage, je manipulerais moi même les voiles et lui dirais d'enregistrer la bonne position. Lorsqu'il reverra les mêmes conditions météo, il remettra les voiles au même endroit, l'erreur dû à l'allongement du cable ne sera donc pas un problème car il sera identique au cas enregistré.

Pour chatelot, nous avons besoin d'une précision de l'ordre du cm, je me vois mal faire des lignes de couleurs aussi rapproché (même si j'y avais aussi pensé un moment). De plus, sur les 6m de débattement nécessaire, une partie passera une poulie et l'autre partie dans le treuil, les marques risquent donc de vite disparaitre.

je suis fort intéressé par les capteurs ultrasons dans le cable, j'avais essayé en mesurant la résistance du cable (en y faisant passé un courant) mais la viriation était beaucoup trop petite. Aurais tu plus d'infos?

Merci à tous

Kevin

[invite0324077b]

le marquage par peinture n'est qu'un moyen d'ameliorer la mesure de longueur quand un treuil enroule en vrac : pour les petit deplacement il faut compter uniquement sur l'angle de rotation du treuil

bien sur que les marques sur le cable vont s'effacer : la meilleur solution est donc bien un guidage mecanique precis du cable pour qu'il s'enroule methodiquement : ainsi la mesure du nombre de tour et de l'angle du treuil suffira

est ce vraiment un cable en acier ou une corde ?

a quoi ressemble le treuil ? est il deja fait ou est il a construire ?

[invite878d9c1c]

Au debut, nous pensions fabriquer nous même les treuils. Mais quand il faut le moteur, le double reducteur, le frein, le debrayage manuel et le tambour d'enroulement, les coûts explosent (plus de 2000€ pièce).
Je suis tombé donc sur les treuils de 4*4 comme celui ci :
http://www.comeupwinch.com/en/pdt-dc-dv-9000.php
à un prix d'environ 500€!!!!!

j'essai donc de :
- soit trouver un capteur séparé avec un enroulement non controlé
- soit bien enrouler pour une bas coût (pièce + installation + maintenance)

Nous sommes libre sur l'utilisation du câble ou du bout, c'est une donnée libre.

A partir de quel poids sur le cable nous aurons un enroulement parfait??
Car pour bien enroulé, on peut soit guider, soit tendre!!

Merci

Kevin

[invite0324077b]

tendre ne sert pas a grand chose : si le cable ne vient pas pile en face du treuil ca s'enroule sur le bord d'ou viens le cable , en vrac

pour que ca s'enroule mieux il faut mettre une poulie de renvoi assez loin devant de treuil et bien en face : les rouleau de guidage que l'on voit sur ton treuil ne doivent jamais servir a rien

mais ca ne suffit pas : ca s'enroule en spire jointive jusqu'a un bord , puis ca revient au millieu trop rapidement et ca fait des spire jointive jusqu'a l'autre bord

pour faire mieux il faut faire comme sur les grues : un chariot guide le cable , et a un certain frottement pour ne pas revenir au millieu au debut de chaque couche

la poulie de renvoi loin devant le treuil peut etre orientable dans tous les sens

[invite0324077b]

Nous sommes libre sur l'utilisation du câble ou du bout, c'est une donnée libre.

alors abandonne le cable : c'est infernal sur un bateau

mais les bouts ( corde pour les non marins ) sont moins solide que les cables , il faut donc mettre plus gros et faire un treuil adapté

autre idée : plutot que de faire un treuil puissant et de motoriser aussi un galet de renvoi pour assurer la tension minimum , je pense a fair passer la corde sur un winch qui fait a puissance , et ensuite un treuil qui ne fait que tendre la corde a la sortie du winche : ainsi la tension de la corde sur le treuil est toujours constante , et le nombre de tour represente bien la longueur quel que soit la traction sur le winch qu'il y a eu pendant l'enroulement

toute la puissance passe par le winche : le treuil peut etre ultra leger

attention , il faut un winch de forme special : un winch ordinaire ne marche pas bien au deroulage

[invitea3c675f3]

Une idée un peu dingue pour résoudre ton problème.

Tu ajoute dans l’écoute un fil (inox, laiton), qui est branché côté treuil à un oscillateur sinusoïdal autour de 10MHz.

Au sortir du treuil il passe par un anneau qui est en fait un tore qui capte l’onde qui s’est propagée dans le câble bobiné.

Il apparaît une différence de phase phi proportionnelle à la longueur bobinée, qui va donc de 0 à 20 ηs.

Pour ‘lire’ ce déphasage, plusieurs méthodes, la meilleure il me semble est de mélanger avec le signal initial .

sin(wt) . sin(wt + phi) = ½ ( cos (2wt+j) + cos phi)

Le premier terme de droite est à près de 20MHz; le second est une composante continue facile à extraire qui donne une mesure du retard de phase, partant de la longueur d’écoute bobinée.

[jiherve]

Bonsoir
le truc à ultrasons c'était une demi blague , cela existe mais je doute que cela soit utilisable ici, il faut un câble métallique.
La mesure sur le treuil cela marche car ton projet ne nécessite pas de valeur juste mais une mesure fidèle (répétitive).
Comme je l'ai déja écris cela marche sur un modèle d'un mètre donc cela devrait aller aussi pour un voilier à l'échelle un!
Il faut ranger le bout comme le signale Chatelot.
Je doute qu'il faille une précision d'un cm compte tenu de l'élongation des cordes() .
JR