fonctionnement régulateurs - asservissement (pas de régulateurs de tension)

[zepeu]

Bonjour, bonjour,

dans le cadre de mon travail, je me remet à l'électronique doucement et gentiment (yahaaaa !), je reviens donc sur de vieilles connaissances datant de mon DUT GEII, il y a 6 - 7ans.

Cette petite partie du projet consiste à permettre le réglage en hauteur d'un outil de tonte (env 20cm de déplacement) via un potentiomètre sur une tondeuse à gazon. L'idée est que quand le potentiomètre est à 0, l'outil est tout en bas et quand il est au maximum, l'outil est tout en haut (ou inversement, on s'en fiche, on veut juste un bouton qu'on tourne ).
Le truc basico basique quoi

Après avoir pensé aux triggers de Schmitt, les régulateurs ont magiquement apparus dans mon esprit. C'est la que ca se complique, étant un grand curieux, j'ai envie de savoir (ou réapprendre) comment ca fonctionne dedans.
J'ai pas mal fouillé sur le net, et le régulateur qui conviendrais le mieux pour cette application sera surement un simple régulateur P.
Seulement, aucun site article ou autre ne détaille le fonctionnement dedans et pourquoi ca fonctionne comme ca, ils partent tous tout de suite dans des fonctions de tranfert, des régulateurs compliqués etc, mais sans expliquer le fonctionnement interne du plus simple des régulateurs...

Donc le système serait composé d'un potentiomètre suivi du système d'asservissement, puis l'étage de puissance, et enfin le moteur et son système de vis pour régler l'outil.
Le retour de la boucle sera assuré par un simple capteur de distance (capteur Reed je pense) qui donne une tension image de la distance.

Pour ce faire (dites moi si je me trompe), je me réfère à cette page internet : http://www.chireux.fr/mp/cours/electronique/Chap7.pdf Si on regarde la figure 7-2 page 2, on a le montage standard d'un système asservi.

C'est la que les questions commencent

Pour le premier étage de la boucle d'asservissement, il suffit d'un AOP câblé en soustracteur, comme en Page 3 la première figure (d'ailleurs pourquoi ils l'appellent un sommateur, ce qui me semble assez peu Français, alors que la fonction de transfert est de la forme Ue = Uc - Ur? Soustracteur me semblerais plus adéquat). Je trouve aussi d'autres schémas de soustracteurs, comme celui ci => http://fr.wikipedia.org/wiki/Montage...rential_eu.svg , ca fonctionne aussi bien que l'autre?

En théorie, à la sortie de ce petit câblage, on obtient une tension image de la différence des deux autres tensions et, pour que le dispositif mécanique se mette en place, il faut faire en sorte de réduire cette tension à 0V (plus d'écart) en faisant bouger l'outil. Est ce juste?

Pour ce faire, on utilise un système de régulation, un régulateur
Comme je le disais plus haut, un régulateur P me semble correcte car on n'a pas besoin d'un temps de réaction à la milliseconde (une second sera acceptable sans soucis, une demi sera très bien et moins que ca, parfait), ni d'une précision absolument faramineuse (si l'outil est 5mm trop bas, c'est pas grave, l'operateur bougera un poil le potard et ca sera bon), donc le régulateur P me semble bien, d'autant plus qu'il est simple a mettre en œuvre.

voici donc la vrai question :

En quoi ce régulateur va réguler quoi que ce soit? (oui, oui )
J'ai regardé le schéma, toujours sur le même site, figure 7-9 page 6, et c'est un simple amplificateur inverseur (avec une résistance entre la borne + et la masse... Gné?).
Donc, ca se contente de renvoyer la tension qui sors du soustracteur avec un facteur d'amplification?
C'est pas plutôt le boulot de l'étage de puissance tout ca?
Et si ca se contente de suivre la tension délivrée par le soustracteur, ca sers a quoi? autant s'en passer, non? (je sais que la réponse est "non" )

Je me suis relu 3x, j'espère que tout ceci est compréhensible...

Merci d'avance pour vos réponses
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[DAUDET78]

Donc le système serait composé d'un potentiomètre suivi du système d'asservissement, puis l'étage de puissance, et enfin le moteur et son système de vis pour régler l'outil.

Ca, c'est la structure classique d'un asservissement

Le retour de la boucle sera assuré par un simple capteur de distance (capteur Reed je pense) qui donne une tension image de la distance.

Que vient faire un capteur REED ? Un ILS ? Interrupteur à lame souple qui donne une réponse en tout ou rien .
Ce n'est pas un capteur de distance ! Et le capteur de hauteur, c'est ton potentiomètre .

[antek]

J'ai pas compris la terminologie du 1er lien.
Il appelle régulateur un élément de la boucle d'asservissement (un ampli).
Mais on comprend.
Tu veux un asservissement qui agit pendant que la tondeuse fonctionne ou juste avant la tonte ?

[zepeu]

Que vient faire un capteur REED ? Un ILS ? Interrupteur à lame souple qui donne une réponse en tout ou rien .
Ce n'est pas un capteur de distance ! Et le capteur de hauteur, c'est ton potentiomètre .

oops, un capteur a effet hall, ou a induction en fait, ce capteur permet de connaitre la hauteur de l'outil, Il n'est pas dirigé vers le sol, c'est en interne, proche de l'endroit ou le moteur commande la vis permettant le réglage en hauteur.
Le potentiomètre n'est en aucun cas le capteur de hauteur, c'est lui qui donne la commande du réglage de la hauteur.

un petit schéma me semble nécessaire :
schéma reglage hauteur electrique UT.png

normalement, la personne regle la tondeuse avant la tonte, mais il est tout a fait possible qu'il la regle durant la tonte. Qu'est ce que ca changerais?

Donc, ce qu'il appelle régulateur est simplement un ampli, on est d'accord?
Et, finalement, ou se fait l'asservissement dans la boucle? au niveau du dispositif de commande?

PS : Merci m'sieur le modo pour ta petite édition

[A voir en vidéo sur Futura]

[antek]

L'asservissement est constitué de l'ensemble consigne/cde/actionneur/mesure/rétroaction

[antek]

Il n'y a pas de "régulateur" (au sens électronique) avant la commande.

[DAUDET78]

Sur une tondeuse , la coupe se fait par rapport au sol . On fixe la hauteur de coupe et basta !
Je ne vois pas en quoi Il faut un réglage de hauteur asservi ? Asservi à quoi ?

[antek]

Asservi à quoi ?

A une commande électrique depuis le "guidon" je suppose.
Permet de varier la hauteur de coupe en cours de tonte (transitions entre différentes végétations et terrains)

[zepeu]

Merci antek

J'aurais du préciser que ce type de tondeuse est pas vraiment le genre "j'ai ca pour tondre mon jardin" Y'a un moteur de 40 cv, un siège réglable pneumatiquement, un bac de ramassage de 700 litres et un volant...
Donc, on aimerais ne pas avoir besoin de descendre de la tondeuse et tourner une manivelle pour régler la hauteur de l'outil de tonte, rester tranquillement au poste de conduite est bien plus pratique

il est vrai qu'en règle générale, on règle la hauteur de coupe, puis basta, comme le dit DAUDET78, mais dans notre cas, il se peut que si on tond un bord de route, par exemple, le terrain peut changer (devenir plus rocailleux ou je ne sais pas quoi, je tonds assez rarement ^^), donc la personne peut vouloir rehausser ou rabaisser l'outil de coupe. Ou même il peut juste tester la hauteur de coup, la trouver trop basse et vouloir rehausser l'outil de coupe, en toute simplicité...

Asservissement, car on veut avoir un potentiomètre a proximité du poste de conduite, potentiomètre qui va commander un moteur électrique accouplé a l'outil de tonte => asservissement

[DAUDET78]

Ouais .... il se penche sur le réglage des roues et basta ! Pas besoin d'électronique !

[zepeu]

Ouais .... il se penche sur le réglage des roues et basta ! Pas besoin d'électronique !

Mais aussi je leurs refilerais bien une paire de ciseaux en disant "tiens, c'est une tondeuse mécanique !" mais bon, pas possible

Retour sur mon petit problème?

donc, en fait, la partie décrite comme un "régulateur" régule rien du tout, c'est juste un ampli qui permet au système de commande qui viens après de "voir" quelque-chose, c'est bien ca?

Donc (encore un donc, oui), mon principal problème vas être le système de commande je suppose...

Il y a une autre question que je gardais en réserve et qui concerne le système de commande, justement :

Apres avoir mis en place le soustracteur plus l'amplificateur, je vais me retrouver avec un signal soit positif, soit négatif correspondant a l'a différence entre la commande et le retour du capteur.
Je pensais mettre un trigger de Schmitt derrière, mais le soucis vas être que le trigger donne une tension de sortie soit positive, soit négative, et on veut que l'outil reste stable lorsque la position souhaitée est atteinte, or, avec ce système de trigger, il va passer son temps a osciller "haut - bas - haut -bas", ce qui pourrait être négligeable (on est pas a 1mm pres) si on avais pas un moteur électrique :'(
Le soucis est, comme vous le savez, que les moteurs électriques consomment beaucoup de courant lors du démarrage, donc, si on s'amuse à faire bouger tout ca d'un mm en haut puis ne bas puis en haut non stop, la batterie de la machine vas vite se vider
Sauf erreur de ma part, bien entendu

[antek]

Ouais .... il se penche sur le réglage des roues et basta ! Pas besoin d'électronique !

J'ai fais ce boulot pendant quelques années (2 jours de tonte par semaine) et je t'assure que j'aurais putassièrement apprécié ce genre de dispositif !

[DAUDET78]

je t'assure que j'aurais putassièrement apprécié ce genre de dispositif !

Je pense que sur les motoculteur-tondeuses il y a une manette de réglage mécanique de la hauteur de tonte

Apres avoir mis en place le soustracteur plus l'amplificateur, je vais me retrouver avec un signal soit positif, soit négatif correspondant a l'a différence entre la commande et le retour du capteur.

Oui

avec ce système de trigger, il va passer son temps a osciller "haut - bas - haut -bas", ce qui pourrait être négligeable

C'est ce qu'on appelle le pompage de l'asservissement qui oscille de part et d'autre de la position optimum .
On ne met pas un trigger, mais une commande analogique du moteur de position et, suivant le sens de l'erreur, il tourne dans un sens ou dans un autre.
pour éviter le pompage :
- On règle le gain de l'ampli d'erreur à sa valeur optimum ( voir régulation PID)
- On introduit une hystérésis ( si la sortie de l'ampli d'erreur est dans une certaine fourchette, on ne fait rien)

[zepeu]

Tu conseillerais plutôt un régulateur PID plutôt que juste P?
Sachant que peu m'importe la précision ou le temps de réaction, le simple régulateur P ne serais pas suffisant?

D'autre part, tu me conseille d'introduire une hystérésis et tu dis que "si la sortie de l'ampli d'erreur est dans une certaine fourchette, on ne fait rien", mais le comparateur a hystérésis est toujours soit a 1, soit a 0, donc?
Je suppose que tu ajouterais un circuit qui permet de "shunter" la sortie de l'hystérésis en fonction de la valeur de la sortie du régulateur?
Tu ferais ca avec quoi? simplement de la logique numérique? quelques portes logiques et voila? Ou il existe un composant tout prêt permettant de réaliser cette fonction?

un petit schéma pour expliquer tout ca



merci pour vos réponses a tous les deux

[DAUDET78]

Ta PJ n'est pas encore visible

Tu conseillerais plutôt un régulateur PID plutôt que juste P?

je ne conseille rien .... j'explique , grosso modo, le fonctionnement d'un asservissement

D'autre part, tu me conseille d'introduire une hystérésis et tu dis que "si la sortie de l'ampli d'erreur est dans une certaine fourchette, on ne fait rien", mais le comparateur a hystérésis est toujours soit a 1, soit a 0, donc?

je ne conseille rien .... j'explique :
- que si la sortie de l'ampli est en dessous de ,par exemple, -3V on descend le machin.
- que si la sortie de l'ampli est au dessus de ,par exemple, 3V on monte le machin.
- et dans les autres cas, on ne fait rien

[zepeu]

Ok ok, merci

Coté commande, c'est plutôt logique tout ca, mon problème est dans le "comment réaliser ca physiquement?"
Tu connais un type de composant/montage qui permette de faire ce genre de commande? Ou "je me démerde"?

[antek]

Je verrais plutôt :

commande guidon --------(+/-) ----------- cde moteur ----------- moteur ------------- vis sans fin ---------------- mesure distance puis retour vers (+/-)

C'est pas clair, l'éditeur refuse de prendre en compte les "espace"

Ajouter une mesure de "signal erreur", si < val fixe -> supprimer la cde moteur et bloquer mécaniquement la vis sans fin

On peut concevoir ça en analogique ou numérique.
Attention à la mesure de distance, tout est soumis à fortes vibrations.

[DAUDET78]

mon problème est dans le "comment réaliser ca physiquement?"

la partie mécanique moteur, vis sans fin est faite? si oui, il faut combien de tension/courant ?

[zepeu]

Salut à tous (les deux , j'espère que vous avez passé un bon week-end

antek, qu'est ce que tu veux dire par : si < val fixe -> supprimer la cde moteur et bloquer mécaniquement la vis sans fin ?

Le moteur sera alimenté en 12V et 50W, donc 4A
Ca fait un peu beaucoup, non? pourtant c'est ce qui est indiqué sur la doc... Il développe du 600N

En fait, lorsque j'ai commencé a écrire, il s'agissait d'un moteur, mais finalement on vas partir sur un vérin électrique, ce qui peut être bien plus simple dans la réalisation.

[DAUDET78]

on vas partir sur un vérin électrique,

Tu peux donner un lien WEB sur la notice de ce vérin ?

[bobflux]

Un truc style servomoteur intègre l'asservissement etc.

Ça doit exister en style vérin.

Sinon un gros servo pour commander les vannes hydrauliques...

[antek]

antek, qu'est ce que tu veux dire par : si < val fixe -> supprimer la cde moteur et bloquer mécaniquement la vis sans fin ?

Dès que l'erreur est inférieure à une certaine valeur tu arrêtes la commande de la vis sans fin.
Simplifie le système sans avoir un effet de pompage

[zepeu]

Daudet : Le voici :

http://www.roemheld.de/data/document...01_en_0809.pdf

Il n'y a pas de fonction de maintient intégrée (il me semble), il peut etre alimenté avec une borne (+) et (-) et utiliser un système lui évitant d'aller en butée, la doc est pour le 24V, mais en bas a droite de la premiere page il est indiqué qu'il est disponible en 12V.

antek, je connais bien le probleme du "pompage" comme tu dis, et justement, je ne sais pas comment faire pour éviter ca, est ce qu'il existe des circuits tout prets?
Car la fonction trigger créera automatiquement ce pompage étant donné que la sortie est soit négative (-12V) soit positive (+12V), ce qui donnera le sens de correction. Je ne connais pas le genre de circuit permettant de pallier a ce problème...

[zepeu]

Ô.ô
TILT !

Un NE555 cablé en monostable avec un déclanchement a un seuil permettant d'éviter le pompage et envoyant un signal autorisant le fonctionnement du trigger lorsqu'il est actif pourrait fonctionner, non?
Ou alors c'est compliqué pour rien?

[antek]

Pour le blocage ben un frein (c'est pas simple)

On s'en fout du "trigger", tu coupes l'alim du vérin quand l'erreur est "correcte"

[zepeu]

M'h, certes... Le soustracteur au début donne un signal soit positif, soit négatif, donc pas besoin de ce fameux trigger...

Un frein... je sais pas trop comment je peux mettre ca en place... je vais fouiller.

[DAUDET78]

Il n'y a pas de fonction de maintient intégrée (il me semble),

Je pense que si

The self-locking spindle lifting gear stops the actuator in case of voltage drop and maintainsit safely in the reached position

Mais je ne vois pas l’intérêt d'un vérin .
Avant de penser électronique, pense à la mécanique !
Tu dois pouvoir monter ou descendre un truc qui supporte des efforts , qui a un certain poids et qui doit se bouger verticalement en restant sur un plan horizontal .
Commence par résoudre ce problème et ensuite on cogitera l'électronique !

[zepeu]

Tu dois pouvoir monter ou descendre un truc qui supporte des efforts , qui a un certain poids et qui doit se bouger verticalement en restant sur un plan horizontal .

Déjà fait, la machine dont on parle est une évolution d'une machine prduite depuis... longtemps ^.^, le système existe déjà, on veut juste le passer en commande électronique (comme beaucop d'autres choses d'ailleurs)

Bien vu pour le maintien en position.
D'ailleurs, ces vérins électriques sont faits comment dedans? un moteur et une vis sans fin dans la tige du vérin, non?
En gros, il suffit que je mette un simple transistor relié a la sortie du comparateur d'entrée pour autoriser ou non le signal a passer en fonction de la différence de potentiel a la sortie du comparateur... C'est cool, ca simplifie les choses tout ca