Acquisitions des données d'un banc d'essai dédié à un ESkate

[invite11f983d4]

Bonjour à tous,
Tout d'abord, je tiens à vous souhaiter une bonne fête du travail!

Je souhaite vous présenter un projet que je développe dans le cadre du concours CAPET science de l’ingénieur option mécanique (et oui je suis me suis un peu perdu dans la section électronique :S:)
J'ai un dossier technique et pédagogique à réaliser sur un Eskate et pour caractériser ses performances, j'aimerai réaliser un banc d'essai.
Je viens donc vers vous avec un projet à l'état de pré-étude pour avoir des avis des idées des commentaires et des réponses!... Autrement dit tous ce qui pourra me faire avancer.

Je souhaite réaliser l'acquisition exploitable sur un ordinateur (CSV ou autres) d'une paire de tension et d'intensité continues en sortie de batterie, d'une autre en tension et intensité découpées à 1000Hz en sortie de contrôleur, et d'une vitesse via capteur par effet hall digital (analogue à un compteur de vélo) pouvant atteindre 100Hz.

J'aimerai utiliser un, ou plutôt des arduino pour ce faire; pour leurs facilités d'accès, leurs support et leurs faible coût.
Optionnellement j'aimerai être capable de loguer la vitesse sur carte SD en embarqué (mais cette partie ne m’inquiète pas trop pour le moment).

Je souhaite donc dans un premier temps vous exposer l'architecture du système d'acquisition, et puisqu'un beau dessin vaut mieux qu'un long discours :mad2:

Mes quelques questions concernent les vitesses de conversion + traitements + transferts séries des bébêtes (Atmega 328 en 16MHz) Arduino Uno ou assimilé.

Le module maître sera t-il capable de tout traiter en même temps? (quatre acquisitions analogiques + une lecture série + une écriture série?)
La gestion des deux interfaces séries du maître est elle faisable? faut il un plus gros contrôleur? (lecture d'une, écriture sur l'autre) (interruption ou autre?)
L'architecture vous parait-elle cohérente?

Des remarques?

Merci à tous ceux qui sont arrivés jusque-la! et encore plus à ceux qui partagerons leurs avis.

Chaleureusement
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[antek]

Un arduitruc avec circuit dédié pour la communication USB devrais suffire.
Quelle est la durée d'une conversion A/N ?
De quelle fréquence d'échantillonnage as-tu besoin ?
Pour la vitesse, soit tu mesures le temps entre 2 impulsions, soit tu comptes les impulsions pendant x secondes.

[invite11f983d4]

Bonjour Antek

Il me semble que la conversion CAN du Arduitruck se situe aux alentours de 10kHz.
Je pense que la fréquence d'échantillonnage dépend de mes différentes acquisitions => pour acquérir correctement une tension découpée aux alentours de 1000Hz? Avis aux amateurs!

Que veux tu dire par circuit dédié à la communication?

Pour la vitesse j'ai déjà réalisé un essai fonctionnel! pour la tension de contrôleur aussi, via un soft développé pour le traçage série XOcillo ce qui m’a permis de savoir que séparément les fonctions peuvent être remplies.
Mais les performances ne vont elles pas diminuées avec le nombres de fonctions, la gestion série? Cela sera t-il suffisant? Gérable au niveau du soft?

[antek]

Un seul arduimachin me semble suffisant, ce qui élimine la nécessité d'un dialogue.

Pour la mesure sur le pwm, à quel point de la chaîne fais-tu la mesure ?
Cette mesure se ramène à une mesure de temps ou de rapport cyclique.
Cela ne se fait pas avec un CAN !

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite11f983d4]

Je peux envisager de n'utiliser qu'un seul arduino en shuntant le deuxième lorsque l'acquisition de vitesse s'effectue sur banc, mais je souhaite tout de même conserver celui au niveau du module vitesse car je veux pour un respecter un objectif pédagogique pouvoir faire l'acquisition en déporté. Mais ne peut relier les connecteurs batterie, contrôleur et moteur pour un question d'encombrement.

Pour visualiser le module de vitesse embarqué, voici un petit schéma.

Sachant que l'acquisition des top détecteurs se fait sur des interruptions programmées, que je ne peux me permettre d'en laisser passer et compte tenu du fait que je vais probablement avoir deux arduino.
Le plus performant reste-il la liaison série, ou le shunt?

[antek]

Le plus performant reste-il la liaison série, ou le shunt?

Sans voir la PJ
Où se situe ce shunt sur ton schéma #1 ?

[invite11f983d4]

Pour la mesure sur le pwm, à quel point de la chaîne fais-tu la mesure ?
Cette mesure se ramène à une mesure de temps ou de rapport cyclique.
Cela ne se fait pas avec un CAN !

Pardon pour le double :
J'effectue la mesure en sortie de contrôleur.

Je ne comprend pas le principe d'acquisition du rapport cyclique que tu propose.
Je me permet de préciser que mes compétences sont assez limitées en électronique;
Pour la mesure que j'ai effectué, j'ai bien fais une acquisition sur une entrée analogique, y a il une autre solution?
Le contrôleur me semble loin d’être parfais, et les beaux créneaux que j'ai eu l'occasion de voir à l'école ne sont pas si beaux. (problème d'acquisition? Quantum? résolution? ou contrôleur non linéaire?)

Je joint une capture d'écran avec manette des gaz aux alentour de 50%.

[invite11f983d4]

Sans voir la PJ
Où se situe ce shunt sur ton schéma #1 ?

Le shunt n'est pas visible, je pourrais néanmoins dériver le détecteur hall vers le module maître, et ne pas alimenter l'arduino embarqué lorsque je suis sur le banc d'essai.

[antek]

J'effectue la mesure en sortie de contrôleur.

Pas clair.
Sortie contrôleur c'est la commande du pont ?
Doit-on comprendre que la mesure est faite aux bornes du moteur ?

[antek]

Le shunt n'est pas visible, je pourrais néanmoins dériver le détecteur hall vers le module maître, et ne pas alimenter l'arduino embarqué lorsque je suis sur le banc d'essai.

Indique clairement ce qui fait partie du skate et du banc de test.

[invite11f983d4]

Pas clair.
Sortie contrôleur c'est la commande du pont ?
Doit-on comprendre que la mesure est faite aux bornes du moteur ?

Oui oui pardon si je ne suis pas clair, je tâtonne un peu, cette mesure en question est effectivement effectuée sur les bornes moteur.

Indique clairement ce qui fait partie du skate et du banc de test.

Ce qui fais partie du skate : l'esquisse extraite d'une mise en plan, ainsi que les fils rouge et noir connectant la batterie au contrôleur, ainsi que le contrôleur au moteur.
Tout le reste fais partie du banc d'essai, bien que le module de vitesse puisse être embarqué hors banc, pour une acquisition sur la route par exemple (ou un parking )

Mon schéma n'est pas clair? bien que non normalisé, j’espérais que si!

Pour clarifier les choses concernant le shunt (terme que je n’aurai pas du employer), je peux utiliser la sortie de mon détecteur à effet hall (pour capter la vitesse), soit sur le module vitesse en mode route, soit sur le module maître en mode banc d'essai, si tu m'affirme que cela sera plus performant, au prix d'une complication en programmation dans les interruptions, qui dans un cas doivent agir sur le maitre, et dans l'autre non.

[antek]

Pour être rigoureux et en général, un élément assurant une fonction sur le véhicule ne doit pas être utilisé par le banc de test.

Je pencherais pour 2 mesures concernant le moteur :
1 - mesure fréquence et rapport cyclique du pwm en sortie logique de commande
2 - mesure courant moteur

Le 1 se résume à des mesures de temps
Pour le 2 il faut effectivement passer par un CNA.
Le problème va être de savoir quelle fréquence max du signal est utile.

[invite11f983d4]

Peut tu être plus clair?

[antek]

Peut tu être plus clair?

Sur quel point ???

[invite11f983d4]

Pour être rigoureux et en général, un élément assurant une fonction sur le véhicule ne doit pas être utilisé par le banc de test.

Je pencherais pour 2 mesures concernant le moteur :
1 - mesure fréquence et rapport cyclique du pwm en sortie logique de commande
2 - mesure courant moteur

Le 1 se résume à des mesures de temps
Pour le 2 il faut effectivement passer par un CNA.
Le problème va être de savoir quelle fréquence max du signal est utile.

Pour le 1 :
Je n'ai pas compris l'astuce concernant la mesure du rapport cyclique.
Quel temps dois-je mesuré? Comment effectué cette mesure?
Je te rappel que le fonctionnement du contrôleur ne semble pas si parfait, je te renvoi à la problématique que j'ai soulevé en #7.

Pour le 2 :
Concernant la fréquence "max du signal", je rappel que le découpage se situe au alentour de 1000Hz, j'imagine qu'il y a un intérêt à mesurer l'intensité à une fréquence plus élevé, permettant de voir la mesure varier au cours d'un rapport cyclique.

Pour les questions :
CAN :
Je ne comprend pas bien l'histoire de fréquence de conversion A/N , qui situé autour de 10000Hz renvoi une valeur numérique toutes les 1/10000=100us ? ou bien emploi une méthode dichotomique dont le temps de cycle dépend de la position de la valeur mesuré dans la plage de conversion?

[antek]

J'étais parti sur un banc de maintenance du skate.
1)
Mesure de la fréquence et du rapport cyclique, je ne vois pas où il pourrait y avoir une astuce.
J'ai précisé "en sortie logique de commande", donc on a affaire à un signal propre.
2) et CAN
Le signal représentatif du courant va înclure des variations de tensions dûes aux commutations.
Pour acquérir ces variations rapides il faudra augmenter la fréquence d'échantillonage bien au-delà de ce qui serait nécessaire pour un signal "propre".
Il donc faut décider de la fréquence maxi du signal à échantillonnersi on veut prendre en compte ces "pics".

En relisant le 1er post, j'ai l'impression que mes propos sont mal ciblés !
Tu dis . . . pour caractériser ses performances, j'aimerai réaliser un banc d'essai.
Il faut alors décider des grandeurs utiles !

[invite11f983d4]

Les grandeurs ne sont elles pas clairement définies?
Alors je me recommence :
Les tensions aux bornes de la batterie ou si tu préfère en entrée de contrôleur, et aux bornes du moteur ou en sortie de contrôleur. (x2 tension)
Les intensités traversant le contrôleurs et le moteur. (x2 intensité)
La vitesse du skateboard (x1 vitesse)

En supposant comme tu le fais qu'acquérir la "sortie logique de commande" reviennent proportionnellement au même que de mesurer la tension au borne du moteur (j'en revient à ma question du poste #7) je ne pense pas que mes compétences en électronique me permettent de hacker le contrôleur pour y accéder. Je peux néanmoins te fournir le schéma électronique du-dit si tu souhaite y mettre le nez. Mais je doute que cela réponde réellement au cahier des charges vu la non-linéarité du truc.

Pour l’échantillonnage d'acquisition en intensité, et d'ailleurs pour la tension aux bornes de la batterie et l'intensité traversant le contrôleur peux être peux tu m'aider à déterminer la fréquence nécessaire? Ou peut être que l'on peux partir du principe que je n'ai de toute façon pas d’intérêt à diminuer la fréquence du CAN qui est de 10000Hz et qui ferra bien ce qu'il pourra pour convertir trois, (ou quatre) valeurs analogiques à la volée. Que l'arduino fera bien ce qu'il pourra pour écrire sur la voie série les valeurs plus le temps à moments de la conversion tout en recevant des interruptions émises par le capteur à effet hall ou pire une autre voie serie, et en les convertissant en vitesse pour le écrire de même sur la voie série.

Qu'en pense tu?

[antek]

Les tensions en sortie logique de commande ne donnent pas les mêmes informations que la tension moteur qui prend en compte les commutations du pont.
Mais si on mesure le courant moteur on peut se passer de mesurer la tension.

Pour le #7 je pensais avoir répondu, ou alors je n'ai pas compris ta question.
Il s'agit de mesurer des temps.

Pour la mesure du courant moteur (c'est un moteur DC j'espère !) si tu veux analyser le comportement pont(commutations)+moteur
il faut échantillonner à au moins 1000 fois la fréquence pwm.

Quelles performances tu veux caractériser ?
Pour un banc de mesures de performances globales, je mesurerais :
- puissance au roues
- consommation moteur
- températures (pont, moteur)
le tout en fonction de la commande.