Appareil de mesure d'angles pour moteur via Arduino

[invite6ab55980]

Bonjour à tous,
je souhaite réaliser un appareil de contrôle afin de mesurer l'angle exact qu'il y a entre les 3 capteurs d'un moteur Brushless à capteurs.

Sur ces moteurs ce trouve 3 capteurs à effet hall, (A B C) , le rotor est soit un 2 pôles, soit un 4 pôles .

l'idée de cet appareil serait de mesurer exactement l'angle qui se situe entre chaque capteurs afin de l'affiner au maximum pour gagner en précision, donc en vitesse et en rendement.

Actuellement j'ai déjà réalisé :
- Un support pour recevoir la carte à contrôler
- Un aimant calibré avec une asymétrie proche de 0° sur un support facile à enlever et à remettre.
- Une alimentation de la carte capteur
- Une reprise des signaux de sorties sur des bornes grip fils.

Tout ceci est parfaitement fonctionnel et je peux déjà voir de beaux signaux avec l’oscilloscope .

donc jusque là j'ai tout (mécaniquement)

C'est là que j'ai besoin de vos compétences afin de mener à bien ce projet .

J'aimerai maintenant pouvoir mesurer rapidement sur un petit écran LCD 2x16 l'angle exact à .x décimal entre les 3 capteurs via un Arduino Uno.(ou similaire)

donc je pense qu'il faut mettre un petit moteur afin d'entrainer l'aimant à une vitesse donnée (j'imagine 1000T/min dans un premier temps).
et ensuite pouvoir afficher l'angle des trois capteurs .

Exemple :
Lancement du moteur d'entrainement (je pense un petit moteur pas à pas).
vérification de la vitesse (1000T/min ) ajustement avec un potentiomètre .
clique et affiche la mesure en Temps réel.

ligne 1 : --A°---B°---C°--
ligne 2 : -30.0-31.0-30.5-

pour le moment se serait déjà super si j'arrivais à avoir un petit montage fonctionnel, et pourquoi pas le faire évoluer par la suite .

si vous avez des idées je suis preneur.

en vous remerciant pour votre aide.

Yoann
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[Seb.26]

Pour moi, il faut 3x ADC >10b avec mise en forme du signal qui va bien et un trigger commun piloté par le uCPU, en SPI par exemple.

( à défaut de trigger commun, un peu de triche sur le SPI devrait faire l'affaire ; )

Le reste n'est que calcul ...

[invite6ab55980]

Bonjour Seb.26,
alors là tu m'as séché lol , qu'est-ce que tu appel des ADC >10b ? j'ai fait une petite recherche quand même, j'avoue que ça me fait peur de partir dans ce type de circuit mais pourquoi pas après tout ?

en effet il y a beaucoup de formule a mettre en place je pense pour avoir le résultat à l'écran, j'avoue que je ne sais plus trop par ou commencer ...

si tu as un semblant d'explication je suis tout-ouïe

[invite6ab55980]

Mon but n'est pas de mettre un correcteur d'angle, mais bien de relever la valeur afin de replacer correctement les capteurs un par un.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Seb.26]

Mon but n'est pas de mettre un correcteur d'angle, mais bien de relever la valeur afin de replacer correctement les capteurs un par un.

Tes 3 capteurs ont quel type de sortie ?

[Qristoff]

Mon but n'est pas de mettre un correcteur d'angle, mais bien de relever la valeur afin de replacer correctement les capteurs un par un.

les capteurs ne sont pas câblés sur un circuit imprimé monté dans le moteur ?

[Qristoff]

Tes 3 capteurs ont quel type de sortie ?

C'est généralement du tout ou rien avec sortie en collecteur ouvert. On utilise même des capteurs Hall bipolaire latché, c'est à dire qu'ils gardent la position si le champ magnétique ne s'est pas opposé en dépassant le seuil. Cela permet des rapport cyclique de 50% approximativement à vitesse constante.

[invite6ab55980]

sortie de tension fonction de l'entrée, comme dit plus bas, ON/OFF

[invite6ab55980]

si bien sur mais je démonte tout

voilà le montage ça sera plus parlant .
Circuit.jpg
Aimant.jpg

[invite6ab55980]

il n'y a personne qui a une idée pour la mise en œuvre arduino ?

[Antoane]

Bonjour,

C'est généralement du tout ou rien avec sortie en collecteur ouvert. On utilise même des capteurs Hall bipolaire latché, c'est à dire qu'ils gardent la position si le champ magnétique ne s'est pas opposé en dépassant le seuil. Cela permet des rapport cyclique de 50% approximativement à vitesse constante.

Dans ce cas, ne suffit-il pas de mesurer le retard entre capteurs (délais entre fronts montants et/ou descendants), et de le normaliser par la période du signal ?
Cela pourrait se faire avec un unique timer utilisant l'horloge interne et remis à zéro par les front montants d'un capteur dit pris comme référence. La valeur contenue dans le timer (appelons la N) lors de la remise à zéro caractérise la durée de la période (i.e. le temps nécessaire pour faire un tour du moteur, supposant une unique paire de poles).
Par ailleurs, les signaux provenant des deux autres capteur sont reliés à des interruptions : lorsque l'une de ces entrées passe à 1, le contenu du timer (appelons le n) mesure le décalage temporel entre le capteur associé et celui de référence. On en déduit l'angle mécanique entre ce capteur et celui de référence : 2*pi*n/N.

C'est pour le principe, car il faudrait étudier l'effet de la température (modification de la sensibilité du capteur et des aimants), de la vitesse de rotation, et le jitter / bruit de la mesure.

[invite6ab55980]

donc ça ne serait cassement que du calcul selon toi ? Arduino ne servirait plus qu'a effectuer les opérations après rection des signaux pour les afficher sur l'écran ?

[Antoane]

Le µC doit quand même mesurer les valeurs de n et de N.

[invite6ab55980]

Ok Donc après avoir creusé un peu plus suivant vos réponses et l'aide de mon père j'en déduit plusieurs phases:

1) mise en route du moteur pour atteindre une vitesse de 1000T/min (Mesure faite sur le capteur A qui sera la référence )
ce qui donnera en théorie Temps/tour = 0,06 sec/Tour

2) Calcul du temps entre le capteur A et B en Sec (imaginons une mesure de 0,019885 Sec entre A et B)
3) Calcul du temps entre le capteur A et C en Sec (imaginons une mesure de 0,039085 Sec entre A et C)

le calcul que le µContrôleur devras effectuer est :

1 Tour / 1min en Sec x Temps mesuré x 1000 soit:
Pour l'angle entre A et B : 360°/60 Sec x 0,019885 Sec x 1000 = 119,31°
Pour l'angle entre A et C : 360°/60 Sec x 0,039085 Sec x 1000 = 234,51°

vous avez des remarques à ce sujet ?

Merci à vous .

[Antoane]

Bonjour,

C'est l'idée que j'en ai, mais je en suis pas spécialiste et ne pense peut-être pas à des éléments importants.
Sachant qu'il n'est pas nécessaire de tourner à exactement 1 kRPM, puisque la durée d'un tour est également mesurée.

[invite6ab55980]

Pour la vitesse de rotation en effet pas besoin d'aller très vite mais il faut quand même que j'arrive à conserver une vitesse conséquente pour la stabilité avec un volant inertiel . 1Krpm n'est pas une valeur encore figée, mais au moins 500rpm serait bien je pense .

du coups je m'oriente sur une programmation Arduino ou Raspberry, je ne sais pas encore .

le Raspberry risque de me forcer à programmer Python avec pas mal d'interface à mettre en route alors que le Arduino ne nécessitera qu'un ON/OFF et du C++ donc à voir .

[Seb.26]

Pour la vitesse de rotation en effet pas besoin d'aller très vite mais il faut quand même que j'arrive à conserver une vitesse conséquente pour la stabilité avec un volant inertiel . 1Krpm n'est pas une valeur encore figée, mais au moins 500rpm serait bien je pense .

du coups je m'oriente sur une programmation Arduino ou Raspberry, je ne sais pas encore .

le Raspberry risque de me forcer à programmer Python avec pas mal d'interface à mettre en route alors que le Arduino ne nécessitera qu'un ON/OFF et du C++ donc à voir .

Avec un RPI tu auras une couche OS plus importante, même en passant sur RTOS ... pour ce genre de besoin AMA il faut rester sur uCPU avec 0 surchouche ...

[Qristoff]

Pour la vitesse de rotation en effet pas besoin d'aller très vite mais il faut quand même que j'arrive à conserver une vitesse conséquente pour la stabilité avec un volant inertiel . 1Krpm n'est pas une valeur encore figée, mais au moins 500rpm serait bien je pense

c'est pour mesurer l'angle ou la vitesse ? quel serait l’intérêt de mesurer l'angle ?

[invite6ab55980]

Seb.26:
oui je pense finir sur un Arduino ça sera plus simple .

Qristoff:
l'angle exact afin de le corriger .

Les moteurs Moteurs Brushless à haute puissance sont aujourd'hui équipés de 3 capteurs de positionnement précis de l'aimant, afin d'alimenter la bonne phase au bon moment, les vitesses sont tellement élevé qu'un défaut d'alignement des capteurs engendre de la surchauffe et de la surconsommation.
c'est un peu le même principe qu'un moteur à essence qui aurait ses injecteurs décalés par rapport à l'admission échappement ... c'est pas optimal

donc il faut passer par cette étape importante de l'alignement des capteurs .

[Qristoff]

Je comprends pas trop trop. Les capteurs sont montés sur un circuit imprimé (donc, pas de risque de voir les capteurs bouger entre eux) et normalement la carte doit avoir des pions de centrage pour s'aligner sur la carcasse du stator, donc normalement c'est répétable !
Sinon, je ne vois pas pourquoi utiliser un Arduino, un simple oscilloscope suffit ! on ajuste le signal d'un capteur sur la fem pseudo sinusoïdale fournie par le moteur.

[invite6ab55980]

Pour plusieurs raisons:
1)Non la carte n’est pas piontée, car tu peux ajuster le timing de la carte par rotation (des trois capteurs en même temps ) pour obtenir des performances plus ou moins élevées avec un rendement différent
2) les capteurs sont justement souder mais pas au parfait angle de 120°(C’est exactement là le souci .)
3) se balader avec un oscilloscope n’est pas pratique et surtout pas recommandé
4) ne revient pas au même prix
5) l’oscilloscope ne fait pas le calcul de la déviation seul
6) ce n’est pas du tout ludique ni intuitif
7) je nais pas d’oscilloscope suffisamment récent
8) le but d’un projet électronique c’est de réaliser quelque chose (sinon on ferait toutes nos mesures de température avec des multimètres et une sonde K, un papier un crayon)

[invite6ab55980]

J'ai commencé à réaliser le câblage via un Arduino, je regarde comment réaliser le code, mais j'avoue être dépassé, quelqu'un peu me donner un coups de mains pour le code svp ?

Merci d'avance pour votre temps

[Seb.26]

J'ai commencé à réaliser le câblage via un Arduino, je regarde comment réaliser le code, mais j'avoue être dépassé, quelqu'un peu me donner un coups de mains pour le code svp ?
Merci d'avance pour votre temps

Tu te rends bien compte que ton prog ne vas pas faire 15 lignes, hein ???

...donne ce que tu as fait ... de ce que tu veux faire ...etc...