Choix d'un moteur DC 12volts !

[Dofell]

Bonjour/Bonsoir,

Je suis un élève de 1ere S option SI et je viens ici pour demander conseil à propos de mon TPE. Je voulais au début poster dans la section TPE mais après avoir lu les règles de la section, j'ai vite compris que celle ci était destinée aux questions de type méthodologie et pas méca/elec etc...

Du coup je me retrouve ici

Comme vous avez pu le voir dans le titre, je recherche un moteur ( plutot deux mais biensur le même modèle ) pour faire tourner deux roues. Très bien mais deux roues de quoi vous allez me dire? Alors je vais vous expliquer le sujet de mon TPE.

Au lycée, on a un mur d'escalade. Qui dit mur d'escalade, dit sécurité. Pour monter sur le mur, on a besoin de tout une ribambelle de truc : mousquetons, système d'assurage, cordes etc... Et pour une classe de 30 élèves, se trimballer avec tout sa, sa pèse lourd. On a donc un chariot ou on pose tout le basar et on le pousse jusqu'au mur d'escalade. Sauf que pousser une charge de presque 80 kilos, sa fait beaucoup pour des petits lycéens Enfin on a des muscles croyez pas mais y'a une petite pente à se taper quand même et 80 kilos, voilà voilà quoi ! Donc en gros notre TPE consiste à MOTORISER, oui MOTORISER le chariot d'escalade pour qu'il puisse faire le chemin aller retour mur d'escalade - local. ( Une cinquantaine de mètres de distance avec la petite montée en prime ).

Donc, revenons en a nos moutons. Notre circuit fonctionnera sous 12volts avec le petit pont en H très classique pour se faire tourner le moteur, et donc la roue dans les deux sens ( avec relais et tout et tout ).

On a fini le câblage de la bête et la on se questionne sur le moteur!

Au lycée, on a des moteurs de la marque MFA ( Série 919D ). Les deux roues qu'ont veut motorisées mesurent 30cm de diamètre. On veut faire tourner nos roues à 5/6 km/h. Après un petit calcul de base, voilà le moteur qu'on veut :

Un moteur tournant sous 12V en Courant continu, qui tourne à environ 300rpm donc pour les 12 volts. On a trouver ça sur la marque MFA avec la série 919D, sauf que le prof qui nous encadre nous a dit que vu le petit moteur que c'est, même à deux moteurs, ils allaient pas tenir les 80kg du chariot. Donc du coup on veut un moteur similaire ( 12V DC 300RPM ) mais qui puisse tenir du 80 kg et pourquoi pas pour être large du 100kg. Je sais pas comment m'y prendre pour trouver le bon moteur.

Je remet le bazar entre vos mains,
merci d'avance !
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[Dofell]

Ah oui et j'ai oublier de préciser : Le chariot se balade pas avec deux roues seulement ! Il y a 4 roues : 2 roues motrices donc, et deux roues dites "folles" ( vous savez celle qu'il y a sur les caddies au supermarché ) qui vont suivre la direction qui va leur être appliqué

[Dynamix]

Salut
Je suppose que vous avez calculé la puissance nécessaire .
Comment et combien avez vous trouvé ?

[Dofell]

Malheureusement je n'ai pas calculer de puissance :X pourriez vous l'éclairer sur le sujet?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Dofell]

En fait je ne vois pas pourquoi je dois calculer la puissance moteur voulu. Sa entre en compte dans le choix de ce dernier ?

[Dynamix]

Le calcul de la puissance , c' est le départ de tout .
Il faut partir du travail que le moteur doit effectuer :
Grimper une petite cote (10%?) avec une charge de 800 N et une résistance au roulement à déterminer .
Compte tenu de la vitesse , ça donne la puissance utile .
Avec le rendement on obtient la puissance nominale minimum à multiplier par 2 ou 3 pour être tranquilles .
C' est nettement supérieur au 2 x 21 W de celui que voues avez prévu .

[Dofell]

Donc oui on a bien une charge de 800N car p=m *g

La dénivelé de la côte à monter est bien de 10%. Donc la vitesse de l'engin est de 5 à 6 km/H. Du coup avec quelles formules je calcul le reste?

[Dynamix]

formule de la puissance : F.v
Quelle est la vitesse verticale pour une pente à 10% et une vitesse horizontale de 1,7 m/s ?
Pour la résistance au roulement tu peux prendre une valeur bateau de 5% de la charge .

[Dofell]

Alors, j'ai fais mes petits calculs, mais je suis pas sur sur.

Donc en faite, je veux que mon chariot roule à une vitesse maximale de 5 à 6 km/h ( pour pas lui courrir derrière oui ! ), ce qui équivaut à environ 1,6 m/s. Du coup on va faire le calcul sur cette valeur, quitte à ce que la vitesse baisse sur une surface plane. Donc j'ai fait :

P = F*V
P = 800 * 1,6
P = 1280 Watts

Je tombe donc sur 1280 watts, effectivement le 2* 21 W suffisait clairement pas !

Pour le coefficient de resistance au roulement, je me suis renseigner et on m'a dit qu'il varier en fonction de la matière de la roue, et de la matière sur la quelle la roue roule. Les roues que je vais utiliser sont en caoutchouc, et on va faire rouler sa sur du goudron, je pense que la resistance au roulement est plutot faible, car sa doit pas mal adhérer. Mais si je prend cette valeur bateau de 5% du poids, ( on a un poids de 800 N vu plus haut ) :

800 * 5/100 = 40

Quesque je fais de ce 40 ? je dois le multiplier ? Il entre dans le calcul de la puissance ?
Et le dénivelé de 10% ? J'ai dis plus haut que je voulais une vitesse max de 1,6 m/s, sa fait que sur une surface place la vitesse sera-t-elle vraiment moins conséquente ?

Merci d'avance !

[Dynamix]

P = F*V
P = 800 * 1,6

que nenni !
Tu multiplies scalairement une force verticale (le poids) par une vitesse horizontale .
Le résultat est zéro (pointé)

[Dofell]

Comment je trouve ma vitesse sur mon dénivelé alors ?

[Dofell]

Malheureusement on a pas encore vu les produits scalaire en math, alors je suis un peu perdu ^^

[Dynamix]

Malheureusement on a pas encore vu les produits scalaire en math, alors je suis un peu perdu ^^

Pas grave .
Prendre pour le travail avec une vitesse horizontale uniquement les forces horizontale .
Idem en verticale .

Comment je trouve ma vitesse sur mon dénivelé alors ?

Pour le travail du poids (vertical) prendre composante verticale de la vitesse . (10%)

[Dofell]

Je suis désolé mais je ne comprend pas ce que vous voulez dire par là ^^'

[antek]

Fait un schéma de la voiture qui roule sur une pente en y incluant son poids et la force qui pousse la voiture.
Décompose le poids en une force perpendiculaire à la route et une autre parallèle à la route.

[Dofell]

Alors j'ai essayé le schéma, voilà ce que sa donne, cependant je vois toujours pas comment je suis censé faire avec sa

[Dynamix]

C' est tout tes cours de physique à revoir .
Demander à ton prof ...
Ou à google .
https://www.google.fr/search?q=depla...LEC4gQ_AUIBigB

PS :
10% ce n' est pas 10°

[Dofell]

J'ai trouver une bonne video ou le mec expliquait vraiment bien ( https://www.youtube.com/watch?v=Ncr76JoN8u4 )

Du coup j'ai mes formules et j'ai fais les calculs, je crois que je suis bon, cependant, c'est à verifier :

D'abord on calcule la force F:

F = m.g.sin(alpha) + m/2 . d . v(t)²
F = 80.9,81.sin(0,099) + 40 . 100 ( la distance est en fait d'environ 100m ) . 2,56
F = 10 318

Avec sa, on peut trouver le couple :

Cm = F.r
Cm = 10 318 * 0,05 ( j'ai un diametre de 0,1 soit un rayon de 0,05 )
Cm = 515,9 N/m

Comme on a deux roues motorisés, on peut diviser sa par 2 pour avoir le resultat pour un moteur soit 515,9 /2 = 257,95 N/m

Une fois qu'on a le couple, il est dis dans la vidéo qu'on peut le diviser par le nombre de roues pour trouver la puissance/moteur on aura donc 129W par moteur, mais la formule P = Cm. w a été donnée avec w vitesse angulaire en rad/s

C'est la que le problème intervient. Ma roue fait 0,05 m de rayon et je veux une vitesse de 1,6 m/s. Pour calculer la circonference de la roue, on fait 2*pi*r soit 0,31 donc en 1 tour elle va faire 0,31 m. En a peut pres 5,3 tours, elle va faire 1,6 m donc elle doit faire 5,3 tours par seconde, mais la vitesse angulaire s'exprime en t/min on va faire 5,3 * 60, on obtient 318 donc elle a une vitesse de 318 t/min ce qui donne 33,3 rad/s.

Mais quand on fait P = Cm * w
P = 257,95 * 33,3
P = 8589,735 W

Sa me parait assez enorme comme chiffre et l'hypothese du " on divise le couple par le nombre de roues " me parait plus juste, ou alors je me suis completement gourer dans mes calculs :/ Du coup merci d'avance de l'aide ^^

[Dynamix]

D'abord on calcule la force F:
F = m.g.sin(alpha) + m/2 . d . v(t)²

Ce qui voudrait dire que la force augmente avec la distance ...
Le terme en gras n' est pas une force .

Avec sa, on peut trouver le couple :

Pas besoin du couple pour trouver la puissance utile .
P_utile = ∑F.v

[Dofell]

Est-ce que le reste de mes calculs sont juste?

[Dynamix]

Partant de F = 10 318 (qui est faux) , on trouve F.v = 16 500 W
Soit 8 250 W par moteur .
Ce qui est à peu près cohérent avec tes 8589,735 W .
Mais , bien sur , totalement faux .


"129W par moteur" => erreur d' unité .

[Dofell]

En fait je pense avoir trouver mon erreur, pour la distance de, je n'avais pas compris qu'il s'agissait de la distance du dénivelé et pas de la distance total à parcourir, j'ai donc lever le 100 et mis un 20 que j'ai trouver avec un simple pythagore et j'ai F = 2125 N

Donc si on a P= F*v sa nous fait 3400W que l'on divisé par 2 donc 1700W par moteur.

Sa me parait plus juste mais je suis toujours pas convaincu

[Dynamix]

Il n' y a pas de distance à utiliser dans le calcul de la force .
Ton résultat n' est pas plus juste .
A la rigueur pour être gentil , disons qu' est légèrement (très légèrement) moins faux .

[Dofell]

En gros s'que tu essaie de me dire c'est que la force que je calcul n'en est en fait pas un et que c'est pas le théorème de l'énergie cinétique qu'il faut utiliser

[Dynamix]

Je viens de regarder ta vidéo .
Ton chariot se déplace à vitesse constante , donc v(t) - v(0) = 0

[Dofell]

Donc F = 830
P= F*v
P = 830 * 1,6
P= 1328 W
Que l'on divisé par 2, et on a 664W par moteur?

[Dofell]

Si on reste dans cet optique la pour le couple :
Cm = F*r
Cm = 830 * 0,05
Cm = 41,5 N/m
Si on le divise par 2 on a 20,75 N/m pour chaque roue

[Dynamix]

F = m.g.sin(alpha)

C' est bon

Donc F = 830

La c' est faux .

[Dofell]

F = 77,5 N

donc P = F*v
P = 77,5 * 1.6
P = 124W

Donc 62 Watts par moteur

pour le couple :

Cm = F*r
Cm = 77,5 * 0.05
Cm = 3.875

Sa me parait assez peu mais si vous en etes sur ^^

[Dynamix]

Ajoute 50% de résistance au roulement .
Et un facteur de sécurité de 2 , ça donne 200 W par moteur .