Mémoire projet lycée GallieniVoitures Gallieni mobile et in

extrémis

Equipement d’un banc de puissance pour permettre la mesure des résistances au roulement des pneus.

Ce projet est associé à la construction d’une deuxième voiture plus légère que l’ancienne et qui communique avec le banc de

puissance par un bus CANL’ensemble des 2 projets sert de support à l’enseignement de

spécialité SIN et EE de STI2DLe mémoire s’appui sur la deuxième revue de projet réalisée par

Morgane NOYES--ROCACHE pour son BACAccessoirement c’est elle qui pilote la voiture Gallieni mobile et qui

centralise les informations du banc sur une façade Labview

2

Revue de projet BAC :Revue de projet BAC :

Affichage de données sur LAB VIEW.Affichage de données sur LAB VIEW.

Moteur et frein du banc

Moteur de la voiture

Capteur de force

Contrepoids

Balance

Contrepoids

Capteur de force

Balance

Le banc permet de freiner la roue de la voiture quand celle-ci est entrainée par son propre moteur et il permet aussi d’entrainer la voiture pour mettre en évidence la

récupération d’énergieLa position du capteur de force permet de récupérer

directement l’effort tangentiel de la roue.Une balance permet de peser l’effort vertical sur la roueUn moteur fait varier le freinage du banc et donc l’effort

tangentiel.Un autre moteur fait varier la charge verticale sur la

roue.La résistance au roulement est mesurée en fonction de

la charge verticale, de la vitesse et de la pression du pneu.

AB

3

Morgane NOYES--ROCACHE TSTI2D EE

4

SommaireSommaire.

• • Protocole de communicationProtocole de communication

• • La carte NI 8473 CAN USB et son interface de liaisonLa carte NI 8473 CAN USB et son interface de liaison

• • L’affichage des données sur L’affichage des données sur LabviewLabview

-- Présentation globale du futur affichage du banc de puissancePrésentation globale du futur affichage du banc de puissance..

-- Partie commande et information.Partie commande et information.

- Paramètres de mesuresParamètres de mesures

-- Définition des données visualisés sur le graphique.Définition des données visualisés sur le graphique.

• • Etalonnage et mesure de la force tangentielle et la de la charge verticale du pneu.Etalonnage et mesure de la force tangentielle et la de la charge verticale du pneu.

Descriptif sommaire de la nouvelle voitureDescriptif sommaire de la nouvelle voiture

0 0 0

ID HighID High ID LowID Low

ID Personnes ID Personnes concernéesconcernées

EtalonnageEtalonnage Types d’ordres / ID personne qui Types d’ordres / ID personne qui répond à un ordre précédemment répond à un ordre précédemment donné.donné.

L’étalonnage :L’étalonnage :Premier casPremier cas :: 11000000Deuxième casDeuxième cas :: 00110000Troisième casTroisième cas :: 00001100

1 XX

Types d’ordres :Types d’ordres :

Protocole de communicationProtocole de communication

Morgane envoie vers Morgane envoie vers Youri ,Xavier et Youri ,Xavier et SamarSamar

Morgane (1XX)(LabView)

CédricPétéloKévin

Joulemètre(000)

Xavier(001) Samar(011)Youri (010)

111101110 100

100100

010

001

011 011011

Identificateur Identificateur de chaque de chaque

acteur.acteur.

Samar, Youri et Samar, Youri et Xavier répondent Xavier répondent a Morgane.a Morgane.

Youri et Xavier Youri et Xavier discutent entre eux.discutent entre eux.

Discussion Discussion entreentre

exploitantsexploitantsdu véhicule.du véhicule.

BUS CAN NI-USB 8473 CAN

CAN HIGH

CAN LOW

c

2.2 kΩ

Interface de liaison2.2 kΩ

Morgane NOYES--ROCACHE TSTI2D EE

7

TensionTension :: 5 VDC5 VDCIntensité : Intensité : 250 mA250 mANombre de portsNombre de ports :: 11Vitesse de transfert max :Vitesse de transfert max : 1 Mbit/s1 Mbit/sVitesse de transfert mini : Vitesse de transfert mini : 40 kbit/s40 kbit/sHorodatage :Horodatage : enregistrer messagesenregistrer messagesà la microsecondeà la microseconde

La carte NILa carte NI--8473 et son interface de liaison :8473 et son interface de liaison :

Calculateur moteur

Ordinateur Labview

Calculateur joule mètre

Calculateur commande des

moteurs

Calculateur du frein

Calculateur de la force d’appui

Passerelle

Tableau de bord

Configuration du banc de puissance avec in

extrémis

Bus CAN et masse

Alimentation + et – 12 volts fournie par le calculateur de force d’appui

7810 7810 7810 7810

Accélérateur

AV AR

V2

V1

Contact

7810

Contrôle contact

Défauts

Témoin contact

CC CC

CC

Fusible 100A

1 234

5

6789

M

10

CliGCliD

StopGStopD

VeilGVeilD

PhG

PhD

Centrale

9

In extremis

Connecteur permettant la prise en main du moteur par

le banc de puissance

Calculateur moteur

Ordinateur Labview

Calculateur GPS

Calculateur d’aide à la conduite et

joule mètre

Calculateur commande des

moteurs

Calculateur du frein

Calculateur de la force d’appui

Passerelle

Tableau de bord

Afficheur ACAfficheur GPS

Configuration du banc de puissance avec Gallieni

mobile

Bus CAN et masse

Alimentation + et – 12 volts fournie par le calculateur de force d’appui

Signalisation

Contrôle moteur

Accélérateur

AV AR

V2

V1

Contact

Contrôle contact

Défauts

Témoin contact

CCCC

Fusible 100A

1 234

5

6789

M

10

CliGCliD

StopGStopDVeilG

VeilD

PhG

PhD

Contact

Panneau solaire 1

Panneau solaire 2

MPP

Calculateur GPS

Calculateur Aide au pilote

Connecteur permettant la prise en main du moteur par

le banc de puissance

I I

Morgane NOYES--ROCACHE TSTI2D EE

12

Présentation globale du Présentation globale du futur affichage du banc de puissance.futur affichage du banc de puissance.

Partie commande et Partie commande et information.information.

Voyants qui permettent de Voyants qui permettent de voir si la procédure voir si la procédure

d’initialisation est réussie d’initialisation est réussie par élément.par élément.

Etat globale de Etat globale de l’initialisationl’initialisation.

• Nouvelle : • Nouvelle : Modifier le choix des mesures.Modifier le choix des mesures.• Save : • Save : Enregistrer et de recommencer.Enregistrer et de recommencer.• GO : • GO : Valide et bloque les choix.Valide et bloque les choix.• Stop : • Stop : Crée une interruption.Crée une interruption.

• Init : • Init : Mesures validéesMesures validées• En cours : • En cours : Mesures en cours d’acquisitionMesures en cours d’acquisition• HS : • HS : Erreur du systèmeErreur du système

Commande qui permet Commande qui permet l’étalonnage et la mise en l’étalonnage et la mise en

route du système.route du système.

Zone textuelle.Zone textuelle.

Zone textuelle.Zone textuelle.

• Fonction de la position • Fonction de la position de l’accélérateur : de l’accélérateur : Permet Permet

de relever des mesuresde relever des mesuresen incluant la variation de laen incluant la variation de laposition de l’accélérateur.position de l’accélérateur.

• Continu : • Continu : Permet de Permet de relever des relever des mesures en mesures en

continue sans continue sans variation.variation.

Paramètres de mesuresParamètres de mesures

Champs de saisie pour Champs de saisie pour pouvoir nommer et pouvoir nommer et

ensuite enregistrer grâce ensuite enregistrer grâce à la commande Save.à la commande Save.

Nom de la donnée à Nom de la donnée à paramétrer.paramétrer.

• Constante :Fixer une mesure.Fixer une mesure.

• Maxi Mini :• Maxi Mini :Evolution entre un Evolution entre un mini et un maximini et un maxi

• Libre :• Libre :Faire varier librement.Faire varier librement.

Définition des données Définition des données visualisés sur le graphique.visualisés sur le graphique.

Mesure de la tension et de Mesure de la tension et de l’intensité que fournit la l’intensité que fournit la

batterie.batterie.

--Position du freinagePosition du freinage : : pas de 1 de 0 à 10.pas de 1 de 0 à 10.

-- Valeur de l’accélérateurValeur de l’accélérateur : : en pourcentage de 0 à en pourcentage de 0 à

100%. 100%. -- Vitesse de la roueVitesse de la roue : :

en km/h de 0 à 50 km/hen km/h de 0 à 50 km/h

Force verticale de la Force verticale de la roue sur le sol.roue sur le sol.

Force que fournit Force que fournit la roue sur le sol pour la roue sur le sol pour

avancer ou reculeravancer ou reculer

Glissement de la roue du Glissement de la roue du véhicule sur la roue du véhicule sur la roue du

banc.banc.

Mesure de la charge verticale du pneu.Mesure de la charge verticale du pneu.

Etalonnage de l’offset : Etalonnage de l’offset :

-- Ordre de se mettre à 0. ID111 0000 000Ordre de se mettre à 0. ID111 0000 000-- Réponse (0, force) ID100 000 011Réponse (0, force) ID100 000 011-- A l’aide de la valise positionner la roueA l’aide de la valise positionner la rouedu véhicule au moment ou elle est au point.du véhicule au moment ou elle est au point.de contact minimal avec la roue du banc.de contact minimal avec la roue du banc.

-- A l’aide de la valise positionner à 100 le A l’aide de la valise positionner à 100 le poids de la roue.poids de la roue.

-- Ordre d’enregistrer dans l’Ordre d’enregistrer dans l’éproméprom la position 0 . ID111 1000 000la position 0 . ID111 1000 000-- Réponse (0, force) ID100 000 011Réponse (0, force) ID100 000 011

Sachant que la force maximum est obtenue pour 2000 points au codeur, Sachant que la force maximum est obtenue pour 2000 points au codeur, on peut déterminer les diverses positions de commandeon peut déterminer les diverses positions de commande

Etalonnage du codeur du freinEtalonnage du codeur du frein

Etalonnage codeur : 0 = position 100% du frein Etalonnage codeur : 0 = position 100% du frein

-- Ordre de se mettre à 0. ID 110 1000 000Ordre de se mettre à 0. ID 110 1000 000-- Commande du moteur du frein jusqu’au courant maxiCommande du moteur du frein jusqu’au courant maxi-- Initialisation du codeur à 0Initialisation du codeur à 0-- Retour du moteur à 1000Retour du moteur à 1000-- Réponse (position, force, vitesse) ID100 0000 010Réponse (position, force, vitesse) ID100 0000 010

La position 0 du codeur correspondant à la force de freinage maximum La position 0 du codeur correspondant à la force de freinage maximum est déterminée mais il faut déterminer la sensibilité du freinage est déterminée mais il faut déterminer la sensibilité du freinage qui varie avec l’usure des plaquettesqui varie avec l’usure des plaquettes

Samar: Samar: -- Ordre de se mettre à 400.ID111 0000 000 Ordre de se mettre à 400.ID111 0000 000 --Réponse (position, force) ID100 0000 011Réponse (position, force) ID100 0000 011Xavier: Xavier: -- Ordre de mettre le moteur en route à 20% de PWM marche avant. ID101 0000000Ordre de mettre le moteur en route à 20% de PWM marche avant. ID101 0000000--Réponse (0, AV, 20%, Vitesse) ID100 0000 001Réponse (0, AV, 20%, Vitesse) ID100 0000 001Youri: Youri: -- Ordre de mettre le frein à 100. ID110 0000 000Ordre de mettre le frein à 100. ID110 0000 000--Réponse (Position, force, vitesse) ID100 0000 010Réponse (Position, force, vitesse) ID100 0000 010Youri: Youri: -- Ordre de mettre le frein à 200. ID110 0000 000Ordre de mettre le frein à 200. ID110 0000 000--Réponse (Position, force, vitesse) ID100 0000 010Réponse (Position, force, vitesse) ID100 0000 010-- Ordres successifs jusqu’à ce que la force augmenteOrdres successifs jusqu’à ce que la force augmenteXavier: Xavier: -- Ordre de mettre le moteur en route à 20% de PWM marche arrière. ID101 0000000Ordre de mettre le moteur en route à 20% de PWM marche arrière. ID101 0000000--Réponse (0, AR, 20%, Vitesse) ID100 0000 001Réponse (0, AR, 20%, Vitesse) ID100 0000 001Youri: Youri: -- Ordre de mettre le frein à 100. ID110 0000 000Ordre de mettre le frein à 100. ID110 0000 000--Réponse (Position, force, vitesse) ID100 0000 010Réponse (Position, force, vitesse) ID100 0000 010Youri: Youri: -- Ordre de mettre le frein à 200. ID110 0000 000Ordre de mettre le frein à 200. ID110 0000 000--Réponse (Position, force, vitesse) ID100 0000 010Réponse (Position, force, vitesse) ID100 0000 010-- Ordres successifs jusqu’à ce que la force augmenteOrdres successifs jusqu’à ce que la force augmente

Etalonnage de la Force tangentielle Etalonnage de la Force tangentielle

Valeurs récupérées

Position du frein1000 900 800

Marche avant

Force

Vitesse

Position du frein1000 900 800

Marche arrière

Force

Vitesse

Calcul du zéro de la force tangentielle

Frottement du banc plus

résistance au roulement du

pneu

Détermination de la position Frein = 0%

• La force de freinage maximum correspond à la position 0

• La force minimum vient d’être déterminée• La fonction « force tangentielle en fonction

de la position du codeur n’est pas linéaire• En fonction des valeurs trouvées aux

premiers essais le programmeur définira le pas de commande

Mesures• Pendant les mesures les 3 calculateurs (Samar, Youri et Xavier) sont

considérés comme des esclaves et recevront les ordres suivants :• Samar : Aller en position xxx ID : ID111 0000 000ID111 0000 000•• Youri : Aller en position xxx ID : ID110 0000 000Youri : Aller en position xxx ID : ID110 0000 000•• Xavier : Commander le moteur :TRI =0, Avant, % = xx, ID101 0000000Xavier : Commander le moteur :TRI =0, Avant, % = xx, ID101 0000000•• Xavier : Commander le moteur : TRI=0, Arrêt, % = 0, ID101 0000000Xavier : Commander le moteur : TRI=0, Arrêt, % = 0, ID101 0000000•• Xavier : Commander le moteur : TRI=0, Arrière, % = xx, ID101 0000000Xavier : Commander le moteur : TRI=0, Arrière, % = xx, ID101 0000000•• Xavier : Commander le moteur tri : TRI=1, Arrière, % = 100, ID101 0000000Xavier : Commander le moteur tri : TRI=1, Arrière, % = 100, ID101 0000000•• Xavier : Commander le moteur tri : TRI=1, Arrêt, % = 0, ID101 0000000Xavier : Commander le moteur tri : TRI=1, Arrêt, % = 0, ID101 0000000•• Les réponses seront les suivantesLes réponses seront les suivantes• Samar : (position, force) ID100 0000 011(position, force) ID100 0000 011•• Youri : (Position, force, vitesse) ID100 0000 010Youri : (Position, force, vitesse) ID100 0000 010•• Xavier : (0, Av, xx%, Vitesse) ID100 0000 001Xavier : (0, Av, xx%, Vitesse) ID100 0000 001•• Xavier : (0, Ar, xx%, Vitesse) ID100 0000 001Xavier : (0, Ar, xx%, Vitesse) ID100 0000 001•• Xavier : (0, Arrêt, 0%, Vitesse) ID100 0000 001Xavier : (0, Arrêt, 0%, Vitesse) ID100 0000 001•• Xavier : (1, AR, 100%, Vitesse) ID100 0000 001Xavier : (1, AR, 100%, Vitesse) ID100 0000 001•• Xavier : (1, Arrêt, 0%, Vitesse) ID100 0000 001Xavier : (1, Arrêt, 0%, Vitesse) ID100 0000 001•• Les valeurs de courant et tension seront envoyées en permanence soit par le Les valeurs de courant et tension seront envoyées en permanence soit par le

joule mètre soit par l’aide à la conduite ID 000 0000 000 ou ID 011 0000 000joule mètre soit par l’aide à la conduite ID 000 0000 000 ou ID 011 0000 000

Gallieni mobile

• Cette voiture est plus légère qu’in extremis• Son moteur courant continu est équipé

d’un système permettant de réaliser une roue libre en écartant les charbons des balais.

• Elle communique en bus CAN avec le banc de puissance

• Elle est équipée d’un GPS qui compte les tours et les arrêts pour les manœuvres