Soutenance projet

Responsable projet: Gilles DUCREUX

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INTRODUCTIONI. Objectifs du projetII. Introduction à l’effet piézoélectrique

PRESENTATIONI. Le moteur piézo-électriqueII. Etude de la commande du moteurIII. Instrumentation/Choix du capteurIV. Etude des différents systèmesV. Conception de la maquetteVI. Tests

CONCLUSION

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Les objectifs :

Mettre en œuvre le système:

. Commande du moteur

. Choix d’un capteur

. Réalisation d’un banc de contrôle

Les besoins :

Développer les connaissances en matière d’entraînement sur une nouvelle technologie, le moteur piézo-électrique

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INTRODUCTION Les objectifs du projet

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INTRODUCTION Introduction à l’effet piézoélectrique

Principe physique :

la déformation causée par l'effort de compression génère une séparation des centres des charges positives et négatives; d'où l'apparition d'un champ électrique.

Déformation mécaniqueTension

Effet direct :

Effet inverse :

Déformation mécanique Tension

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Alimentation du moteur

Premier point:

L’alimentation de deux plaques séparées d’une distance d entraîne l’apparition d’un champ électrique

Si le signal d’entrée varie alors le champ E varie et rentre en vibration à la même fréquence que ce signal

Le matériau rentre alors en résonnance et se déforme de quelques μm

Remarque: La fréquence du signal doit être la même que celle de résonnance des plaques (116kHz)

PRESENTATION Le moteur piézoélectrique

Utilisation de l’effet piézoélectrique inverse

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Déformation mécanique Entraîne le rotor par frictionDeuxième point:

On excite les plaques céramiques avec une MLI dont la fréquence correspond à un mode propre de flexion du stator.

On combine deux vibrations sinusoïdales en quadrature dans le temps et l’espace.

Création d’une onde progressive au stator, entraînant le rotor par friction.

PRESENTATION Le moteur piézoélectrique

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PRESENTATION Le moteur piézoélectrique

Quelques caractéristiques

Utilisé dans l’industrie des microsystèmes mécatroniques (montres, appareils photos...).

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PRESENTATION Le moteur piézoélectrique

Avantages :Moteur à friction : pas de

casse mécanique en cas de Blocage

Fort couple de maintien (par rapport à son poids)

Fonctionnement silencieux

Couple élevé à basse vitesse

Taille très réduite

Inconvénients :Nécessité d’un autopilotage en tension (alimentation électrique complexe)

Usure importante (faible durée de vie).

FONCTION CRITERE NIVEAU FLEXIBILITE

Délivrer un signal image de la position de la cible

Précision < 10 μm F1

Retourner l’information rapidement

Temps de réponse

< 100 μs F0

Faible perturbation pour le moteur

Frottements faibles

< 0,5 N F1

poids < 100g F2

Afin de contrôler le déplacement du moteur, on réalise un asservissement de position.

Le driver du moteur comporte une entrée de mesure analogique et une entrée de mesure numérique (A-B).

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PRESENTATION Etude de la commande du moteur

Cahier des charges

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PRESENTATION Instrumentation/Choix du capteur

GND

Analog. Signal

PC

Moteur

Bras de levier

Capteur optique

Consigne

Commande moteur

5V

PID

+ -DRIVER

Trait.

Cible

Sharp GP2D12

Essais avec le capteur optique analogique :

Résultats obtenus:

La courbe représente le déplacement de l’axe moteur donné par le programme ci-contre

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PRESENTATION Instrumentation/Choix du capteur

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PRESENTATION Instrumentation/Choix du capteur

La réponse du capteur optique est non linéaire

Problème de transmission de données

CODEUR INCRÉMENTAL OEZ-025-2MC, 1024 PAS PAR TOUR.

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PRESENTATION Etude des différents systèmes Système à bras de levier

Précision : ∆x = (L+r)sin (∆α) = 138 μm

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PRESENTATION Etude des différents systèmes Système direct

Précision : ∆x = ∆α.r = 21,5 μm

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PRESENTATION Etude des différents systèmes Système à poulies

Précision : ∆x = ∆α.r.R1/R2 = 7 μm

α.r = β.R2 et ∆x=β.R1

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PRESENTATION Conception de la maquette

Fonctionnement de l’asservissement du moteur

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PRESENTATION Tests

Essais du système en boucle fermée:

Déplacements relatifs et absolus

Réglages des coefficients PID

Réglages des valeurs limites de déplacement

PID Traitement

Capteur

Logiciel +-

Driver

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PRESENTATION Tests

Essai du système en boucle fermée :

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CONCLUSION Diagramme de Gantt

Comparaison entre l’estimation et la réalité

Répartition des tâches prévuesRépartition des tâches réelles

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CONCLUSION

Bilan des tâches remplies:

- Construction de la maquette- Fonctionnement du moteur en boucle fermé

Perspectives:

- Réglage des PID pour un fonctionnement optimal- Réalisation industrielle de la maquette