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AR drone-point de vue E !

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Yassin Bentanji

on 30 May 2013

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Transcript of AR drone-point de vue E !

Enfin nous pouvons dire que le logiciel de simulation Proteus est assez interresant car il nous permet de simuler la rotation du moteur brushless !! The Product Utilisation d'un modèle: simulation ! Grâce au logiciel de simulation Proteus nous avons simulé la commande du moteur ! AR. drone Il s'agit, dans cette activité, de montrer comment on peut contrôler la vitesse rotation du moteur brushless de l'AR.Drone. Ceci, en établissant le lien entre
la vitesse de rotation du rotor du moteur et la fréquence des signaux U, V, W
sur l’AR-Drone didactisé.
Avec l'application « Énergie » exécutée sur iPad qui permet de commander uniquement le moteur 1.

Nous l'avons commandé avec une consigne en vitesse (curseur sur application « énergie ») égale à 30, puis à 150.

ensuite à l'aide d'un tachymètre nous avons mesuré la vitesse de rotation de l'hélice du moteur 1. MESURES SUR L’AR DRONE DIDACTISE Il faut enchaîner 6 séquences pour obtenir une rotation d’un tour du champ magnétique du rotor dans le sens anti-horaire. On veut faire tourner le rotor dans le sens anti-horaire ! A l’aide d’un tachymètre optique, nous avons vérifié la vitesse de rotation (en tr/mn) d'équilibrage sur l’AR-Drone en situation stabilisée.Nous nous aiderons d'une station sol (iPad) et de l'application "Sustenter " !
Donc la vitesse de rotation est égale à 3608 Tr/min !! Mesures !! Un tachymètre est un instrument de mesure permettant de déterminer la vitesse de déplacement d'un objet en mouvement. Le capteur peut être mécanique, optique ou à courants de Foucault, ou bien consister en un système de conversion du temps et de la distance, sur certaines montres. Tachymètre ! Polarité d'une bobine !
Lorsqu'un enroulement (ou bobinage) d'un moteur est traversé par une intensité électrique,il est source d'un champ magnétique.
Le sens de l'intensité dans un enroulement détermine les polarités magnétiques créées Mesures réelles ! -point de vue E Resources Consigne vitesse = 30 TU =4.6 ms fU =1/0.0046=217.39 Hz

Consigne vitesse = 150 TU = 2.2ms fU =1/0.0022=454.54 Hz Mesures et résultats ! On désire maintenir l’AR-Drone en vol stationnaire !


-Comment l’énergie est-elle distribuée et transformée ?
-Quelle doit-être la vitesse de rotation des moteurs pour obtenir la stabilité verticale ?

-Quel type de moteur actionne les hélices ?

-Comment peut-on faire varier la vitesse des hélices ? -LE SYSTEME REEL :

Performances attendues : Détermination de la vitesse de sustentation. -Vitesse des hélices en vol stationnaire

Cette 1ère activité nous permettra de déterminer la vitesse de rotation des hélices pour que l'AR drone puisse soulever son propre poids !! L'AR drone pèse 432.5g ! Mesures et calculs ! L’AR-Drone étant équipé de 4 hélices qui doit produire un effort de poussée (en Newton ) de 4.325 N !
L'effort que doit produire une hélice pour soulever son propre poids est 432.5*0.01=4.325 d’où 4.325/4=1.08 N ! D'après le relevé, je peux dire qu'il faut une vitesse de rotation de 3666.66 Tr/min pour une hélice pour stabiliser le vol à la verticale ! Approche du moteur
brushless ! Dans l'AR.Drone, les moteurs utilisés, pour obtenir la rotation des hélices, sont
des moteurs brushless (BLDC=BrushLess DC). Dans un 1er temps nous avons défini les termes "Brushless"=sans balais et "Brushed"=brossé ! Ensuite pour mieux comprendre nous avons défini plusieurs termes :
Synchrone : qui se passe en même temps.

Outrunner : le rotor est autour du stator.

Inrunner : le rotor à l’intérieur du stator

Rotor : un aimant qui lors de sa rotation induit un champ électrique

Stator : la partie stationnaire d'un moteur électrique ou d'un alternateur.

Collecteur : Électrode de sortie d'un transistor à jonctions.

Balai : Pièce conductrice, généralement fixe, destinée à assurer, par contact glissant, la liaison électrique entre un organe mobile et un contact fixe Grâce à nos recherches nous pouvons maintenant décrire les principes du fonctionnent d'un moteur brushless !
Les bobines sont alimentées de façon séquentielle. Cela crée un champ magnétique tournant à la même fréquence que les tensions d’alimentation. L’aimant permanent du rotor cherche à chaque instant à s’orienter dans le sens du champ. Pour que le moteur brushless tourne les tensions d’alimentation doivent être adaptées continuellement pour que le champ reste en avance sur la position du rotor, et ainsi créer un couple moteur. Principe de fonctionnement du moteur Brushless ! Le moteur brushless de l'AR.Drone possède
3 fils de connexion U, V, W qui donnent accès aux 3 enroulements de ce moteur. Ils sont alors connectés "en étoile" comme ci-contre, en étant positionnés sur l'induit à 120° l'un par rapport à l'autre.
Un ensemble de 6 interrupteurs commandés (composants électroniques utilisés en commutation : interrupteur ouvert ou fermé) permet de contrôler l'intensité circulant dans les enroulements. Exemple : Int1 et Int4 fermés ! L'intensité électrique rentre alors par la phase U, et ressort par la phase V.
Le sens du bobinage fait alors apparaître :
- un pôle NORD sur la phase U
- un pôle SUD sur la phase V Les 2 champs se composent pour former un champ résultant afin de positionner le rotor (aimant) comme indiqué ci-dessus. Afin de mieux situer graphiquement les séquences de commande sur la maquette, nous avons noirci ci-dessous les cercles correspondants aux interrupteurs à fermer pour chaque séquence. Les points noirs représentent les
interrupteurs ! Donc grâce aux
interrupteurs nous avons commandé
le sens de rotation du moteur ! Consigne de vitesse 30 Consigne de vitesse 150 Consigne vitesse = 30 NB = 60 . fU =217.39*60=13043.4 Tr/min

Consigne vitesse = 150 NB = 60 . fU =454.54*60=27272.4 Tr/min Vitesse de rotation du champ magnétique résultant (en tr/min) en fonction de la fréquence des signaux U,V,W (en Hz). Pour faire varier la la vitesse d'un moteur brushless on fait varier la fréquence et la période des impulsions appliqués aux différentes bobines,de plus en augmentant ces valeurs les impulsions se ferons plus rapidement sur les bobines et donc le moteur tournera plus vite !! Le rapport pour la consigne 150 : R=Nhélice/Nb=3339/60=55.65 ! Roue menante Roue menée Le rapport de transmission de l'engrenage :
R=Sortie/Entrée d'où R=70/8=8.75 Conclusion ! -Enfin nous pouvons dire que l'énergie est distribuée et transformée par la carte électronique qui alimente la bobine !

-La vitesse de rotation des moteurs pour obtenir la stabilité verticale doit être de 3068 Tr/min !

-Le moteur qui actionne les hélices est un moteur brushless !

-Nous pouvons faire varier la vitesse des hélices en changeant la fréquence et la période ! Merci pour votre attention !
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