mise en œuvre et commande d’un moteur piézo-électrique
DESCRIPTION
DEJEAN / LEONARD. Mécatronique 3 ème année. Mise en œuvre et commande d’un moteur piézo-électrique. Responsable projet: Gilles DUCREUX. Soutenance projet. SOMMAIRE. INTRODUCTION Objectifs du projet Introduction à l’effet piézoélectrique PRESENTATION Le moteur piézo-électrique - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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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).
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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 :
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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