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MARCEL
Porteurs du projet :
*Adam Boudouma
(contact : adam.boudouma@etu.upmc.fr)
Mar Lamarca
(contact : lamarcamar@gmail.com)
Aravinthan Krishnakumar
(contact : ara.krishna@hotmail.com)
Gabriel Ricart
(contact : gabriel.ricart@outlook.fr)
* Date de début : 11/2017
* Date de fin estimé : 12/2017
===== Machines nécessaires =====
==== Presse plieuse ====
===== Matériel nécessaire =====
=== Partie électronique ===
* Arduino mega 2560 ou assimilé (35€ en version officielle, mais des constructeurs en proposent à moins de 10€)
* MOSFET canal N IRF540 (1,45€)
* MOSFET canal P IRF9540 (1,10€)
* Transistor bipolaire NPN 2N3904 (0,18€)
* Diode Schottky 1N5819 (0,18€)
* Condensateur 10 nF (0,44€)
* Condensateur 47 nF (0,37€)
* Résistance 10 kΩ (0,01€)
* Résistance 1 kΩ (0,01€)
* Dissipateur thermique SK104/38,1 (1,93€)
* Dissipateur thermique FA-T220-64E (1,91€)
* Kit d'isolation vis, écrou, rondelles pour boîtier TO-220 MK3311 (0,274€)
* Kit d'isolation mika pour boîtier TO-220 MK3306 (0,289€)
===== Construction =====
==== Châssis ====
Le châssis que nous utilisons a été fabriqué par l'IUT de Cachan dans le cadre du projet des premières années : le Gamel Trophy.
Ces caractéristiques sont telles que suit :
<note important>Le document ci-après est la propriété de l'IUT de Cachan, et n'est donc pas placé sous licence CC Attribution-Share Alike 4.0 International</note>
==== Contrôle moteurs ====
Afin de contrôler le sens de rotation des deux moteurs, on utilise deux pont en H. On ne détaillera la réalisation que d'un seul, l'autre étant strictement identique.
=== Schéma du pont en H ===
=== Dimensionnement des dissipateurs ===
Il faut tout d'abord déterminer la puissance dissipées par les MOSFET. Lorsqu'il est saturé, le MOSFET se comporte comme une résistance, et la puissance qu'il dissipe est donc :
$$P_d = R_\textrm{ds(on)} * I_d^2$$
($R_\textrm{ds(on)}$ est donné dans la datasheet du MOSFET utilisé, $I_d$ est le courant traversant le MOSFET)
Il faut maintenant calculer la résistance thermique du dissipateur. Elle est donnée par la formule : (Source)
$$R_\textrm{th} = \frac{T_J - T_A}{P_d}$$
($T_J$ est la température de jonction du MOSFET, donnée dans la datasheet, $T_A$ est la température ambiante)
On a donc :
$$R_\textrm{th} = \frac{T_J - T_A}{R_\textrm{ds(on)} * I_d^2}$$
<note important>Dans notre cas, les MOSFET sont saturés en quasi permanence, on a donc négligé la puissance dissipée lors de la commutation de ceux-ci.</note>
== Cas des IRF540 ==
La datasheet donne :
* $R_\textrm{ds(on)} = 0,077 Ω$
* $T_J = 175 °C$
On prendra $T_A = 55°C$, car les MOSFET ne seront pas à l'air libre, et dans notre cas $I_d = 11A$.
On obtient alors :
$$R_\textrm{th} = 12,9 K/W$$
Attention, ce résultat nous donne la résistance thermique maximum que doit avoir le dissipateur en considèrent que le MOSFET à une résistance thermique de 0 K/W, ce qui est évidemment faux. Les valeurs à relever sur la datasheet sont $R_\textrm{thJC}$ et $R_\textrm{thCS}$. Elles sont pour l'IRF540 respectivement de 1,0 et 0,5 K/W. Il suffit de les retrancher au résultat précédent, et on obtient la resistance thermique maximale du dissipateur. Elle est donc ici de 11,4 K/W.
On utilisera donc des dissipateurs SK104/38,1 d'une résistance thermique de 11 K/W. Il faudra prévoir une mèche HSS de 3.5 mm afin d'agrandir les trous qui ne permette pas d'insérer le canon d'isolation.
== Cas des IRF9540 ==
La datasheet donne :
* $R_\textrm{ds(on)} = 0,2 Ω$
* $T_J = 175 °C$
* $R_\textrm{thJC} = 1,0 K/W$
* $R_\textrm{thCS} = 0,5 K/W$
On obtient donc :
$$R_\textrm{th} = \frac{175 - 55}{0.2 * 11^2} - 1,0 - 0,5 = 3,4 K/W$$
On utilisera donc des dissipateurs FA-T22064E d'une résistance thermique de 3 K/W.
Pour visser les MOSFET aux dissipateurs, on utilisera un kit MK3311. Afin d'assurer l'isolation électrique entre les MOSFET et les dissipateurs, on utilisera un kit MK3306.
==== Contrôle capteurs ====
==== Journal de bord ====
=== Mercredi 8 novembre ===
Validation de la version 0 du robot.
=== Lundi 20 novembre ===
Premier essai du montage de la version 1 du robot. Le montage n'a pas fonctionné.
=== Mardi 21 novembre ===
Deuxième essai du montage de la version 1 du robot. Cette fois il fonctionne. Le MOSFET utilisé la veille ne fonctionnait pas.
=== Mercredi 22 novembre ===
Validation de la version 1 du robot.
=== Mardi 28 novembre ===
Travail prévu :
Montage et test du pont en H.
Travail réalisé :
Un problème de livraison a fait que les composants ne sont pas arrivés à temps. Nous avons donc simplement pesé le robot. Il fait 1,6 kg.
=== Vendredi 1er décembre ===
Travail prévu :
Montage des MOSFET sur les dissipateurs,montage et test du pont en H, montage de la plaque avant.
Travail réalisé :
Montage des MOSFET sur les dissipateurs. Il a fallu agrandir les trous pour y insérer les canons isolants. Montage du pont en H.
=== Lundi 4 décembre ===
Travail prévu :
Test du pont en H. Soudure du montage sur veroboard.
Travail réalisé :** Test du pont en H. Il est fonctionnel.
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