FablabSU

Robotech est l'association de robotique de l'école Polytech'Paris UPMC. Nous encadrons des projets pour les élèves de 3ème année de Polytech', mais le club est aussi ouvert aux étudiants de l'UPMC. Voici quelques projets menés cette année:

• Coupe de France de Robotique

Nous y participons chaque année. Projet mené exclusivement par les étudiants de Polytech dans le cadre du Module d'Ouverture.

• Compétition Modular

Nouveau projet cette année.

• Robots footballeurs Mini robots qui poussent une balle et qui peuvent également tirer. Les robots seront commandés par bleutooth à l'aide d'une application Android crée par nos soins. Un terrain sera également construit sur le quel se trouveront des “pièges” qui pourront être déclenchés par les concurrents. * Cube led

Exemple: http://www.youtube.com/watch?v=6mXM-oGggrM

Nous avons établis cette année le premier contact avec les PeiP. Nous comptons créer un nouveau créneau qui leur soit réservé.

Horaires: tous les Jeudi de 14 à 18h
Lieu: RC09 Tour 66/65

- Ulysse Vautier
Président de Robotech, 4èmè année en spécialité Robotique à Polytech
- Bryan PENIN
Vice-Président de Robotech, 4èmè année en spécialité Robotique à Polytech
- Wilson COLIN
PeiP 2
- Mohamed LEGHERABA
PeiP 1
- Wilfred VARMA
Président de Poly'Challenge, 4èmè année en spécialité Robotique
- Jean-Baptiste ASSOUAD
4èmè année en spécialité Robotique

Ce guide que nous avons réalisé présente des notions théoriques relatives aux éléments essentiels à la construction d'un drone quelconque. Ici la version pdf.

Une batterie est formée d’éléments câblés en série, et parfois en parallèles. Chaque élément a pour caractéristiques :

• la valeur de sa tension nominale = 3,7 volts
• la valeur de sa tension en pleine charge = 4,2 volts
• la valeur de sa tension minimale de décharge : environ 3 volts
• la valeur de sa capacité, nommée C, en milli ampères heure.

C’est la valeur du courant qu’elle peut débiter pendant une heure.

• la valeur du courant maximum utilisable en nombre de C (doit être supérieur à celui qui donne la puissance maximale)
• son poids, 1/5 à 1/4 du poids total en vol.

Vous verrez souvent deux notations de “C” par exemple: accu 3S 2200mah 20C-30C. La capacité vaut 2200mAh, la première notation 20C correspond à ce que la batterie peut délivrer en continu, la seconde notation correspond à la pointe qui est ce que peut délivrer la batterie sur une très courte durée.

Remarque : Le courant maximum est lié à la capacité et bien sûr la capacité est liée au poids. L’autonomie est directement liée à la capacité et une trop lourde batterie risque de déséquilibré le drone. On est souvent amené à faire un compromis entre ces caractéristiques.

Avertissements : - Éviter une charge trop rapide - Après utilisation laisser reposer la batterie 24H si possible - Pour le montage en parallèle, utilisez deux accus neufs et chargez les séparément, attention à une trop forte décharge. - Un bon chargeur est un investissement, il prolongera la vie de vos accus.

Exemple : 3 éléments en série : tension nominale 11,1 volts (3*3.7) Capacité 2000 mAh, peut fournir 2,2 ampères pendant 1 heure, ou 22 ampères pendant 1/10 heure = 6 minutes Courant maximum 20C = 20 x 2000 mA = 40 ampères

Ce moteur est nommé outrunners : le rotor est externe Il faut tenir compte des caractéristiques suivantes :

• Le poids du moteur
• Le courant maximum qu’il peut supporter

Va déterminer le contrôleur

• La valeur de Kv (Rpm/V) permet de déterminer la vitesse de rotation.

A vide la vitesse de rotation N vaut Kv x Vbatterie en tours par minute. Avec l’hélice, en pleine puissance, la valeur de Kv est réduite d’environ 0,85 par l’augmentation du flux magnétique dans le moteur et encore de 0,85 par la perte de puissance dans les bobines et le circuit magnétique. On utilisera pour la vitesse de l’hélice N = Kv x 0,85 x 0,85 x Vbatterie

• Le rendement du moteur. S’il n’est pas précisé, on prend 75% pour un petit moteur (< 300W), 80% pour un moyen (300 à 1 kW), 85 % pour un gros (> 1kW).

Il faut en général : 8 000 tours max pour du vol “stable” (prise de vue), 10 000 tours max pour du vol “normal” (polyvalent), 12 000 tours max pour du vol “nerveux” (accro, vitesse).

→ On choisira un moteur avec un Kv compris entre 1000 et 1100 pour avoir un bon compromis entre vol stable et nerveux afin de réaliser des figures.

→ Il transmet et contrôle la puissance de la batterie vers le moteur

Ses caractéristiques :

• Il a une limite de tension

Le courant maximum qu’il supporte doit être égal ou supérieur au courant maximum qu’il est prévu d’utiliser.

• Il a une limite de courant

La tension maximale qu’il supporte doit être égale ou supérieure à la tension de la batterie déjà choisie. * A-t-il une fonction BEC (Battery Eliminator Circuit) ? Il s’agit d’un circuit électronique permettant d’alimenter d’autres circuits sans avoir à utiliser une batterie secondaire. Il sert généralement à alimenter le RCR (Radio Control Receiver), c’est-à-dire le circuit qui reçoit les données envoyées depuis la manette. Utiliser la fonction BEC permet aussi de stabiliser l’alimentation de la carte APM.

• Le couplage est-il OPTO ?

Le risque de transmission de parasite vers la réception est diminué, mais il faut une batterie de réception séparée.

• Y a-t-il un réglage de TIMING ?

Un TIMING élevé (ou hard) augmente un peu la vitesse du moteur mais diminue son rendement. Souvent un TIMING bas (low ou soft) est recommandé pour un moteur à faible nombre de pôles, un TIMING élevé (high ou hard) pour un moteur à 12 pôles. Le TIMING correspond à la fréquence de modulation de signal délivré par la batterie (PWM). Low = plus de poussée, moins de vitesse (tire plus de courant). High = moins de poussée, plus de vitesse, le moteur chauffe à chaque transition entre le niveau Haut et Bas du signal il y a une région de résistance finie. En général il ne faut pas dépasser un taux de 80% (throttle) mais rester entre 50 et 60% préférentiellement.

Formule pour choisir le PWM : Alpha = Kv x Volts (nominal) x nombre de pôles/20 On aurait alpha = 1050*11*16/20 = 9240Hz. Les valeurs sont en général fixées à 8 ou 12kHz.

• Vérifier si la programmation existe, est si elle est facile.

La programmation peut être effectuée à l’aide d’une carte de programmation ou de la radio (TX) par des mouvements sur les manches de gaz, or nous n’utilisons pas de manette. Donc nous utiliserons une carte de programmation.

Paramètres conseillés : Brake : OFF (car si l’alimentation est coupée les moteurs continuent de tourner en décélérant ce qui évite au moteur de subir un freinage violent) Cut Off Type : Lorsque Short Cut est sélectionné, le contrôleur réduit peu à peu la puissance transmise au moteur jusqu'à arrêt complet. Si Cut-Off est choisi, le contrôleur coupe brutalement le moteur lorsqu'il estime qu'il faut garder le jus restant pour les commandes. Cut Off Voltage : Pour des lipos, le nombre d'éléments est calculé automatiquement. Low : correspond à une tension par éléments de 2.6V Medium : 2.85V High : 3.1V Par exemple, pour une batterie de 3S LiPo, le contrôleur coupe l'alimentation du moteur lorsqu'il détecte une tension de: pour low: 2.6*3=7.8V pour medium: 2.85*3=8.5V pour high: 3.1*3=9.3V En général, on recommande de ne pas descendre en dessous de 3V/éléments en LiPo, donc high est conseillé. Start Mode : Middle (pour avoir un décollage pas trop mou)

Remarque : Pour programmer des ESC sans BEC il faut simplement connecter la batterie sur les ports indiqués sur la carte.

Avertissements :

• Ne pas dépasser les tensions d'entrée (6volts) MAX lors de la connexion d'alimentation, ou vous risquez d'endommager votre carte.
• Connexion USB lorsque vous avez des tensions à l'extrémité. Débrancher la batterie avant de connecter l'USB.
• Pour contrôler le bon fonctionnement de l’ensemble propulsion, tout d’abord ne pas fixer les hélices, le résultat peut être imprévu.

Elle est caractérisée par sa longueur (ou diamètre) et par son pas, sous la forme L x pas en pouces. 1 pouce = 2.54cm

Le pas de l’hélice représente l’inclinaison de l’hélice. Plus le pas est petit plus la traction est élevée à faible vitesse mais la vitesse max est diminuée. La longueur de l’hélice offre plus de portance. Une longue hélice offre une meilleure portance et une meilleure stabilité. Mais en même temps le drone devient moins nerveux. Deux tourneront dans le sens des aiguilles d'une montre et 2 en sens inverse (pour compenser le couple exercé par les 2 premières hélices sur le châssis et éviter ainsi que le drone ne pivote sur lui-même.

• Pas : 4.7 ou 5
• Longueur : 10’’ (22,86cm)
• 2 pales (il peut y en avoir 3)

Pour pouvoir à la fois être assez stable et pouvoir réaliser des acrobaties assez aisément.

Calcul du rendement des hélices : L’outil e-Pros.

Remarques :

• Il n’est pas simple de tout déterminer par calcul car la détermination des hélices demande des connaissances poussées en mécaniques des fluides, c’est la partie qui risque de donner la plus d’imprécisions sur le résultat final.
• Il n’est pas utile d’utiliser un moteur dont la puissance possible est beaucoup plus forte que la puissance nécessaire pour 2 raisons : il est plus lourd qu’un moteur de même type moins puissant, son rendement peut baisser notablement si, en moyenne, il se trouve utilisé en dessous d’une valeur voisine de 1/4 à 1/5 de sa puissance maximale ; c’est une mauvaise utilisation de l’énergie disponible dans la batterie.

Il est conseillé d’utiliser l’outil eCalc qui permet de calculer tout ce dont on a besoin de savoir comme le temps de vol (pas évident à estimer soi-même), en fonction des éléments de propulsion choisis.

Comme annoncé précédemment le défaut de précision se manifeste le plus souvent à la dernière étape : le choix de l’hélice. C’est pour cela qu’une mesure du courant du modèle à l’arrêt est sage pour éviter de dépasser le courant toléré par la batterie, le contrôleur ou le moteur. Si le courant est trop fort, on le diminue en réduisant d’une valeur dans le catalogue des constructeurs le diamètre ou le pas de l’hélice. Si le courant est trop faible, c’est un signe de puissance insuffisante, on l’augmente en augmentant d’une valeur dans le catalogue des constructeurs le diamètre ou le pas de l’hélice.