Différences

Ci-dessous, les différences entre deux révisions de la page.

--- semaphore_projet [2018/10/16 22:17] – bigMax
+++ semaphore_projet [2020/12/01 17:43] (Version actuelle) – ↷ Liens modifiés en raison d'un déplacement. serge
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-===== Projet de revival du sémaphore pour l'expo de l'hiver 2018-2019. =====
+====== Projet de revival du sémaphore pour l'expo de l'hiver 2018-2019. ======
+<WRAP center round box 40% centeralign>
+**{{tagpage>semaphore|Les pages sur Sémaphores}}**
+</WRAP>
 Créer une installation de sémaphore Chappe et rejouer l'histoire du [[https://fr.wikipedia.org/wiki/Piratage_du_t%C3%A9l%C3%A9graphe_Chappe#Charbon1991|premier acte de piratage de réseau d'informations de l'histoire]].
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 l'utilisateur rentre un texte dans une interface informatique , il est transmis avec des "erreurs" a un décodeur via le télégraphe, et affiché plus loin.
-{{::chappe.jpeg?400|}}
+{{media_05:chappe.jpeg?400|}}
 ===== Description =====
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 Cela fait donc 2 x 7 x 7 soit 98 combinaisons.
-===== De la théorie pour peu de moteurs =====
+===== Prototype v1 de Max =====
-Si on veut n'utiliser qu'un moteur pour faire tourner le régulateur et les indicateurs, on peut imaginer de relier les 3 bras avec des roues dentées et des courroies par exemple. L'envergure du sémaphore vaudra donc 18l
-Pour l'alphabet de 36 caracteres, le régulateur doit prendre 8 positions angulaires différentes. L'enjeu est d'être en mesure pour chacune des 8 positions du régulateur de positioner les 5 combinaisons possible des 2 indicateurs.
-Pour l'alphabet de 98 caracteres, le régulateur ne prend que 2 positions. Il est envisagable d'utiliser plutôt un servo moteur pour le faire pivoter.
-===== Premier proto de Max =====
 Pour un premier prototype, on va essayer de conserver une envergure plutôt faible < 1/2 mètre.
-Si on choisit l = 18mm, alors :
+Si on choisit l = 18mm, soit un rapport de 6% (30cm / 1.8cm) alors :
   * un indicateur mesurera 120mm par 18mm
   * le régulateur mesurera 276mm par 21mm
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 Je prévoit de réaliser des roues dentés à l'imprimante 3D. C'est roues dentées pourraient embarquer un roulement à bille et venir se serrer sur les pièces mobiles : régulateur et indicateurs.
+==== Workspace ====
+Mon travail numérique est archivé sur git. Il est trouvable disponible : [[ https://github.com/mxbossard/bazar/tree/master/semaphore ]]
 ==== Choix des poulies et des courroies ====
 Un choix simple est d'utiliser des courroies et poulies GT2: pas de 2mm, largeur 6mm.
-Toutes les poulies que l'on utilisera peuvent avoir la même taille pour faire simple, il n'y a pas besoin de démultiplication du couple. Esthétiquement, les courroies ne devraient pas dépassés, donc le diamètre des poulies plus la largeur de la courroie ne devraient pas dépasser la largeur l. => diamètre exterieur maximum des poulies < 24mm.
+Toutes les poulies que l'on utilisera peuvent avoir la même taille pour faire simple, il n'y a pas besoin de démultiplication du couple. Esthétiquement, les courroies ne devraient pas dépassés, donc le diamètre des poulies plus la largeur de la courroie ne devraient pas dépasser la largeur l. => diamètre exterieur maximum des poulies < 21mm.
-Taille des poulies / roues dentées : < 37 dents (74mm avec une GT2 ce qui correspond à un diamètre exterieur < 24mm.
 Taille des courroies ? 2x entraxe (distance entre les axes) + pitch * 1/2 la somme des dents des poulies.
 Un calculateur interessant : https://www.bbman.com/belt-length-calculator/
-Si on part sur des poulies de 32 dents, cela est pratique car 32 est une puissance de 2. 32 dents implique un diamètre exterieur de 20,4 mm environ.
+Les poulies aluminium répendues pour monter sur les moteurs pas à pas ont :
+  * 16 dents => le moins onéreux !
+  * 20 dents
+  * 30 dents
+  * 36 dents
+  * 40 dents
 === Les 2 transmissions des indicateurs ===
 Pour simplifier, on va essayer de positionner ces courroies sans utiliser de tendeur.
-Les 2 courroie des indicateurs on un entraxe facile à déterminé : c'est la moitié de la longeur du régulateur moins 1/2 largeur. soit 7l. La taille de la courroie nécéssaire serait donc de 2x 7l + pitch * 16 * 2 = 2 x 7 x 25 + 2 x 16 x 2 = 364mm.
+Les 2 courroie des indicateurs on un entraxe facile à déterminé : c'est la moitié de la longeur du régulateur moins 1/2 largeur. soit 127.5mm. La taille de la courroie nécéssaire est donc de 255 + la somme des dents des poulies. Avec des poulies de 32 dents, cela donne une courroie de 319mm. Il existe des courroies de 320mm. Il faudrait donc voir comment tendre cette courroie, peut être allonger le régulateur de 0.5 à 1 mm.
-Voici une courroie de 350mm : https://www.robotdigg.com/product/285
+\\
-Voici une courroie de 400mm : https://www.imp3d-france.com/article/451/courroie-fermee-gt2-400mm
+Pour que le mécanisme reste le plus simple possible, nous utiliserons un seul roulement par indicateur. L'axe sera solidaire du régulateur. L'axe sera une vis qui permettra son serrage sur le régulateur. Le roulement sera encapsulé entre l'indicateur et la poulie qui formeront un système solidaire. Le roulement sera serré sur l'axe pour minimiser les jeux.
+\\
+<WRAP center round tip 60%>
+Dans un premier temps, le régulateur disposera de trous oblong pour permettre le positionnement de l'axe de rotation des indicateur avec une tension de courroie suffisante. Il faut prévoir un régulateur un peu plus long.
+</WRAP>
-Ces tailles standard devraient guider la taille du régulateur.
-  * avec une courroie de 350mm => entraxe = (350 - 64) / 2 = 143mm
-  * avec une courroie de 400mm => entraxe = (400 - 64) / 2 = 168mm (Ce choix allongerait un peu le régulateur, il en résulterait une esthétique plus fine, plus élancée. Je pars sur ce choix.)
 === Les 3 transmissions sur l'arbre du régulateur ===
-En partant d'un mât de 300 mm de haut, l'entraxe vertical maximal vaut 300 - 25 mm soit 275mm. Toujours avec des poulies de 32 dents, cela nécessite une courroie de 614mm de long. Des courroies de 670mm et 752mm de long sont disponibles, cela nécessitera donc un tendeur. Si l'on utilise pas de tendeur, il faudra beaucoup déporter les moteurs pour arriver à tendre les courroies.
+En partant d'un mât de 420 mm de haut, l'entraxe vertical maximal vaut 420mm - 21mm (déport côté moteur nema 17) - 3mm (déport entretoise moteur) soit 396mm. Avec des poulies de 16 et 32 dents, cela nécessite une courroie de 840mm de long. Des courroies de 810mm et 848mm de long sont disponibles.
+  * La courroie de 810mm necessite de réhausser les moteurs de 15mm. Un système de cette epessaieur peu embarqué un tendeur.
+  * La courroie de 848mm mécéssite un décalage de 57 mm pour être tendu, ce qui peu permettre de décaler les moteurs. Une augmentation du nombre de dents du côté du moteur peut également permettre de tendre
+\\
+L'axe du régulateur sera solidaire du régulateur pour permettre de déporter sa transmission. Autour de l'axe du régulateur seront positionnés les 2 poulies de renvoi des transmissions des 2 indicateurs, de part et d'autre du régulateur. Une troisième poulie solidaire de l'axe du régulateur permettra d'entrainer sa transmission.
+\\
+<WRAP center round important 60%>
+Les courroie "non mobiles" verticales ne doivent pas empêcher la rotation du régulateur et des indicateurs. Pour cela, il est impératif qu'elles soit déportées le long du mât. Cela conditionnera l'épaisseur totale du mât qui devra permettre un positionnement des 3 courroies qui ne soient pas "dans les pattes" du régulateur et des indicateurs.
+</WRAP>
+=== Le mât ===
+Le mât sera composé de 2 pièces encapsulant 2 roulements pour supporter l'axe de rotation du régulateur.
 === Les tendeurs ===
-Comment tendre les courroies ? Déporter les moteurs ? Ajouter une poulie pour tendre la couroie ? Ajouter un ressort pour que la tension soit ajuster automatiquement ?
+Autant que faire se peu, les courroies seront tendus en ajustant l'entraxe entre les moteurs et les poulies. La transmision des indicateurs devra faire l'objet de mesure précise pour que l'entraxe permette de parfaitement tendre les courroies de 320mm.
 ==== Les roulements ====
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 Pour le choix du roulement, plus le roulement est épais, plus il est facile à employer.
+Le 624-ZZ parait suffisant et suffisament étroit pour pouvoir monter des poulies dessus.
 ==== Les moteurs ====
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 === Calcul du couple en dynamique (accélération) ===
+???
-Au pif: 2 Nema 11 (4N.cm) 200pas (28mm x 28mm) et 1 Nema 14 (10N.cm) (35mm x 35mm) ?
+=== Pilotage des moteurs ===
+Utilisation de la bibliothèque arduino AccelStepper : [[ http://www.airspayce.com/mikem/arduino/AccelStepper/index.html ]]. Cette bibliothèque très pratique permet de piloter plusieurs moteurs pas à pas simultanément et intègre le calcul des accélérations et décélération nécéssaire pour éviter les vibrations et les bruits.
+==== Quelle longeur pour l'arbre ? ====
+Au minimum :
+  * 4 poulies de 7mm
+  * 1 poulie de 8 mm
+  * 3 entretoises/rondelles
+  * L'épaisseur du régulateur
+  * Largeur de la base
+  * 1 écrou
-Au pire, 3 Nema 17, ce n'est pas perdu.
+Avec un arbre de 100mm de long, la base peut mesurer jusqu'a 46mm, soit un peu plus que le déport.
-==== Resources ====
+==== Choix ====
+  * 3 Nema 17 plus répendus pour faire simple
+  * 2 courroies de 320 mm pour la transmission "mobile" (des indicateurs)
+  * 3 courories de 848 mm pour la transmission "static"
+  * des poulies aluminium de 16 et 36 dents sur les moteurs
+  * des poulies de 32 dents imprimés en 3D pour la transmission
+  * 3 roulements à billes 624-ZZ de 13mm x 5mm (4mm interieur)
+  * taille des indicateurs: 120mm x 18mm
+  * taille du régulateur: 276mm x 21mm (attention peut être augmenter de 1 à 2 mm la longeur pour tendre les courroies de 320mm)
+  * taille du mât: 420mm entre le palier des moteurs et l'axe de rotation
+  *
+==== Notes de fabrication ====
+=== Découpe laser & CNC ===
+  * Export du dxf avec openscad. A l'import du dxf dans inkscape, il faut ajuster les dimensions de l'objet qui ne sont pas bonne. Verrouiller cadenas pour modifier toutes les dimensions à l'échelle.
+  * Taille après la découpe : 17,7/18 119,7/120 pour l'indicateur. Il manque donc 0,3mm dans les dimensions des pièces après découpe laser. Pour serrer, il faut donc retirer 0,2mm ou 0,3mm sur les dimensions.
+  * Du coté de la laser : 1000mm/sec 100% pour traverser. Remarque : il manque le perçage des indicateur pour la vis.
+  * Du côté de la CNC : 14mm ça peut le faire niveau jeu pour le roulement. Il faudrait tester 3mm de profondeur pour le pocketing plutot que 4, et prendre une fraise plate. également voir pour percer à 10 ou 11mm de diam plutot que 12.
+=== Impression 3D ===
+  * Pour encastrer à moitié les roulements de 13mm de diamètre externe par 5mm d'épaisseur dans les indicateurs, j'imprime un trou de 13,4 à 13,5 mm de diamètre sur 2.9 mm de profondeur.
+  * Pour laisser passer les axes (qui sont des vis de 4mm de diamètre) avec du jeu, j'imprime un trou de 4,6mm à 4,8mm de diamètre.
+  * Imprimer la première couche à 0.25mm et avec un flow entre 120% et 130%. Les autres couches avec un flow à 100%.
+=== Mécanique ===
+  * Le régulateur est déformé par la tension des couroies indicateur.
+  * Il y a un peu de jeu dans le roulement indicateur solo accentué par la tension dans la courroie et la torsion induite par le déport de la poulie sur le roulement.
+=== Idées ===
+  * Il faut renforcer le régulateur pour supporter la tension des courroies. Au moins doubler l'épaisseur et eventuellment espacer les 2 épaisseur
+  * Un seul roulement pour les indicateurs c'est simple, mais ce n'est pas smooth. La tension des courroies implique une torsion du roulement. Le renforcement du régulateur doit permettre de facilement encastré 2 roulements.
+==== Problèmes de la v1 ====
+  - La tension des courroies appliquée directement sur l'arbre du régulateur tendent à déformer l'axe de rotation du régulateur. La rotation du régulateur est pénible.
+  - Les rapports de transmission soient de 16/28 ou de 36/28 ne permettent pas de faire des 1/4 ou des 1/8 de tours proprement.
+  - Les micro steps sont nécéssaires pour adoucir les accélérations des moteurs et réduire les vibrations. Au moins des 1/4 ou des 1/8 de steps, ce qui réduit d'autant la fréquence de rotation des moteurs et des vitesse de déplacement du régulateur et des indicateurs.
+  - Le sérrage du régulateur et de sa poulie sur son axe laisse à désirer.
+  - La tension des courroies tent à faire pivoter le mat.
+===== Prototype v2 de Max =====
+==== Actions pour résoudre les problèmes de la v1 ====
+  - Positionner les courroies de transmission au plus pret des mats (à ras). Vu qu'il y a 3 courroies cela nécéssite d'en déporter une à l'exterieur des mats. Cela devrait réduire la torsion appliquée sur les axes des poulies (bras de levier réduit).
+  - Entrainer avec les courroies des poulies intermédiaires et des engrenages qui seront chargés de transmettre la rotation aux régulateur et indicateurs sans deformer l'axe de rotation du régulateur.
+  - Calculer le rapport de transmission pour permettre les 1/8 de tour avec un nombre de pas moteur entier.
+  - Choisir un rapport de transmission > 2 pour augmenter la vélocité du sémaphore en résuisant la fréquence de pilotage des moteurs et le nombre de pas nécéssaire par mouvement.
+  - Améliorer le serrage sur l'axe régulateur ?
+  - Positioner les moteur le long du mat.
+==== Questions ? ====
+  * Passer l'axe de rotation régulateur de 4mm à 5mm de diamètre ? => Il faut trouver une tige fileté de 5mm.
+  * Quelles dimensions pour les engrenages sur l'axe régulateur ? Nombre de dents et épaisseur ? => Plus petit nombre de dent possible qui fit sur des roulements de 13mm à 14mm de diamètre.
+  * Réduire l'écartement des mats ? => Mesurer l'espace disponible avec les nouveaux engrenages.
+  * Comment placer les moteurs et tendre les courroies ? => Imprimer un support de moteur placable le long de l'arbre permettant le serrage de la courroie.
+==== Réponses ====
+  * Une poulie GT2 de 28 dents fit sur un roulement de 14mm de diamètre. Avec une poulie sur le moteur de 36 dents, pour obtenir un rapport complet de x2,5, on doit choisir les engrenages avec le ratio : 35 dents / 18 dents.
+  * Avec une poulie GT2 de 30 dents et toujours une poulie moteur de 36 dents, il faut choisir les engrenages avec un ratio 25 dents / 12 dents.
+===== Premier proto de gaziel =====
+{{ media_08:img_20181113_185903.jpg?400 |}}
+==== BOM ====
+  * 3 servos High torques 40*20mm
+  * 10 m de courroie crantée GT2 6mm
+  * kit de découpe ossature bois
+  * Kit d'impression 3D Poulies
+  * 8 roulements 22x7mm / Diamètre int 8mm
+  * tige filetée 8mm (~ 150 mm) + 4 écrous
+  * tige filetée 3mm pour les contrepoids ( optionnel)
+  * Esp12 ou 32 + shield moteur
+  * alimentation 12v
+  * boite en bois
+  * peinture au choix
+~ 50€ de matériel (en direct de chine)
+==== kit impression 3D ====
+issue de différentes sources thinggiverse :
+  * [[https://www.thingiverse.com/thing:16627]]
+  * [[ https://www.thingiverse.com/thing:40710]]
+{{media_12:sema_gaziel_kit_3d.png?400|}}{{ media_05:kit_sema.stl |}}
+==== kit Ossature bois====
+régulateur + 2 indicateurs
+{{ media_12:semaphore.svg |}}
+{{media_08:img_20181113_185950.jpg?200|}}{{media_08:img_20181113_185917.jpg?400|}}
+tasseau pour le mat
+Récupération d'un caisson d'enceinte en bois, décapage, ponçage et peinture en noir, pour le contraste.
+impression 3D pour le support écran LCD (optionnel).
+{{media_12:semaphore_gaz_support_ecran.jpg?200|}}
+==== code ====
+essai sur processing :
+{{ media_12:semaphore2.pde |}}
+code arduino autonome :( gestion de l'ecran LCD + clavier PS2)
+{{ media_12:semaphore05.zip |}}
+nécessite la lib PS2Keyboard : [[https://github.com/PaulStoffregen/PS2Keyboard|https://github.com/PaulStoffregen/PS2Keyboard]]
+==== amélioration ====
+pas de pc, utilisation d'un clavier PS2 pour écrire directement à l'arduino.
+  * [[https://www.instructables.com/id/Connect-PS2-Keyboard-to-Arduino/]]
+  * [[https://www.pjrc.com/teensy/td_libs_PS2Keyboard.html]]
+installation d'un écran LCD
+  * [[https://programmingelectronics.com/how-to-use-lcds-with-arduino-an-introduction/]]
+  * [[http://oomlout.com/LCDD/LCDD-Guide.pdf]]
+  * [[https://www.pacificdisplay.com/cdm/CDM-16244.pdf]]
+étude pour envoyer un tweet via l'arduino.. en cour
+===== Deuxieme proto de gaziel =====
+Mécanique version simplifié, toute imprimable, adaptable sur un tube PVC
+==== BOM ====
+  * kit impression 3D :
+  * 3 Servos type 9G
+  * 1 tube
+  * Colliers plastiques
+{{ media_12:semaphore_simple.zip |}}
+===== Resources =====
   * [[https://fr.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9maphore_(communication)|Wikipedia Sémaphore]]
   * [[https://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9l%C3%A9graphe_Chappe|Wikipedia Télégraphe Chappe]]
-{{tag>projet gaziel max}}
+{{tag>realisations_materielles gaziel max semaphore}}