Interaction temps réel :
des capteurs aux actionneurs

Séminaire présenté le 1er avril 2004 à l'ENSAV La Cambre - Bruxelles (Ecole Nationale Supérieure d'Arts Visuels), dans le cadre du cours d'Arts Numériques

utilisables dans des installations plastiques et scéniques.

Actionneurs mécaniques / optiques / sonores

Pour chaque sens humain, on cherche des actionneurs qui lui sont dédiés

Description / pilotage / défauts

Actionneurs électriques :

- Actionneurs linéaires
- Moteurs
- Eclairages
- Projection
- Sonorisation

Actionneurs pneumatiques :

- Actionneurs linéaires : vérins pneumatiques
- Actionneurs rotatifs : turbines

Actionneurs linéaires :
électroaimant / vérins électromécaniques

Electroaimant = une bobine et un noyau fixe
Exemple : ventouse magnétique - Relais

Vérin = une bobine et un noyau mobile, qui est l’actionneur
Exemple : actionneur de flipper

Verin electromecanique Vérin électro-aimant
Exemples de petits vérins

Inconvénients et avantages

- Facile à piloter
- Deux positions seulement
- Course réduite
- Source de parasites
- Deux paramètres : force de maintien et force de levage

Généralités sur les moteurs

Deux éléments dans un moteur :
- un fixe : stator
- un en rotation : rotor

Principe de fonctionnement : attirance de deux aimants

Types de moteurs

Alimentés en alternatif :
- Moteur synchrone
- Moteur asynchrone
- Moteur diphasé
- Moteur universel

Alimentés en continu :
- Moteur à courant continu

Moteur pas à pas

Servomoteur

Moteur à courant continu

- Source de parasites (alimentation, électromagnétisme)
- Très fort couple de démarrage
- Nécessite une alimentation continue
- Vitesse quasi proportionnelle à la tension d’alimentation
- Couple quasi proportionnel au courant
- Contrôle en vitesse/position délicat, nécessité d’asservissements complexes
- Changement de sens simple

Moteur à courant continu
Exemple de moteur CC pilotable en Midi par une carte 8 transistors

Techniques de pilotage

- Relai mécanique
- Double relai, pour le changement de sens
- Variateur de vitesse par hachage
- Boucle d’asservissement avec capteur de vitesse

Proncipe de changement de sens à l'aide d'un relais.

Moteur pas à pas

Principe

Un aimant permanent (rotor) est attiré en différentes positions par deux circuits magnétiques (aimants bobines) (stator) au moins.
-> Il y a donc un cycle de commande.

Changer le sens de rotation du moteur
= parcourir le cycle de commandes à l’envers.

Moteur pas a pas - step motor.
Exemple de moteur pas à pas (ou Step)

Inconvénients et avantages

- Beaucoup de parasites
- Mauvais rendement
- Couple diminuant rapidement avec la vitesse
- Carte spécifique pour alimentation et pilotage
- Permet de travailler en statique (positionneur)
- Asservissement simple en vitesse/position
- Rotation saccadée, source de vibrations
- Changement de sens facile

Servomoteur

Moteur CC intégrant l’électronique de contrôle pour faire un asservissement de position angulaire.

Inconvénients et avantages

- Source de parasites
- Fort couple grâce au réducteur intégré
- Vitesse de réaction lente (0,5s pour pleine course, maximum 50 commandes par seconde)
- Extrêmement pratique pour les réalisations mécaniques
- Couse de 120 à 180 degrés
- Contrôle en position automatique

Servo-moteur et tetes ajustables.
Servomoteur de modelisme, avec différentes têtes, pilotable en Midi.