Surveillance du moteur via une connexion temporaire

Ryan Helminen

Surveillance du moteur via une connexion temporaire


J’ai une application où je dois déterminer si un moteur à courant continu utilisé comme vibrateur fonctionne correctement. Normalement, ce serait un problème simple qui pourrait être résolu en utilisant un accéléromètre. Le problème avec l’utilisation d’un accéléromètre pour mon application est que le moteur est monté sur une structure mobile qui est transmise sur une chaîne de montage comme une configuration. Toutes les connexions à l’ensemble mobile et au moteur doivent être temporaires. Ils doivent également être fabriqués de manière automatisée (pas d’humain dans la boucle).

La connexion d’alimentation du moteur est un peu plus simple, la configuration actuelle utilise des plaques de cuivre et le poids de la structure mobile pour effectuer la connexion. Serait-il possible d’envoyer des signaux dynamiques sur un type de connexion similaire? Sur le papier, il semble que cela fonctionnerait, mais il semble que le bruit pourrait être un problème. Il y a aussi le fait que toutes les connexions sont temporaires, donc il peut y avoir des incohérences qui seraient difficiles à résoudre.

Quelqu’un peut-il penser à une meilleure façon de déterminer la santé du moteur qui fonctionnerait dans ce type d’application?

Ignacio Vazquez-Abrams

Pourquoi un accéléromètre au lieu d’un piézo?

Ryan Helminen

Qu’entendez-vous par piézo? Si je me souviens bien, les piézoélectriques sont utilisés dans les accéléromètres.


Ryan Helminen

@ IgnacioVazquez-Abrams Voir ici

Ignacio Vazquez-Abrams

« Les accéléromètres modernes sont souvent de petits micro-systèmes électromécaniques (MEMS) … »

Réponses


 pjc50

Selon le poids de la structure, vous pourriez avoir un arrangement de broches pogo pour connecter une liaison de données; cela fonctionne bien tant que l’appareil est suffisamment connecté. Je suggérerais un type de liaison de données différentiel comme RS485 ou CAN, bien que si la connexion est courte et sécurisée, vous devriez pouvoir faire fonctionner I2C.

Évidemment, si la chose vibre, vous devez vous assurer qu’elle ne vibre pas suffisamment pour rompre la connexion du pogo à ressort. Et les broches doivent s’aligner mécaniquement – des surfaces de guidage coniques ou inclinées peuvent le faire. Normalement, vous le clipsez en place; les aimants peuvent également fonctionner pour vous.


 Ryan Helminen

Beaucoup d’autres réponses suggèrent une communication numérique sur la liaison, ce qui est une option potentielle, mais elle nécessite plus de matériel et quelque chose pour gérer la communication sur la structure mobile.

Quelque chose qui peut être un peu plus simple:

Mesurer la résistance du circuit moteur total après chaque nouvelle connexion (avant de mettre le moteur en marche). En connaissant cette résistance et le courant d’induit, je connais la chute de tension à travers chaque point de connexion et la bobine d’induit du moteur. Je peux ensuite calculer la vitesse du moteur en utilisant sa relation avec la tension EMF qui me donne l’équation suivante (dérivée de

V je n = E une + je une R t

):

ω m = ( V je n je une R t ) / K m

w m

= vitesse du moteur

V je n

= tension d’entrée

je une

= courant d’induit

R t

= résistance totale du circuit

K m

= constante magnétique du moteur.

La méthode ci-dessus serait au moins en mesure d’obtenir une estimation approximative de la vitesse du moteur, qui, en cas de panne drastique, changerait très probablement. Cela peut également être fait du côté statique de la connexion. La seule chose qu’il ne capture pas est s’il y a quelque chose de dynamique dans la connexion pendant que le moteur tourne (la structure mobile saute)


 Anindo Ghosh

Hypothèses:

  • Le dispositif testé devrait vibrer dans une plage d’amplitudes et de fréquences donnée
  • L’appareil a une surface réfléchissante visible sur la chaîne de montage, tandis qu’il se trouve sur les plaques de cuivre sous tension.

Bien que la méthode de mesure de la consommation actuelle par le DUT, mentionnée dans d’autres articles, soit peut-être la solution la moins compliquée, voici une proposition alternative pour une méthode sans contact.

  • Fixez un laser de faible intensité devant être incident sur toute surface réfléchissante de l’appareil lorsque celui-ci se met en place sur les plaques de cuivre de la chaîne de montage. Inclinez le laser pour frapper la surface en pente. Une diode laser de 1 mW sera plus que suffisante, n’importe quelle couleur laser visible fera l’affaire.
  • Fixez une photodiode PIN, un phototransistor ou un autre photocapteur sur le chemin de réflexion du laser, en l’alignant à vue.
  • Détectez le faisceau laser incident via la photodiode et capturez les variations de fréquence et d’amplitude.

Fondamentalement, lorsque le DUT vibre, le faisceau laser réfléchi en fait autant. Cela provoquera une variation de son intensité, telle que détectée par la diode PIN / autre capteur photoélectrique, avec l’intensité des vibrations et à la fréquence des vibrations.

Cette méthode a l’avantage d’être facilement configurable, provoque et ne nécessite aucune modification du comportement électrique du DUT, et n’ajoute ni poids physique ni charge de puissance au DUT. Par conséquent, il mesurera le comportement du moteur / dispositif vibrant sans réellement modifier la vibration de quelque manière que ce soit.

Aucun contact pour s’oxyder ou nécessiter un nettoyage, ce qui est un avantage supplémentaire dans un environnement de production de masse.


 Wouter van Ooijen

Il existe de nombreuses façons de fournir des données sur une liaison électrique temporaire ou sur un autre type de liaison. Quelques idées:

  • utiliser une propriété du courant absorbé par le moteur, comme le suggère user25093
  • moduler un signal HF sur les lignes d’alimentation du moteur
  • utiliser un module RF, RFM73 ou NRF24L01 ou similaire
  • utiliser IR
  • utiliser l’échographie
  • utiliser des connexions supplémentaires pour une ligne de données

La dernière option serait probablement mon choix le moins préféré, car elle ajoute du matériel et est probablement très peu fiable.


 Andy aka

Voici ma suggestion. Volez un peu de puissance de l’alimentation 12V au moteur du traîneau. Cela peut être utilisé pour créer une alimentation en courant continu stable sur le traîneau afin que l’électronique puisse traiter l’accéléromètre. Je dis accéléromètre mais si vous changez le capteur qui détecte / mesure les vibrations, cette méthode pourra faire face aux changements.

Quel que soit le capteur, il doit être numérisé avec un ADC. Vous allez avoir besoin d’un petit microprocesseur à bord pour que la «lecture» soit étayée par suffisamment de bits pour fournir un ensemble d’informations de données hautement sécurisé et fiable.

De combien de données avez-vous besoin pour transmettre? Très probablement, très peu, car le micro pourrait décider si les vibrations fonctionnent dans des limites raisonnables et, fondamentalement, vous transmettez un bit très sécurisé = « bon » ou « mauvais ».

La modulation de fréquence devrait fournir un moyen décent d’obtenir des données via les contacts du traîneau et je pense que vous devriez obtenir au moins une transmission de paquets de données décente au moins tous les dixièmes de seconde et très probablement des centaines de secondes si cela était nécessaire.

Jusqu’à présent, le traîneau vole une partie de l’énergie des contacts (il pourrait même avoir une batterie rechargeable si le « système » nécessite des tests de configuration), un ADC connecté au transducteur de vibration alimente un micro, le micro décide si les données = bonnes ou mauvais et ce bit de qualité unique est sécurisé avec un grand code de vérification d’erreur. Ce « paquet » alimente un modulateur FM de faible puissance et ce signal est superposé au 12V qui alimente le moteur.

Ajouts. Le moteur ne doit pas conduire le signal FM, donc un circuit DC pass / AC block doit être en série avec le moteur. Un circuit similaire est nécessaire au niveau du circuit d’alimentation hors du traîneau. Les données peuvent être collectées et démodulées avec un circuit assez simple et ces données démodulées vérifiées pour leur intégrité et un relais indiqueraient de « bonnes vibrations » (n’importe qui fan des Beach Boys?) Ou de mauvaises vibrations.

Plus d’ajouts. Les données brutes peuvent également être transmises ainsi que les bonnes / mauvaises données « raffinées ».

Quelles sont les chances que cela fonctionne? Je suis certain que je pourrais le faire fonctionner et l’OP doit décider s’il vaut la peine d’investir dans ce développement, car cela prendra au moins 1 mois-homme pour la conception et coûtera probablement £ 2k en morceaux. Est-ce que ça vaut le coup? Existe-t-il une exigence plus large de retirer les informations du traîneau qui peut « réduire » l’impact sur les coûts pour cette seule exigence?

 

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