<conception de A à Z d'un skateboard électrique

conception de A à Z d'un skateboard électrique

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conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  R-TECH le Mer 27 Fév 2013 - 10:36

Bonjours, je suis un élève de terminal STI2D, mon projet pour le bac est de concevoir un skateboard électrique avec une équipe. Après répartition des tâches, je me retrouve avec la motorisation et la propulsion ( très intéressant ), le problème, c'est que je n'arrive pas à trouver une formule valable pour calculer la puissance nécessaire pour propulser l'utilisateur . Je trouve en moyenne 3 Kw Shocked , ce qui est impossible car avec un moteur de 3kw l'utilisateur risque d'avoir du mal à rester dessus au démarrage . Pourriez vous m'aider, voici les données :
Pmax utilisateur : 120 Kg pig ( c'est pas mon poids )
Pmax skateboard : 30 Kg
Vmax 15 km/h Sad
Pas de pente

Si possible, bien expliquer le calcul

Ps : si ça motive, il sera vraiment construit donc si ça interesse, je peu mettre des photos

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  toma le Mer 27 Fév 2013 - 10:43


merci a toi de passer par la section présentation....
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http://www.kitesk8.com/index.php5

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  Christian le Mer 27 Fév 2013 - 12:48

R-TECH a écrit:Si possible, bien expliquer le calcul
Laughing
nan, un forum c'est pas pour faire tes devoirs à ta place.
Par contre si tu détailles ce que tu as déjà trouvé de ton côté on peut corriger ou t'aiguiller sur les bonnes pistes.

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es ce juste ?

Message  R-TECH le Ven 1 Mar 2013 - 10:23

oui je sais, si je vous demande de l'aide, c'est pas pour que vous fassiez mes devoir mais pour être sur de ne pas me tromper car ce projet est un coef 12 pour le bac donc si je me plante, je suis bon pour pôle emploie. J'ai trouvé ça comme formule, elle prend en compte l'accélération, le couple et le poids.

F = m x a
C = F x r
circonférence = D x 3,14
rpm = (vitesse / circonférence) x 60
coef réduction = rpm Moteur / rpm Roue
C moteur = C / coef réduction
P = C moteur x a x (rpm Moteur / 60)

Donc pour un poids de 120 Kg + 30 Kg avec une accélération de 1m/s, une roue de 62 mm de diamètre un moteur qui tourne à 2000 tr/min, je trouve 335 W min, es ce juste ?
Je fait le calcul pour être plus compréhensible

F = 150 x 1 = 150 N
C = 150 x ((62 x 10^-3)/2)
= 4.8 N*m
circonférence = (62 x 10^-3) x 3,14 = 0.19468 m
rpm = ( 4,16 / 0.19468 ) x 60 = 1282,1 tr/min
coef réduction = 2000 / 1282,1 = 1,5
C Moteur = 4,8 / 1.5 = 3,2 N*m
P = 3,2 x 1 x 3,14 x ( 2000 / 60 ) = 335 W

Dsl de c'est questions mathématique mais mon prof tarde à me donner des réponses à mes questions

Ps : es ce qu'un accélération de 1 m/s n'es pas trop rapide ? voir trop lent ?

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à la recherche d'un moteur

Message  R-TECH le Ven 1 Mar 2013 - 11:17

en me basant sur les post du forum, je pense qu'il me faudrait 2 moteurs de type brushless de 250 W et de 250 Kv. où pourrai-je trouver cela ?

au passage, j'ai découvert la deuxième équipe de ma classe qui planche aussi sur un e-sk8 lol!

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  Christian le Ven 1 Mar 2013 - 12:06

Dans les magasins de modélisme ou import d'asie (plus ou moins long).

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  pierrot22 le Ven 1 Mar 2013 - 12:50

Je reporte ici les messages de ta présentation :

pierrot22 a écrit:Salut,

avant de vouloir mettre des maths, commence par regarder ce qui se fait :
- les e-skates commerciaux pour route vont en général de 150W à 600W. Tu trouveras sur le forum, et sur les sites officiels, les caractéristiques (puissance, vitesse, autonomie, batterie utilisée). Regarde curve, evolve, etc
- les e-skates artisanaux présentés sur le forum répondent à toutes les questions qu'on peut se poser sur le choix du moteur, la démultiplication, la vitesse atteinte...

potasse tout ça, et reviens poser des questions plus précises sur ce que tu auras vu.


Pour estimer le besoin de puissance, plusieurs formules utiles :

- somme des forces = masse x accélération (voir progamme de physique)

- force de résistance aérodynamique = [edit : erreur de ma part, j'aurais pas dû faire de mémoire]
surface frontale x Cx x vitesse²
voir wikipedia : trainée aérodynamique

attention, la vitesse est en m/s et pas en km/h
Tu peux prendre un Cx d'environ 0,5

- puissance = couple x vitesse de rotation
couple en Nm, vitesse de rotation en radians/seconde


Donc si on veut choisir un moteur par rapport à la vitesse maxi atteinte, la puissance du moteur sera celle qui permet de vaincre la résistance aérodynamique. Les frottements des roues sont assez négligeables face à la résistance aérodynamique, tant qu'on n'a pas des gros pneus en gomme.

Si on veut choisir le moteur par rapport à l'accélération, on fixe une valeur d'accélération désirée, et on peut calculer la puissance nécessaire.

au boulot Wink

R-TECH a écrit:donc si je suis ton calcule, un personne normal mesure 1m70, et 50 de carrure donc cela fait une surface frontal de 1.70 x 0.50 = 0.85 m²

0.85 x 0.5 x 4.16² = 7.35 N

c'est bien en N ?

study es ce que cette force viens s'ajouter à F ?

attention, je me suis trompé dans la formule, reprends le calcul à partir de la formule de wikipedia ! Si tu fais avec la bonne formule, tu auras bon Wink

Sinon l'idée c'est ça oui,
somme des forces = masse * accélération,
donc une fois que tu mets les bons signes pour les forces :
force développée par le moteur [N] = masse * accélération + trainée aérodynamique

ensuite, pas besoin de passer par la taille des roues pour l'instant, tu as aussi :
puissance [W] = vitesse [m/s] * force [N]

une accélération de 1m/s² (et pas 1m/s !) ça veut dire qu'en une seconde, ta vitesse gagne 1m/s. Donc tu mets 4 secondes à passer de 0 à 4 m/s (14 km/h). A toi de voir quelle est ton exigence pour l'accélération.

Le programme a un peu évolué depuis que je suis sorti du lycée, mais normalement si tu prends tes cours de physique et tes cours de méca, tu sais déjà tout ça, le tout c'est de mettre les formules dans le bon ordre Wink

Ma pause du midi se termine, je reprends plus tard. Ne t'inquiète pas trop du Kv pour l'instant, il est indépendant de la puissance puisqu'il se choisit en fonction de la taille des roues et de la démultiplication.
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reponse

Message  R-TECH le Ven 1 Mar 2013 - 12:55

Je te remercie de consacrer ta pause de midi à me répondre, sinon, je vais voir ton lien wikipédia

study

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  nono29 le Ven 1 Mar 2013 - 13:58

salut,

aie, aie, aie, circonférence, coefficient, accélération, gravité, énergie cinétique...hyperespace, téléportation.Typiquement scolaire, donc pensé comme un carré,...qu'on veut rentrer dans un rond!!
Un projet comme le tien, il faut le démarrer avec des aproximations réalistes (poids, vitesse, autonomie, budget...) que l'on cherche à atteindre, en regardant ce qui existe déja dans le commerce ou sur le forum, puis affiner au fur et à mesure et corriger/vérifier éventuellement ensuite avec des calculs si nécessaires. Ce n'est surement pas une maquette ou il suffit d'acheter les pièces et les assembler sans en comprendre le role et le sens. Tout est une affaire d'adaptation, c'est ça qui est génial: on monte on démonte on essaie, ça ne marche pas alors on réessaie autrement, on trouve des astuces, on raccourci des axes, on les rallonge bref on EXPERIMENTE encore et encore jusque qu'au jour ou, miracle (et travail), debout sur ton skate tu commence à rouler... Si tu cherche un projet cle en main, achète un skate tout fait. Sinon, prépare toi à de longues heures de travail , de recherche et surtout de mise au point, mais quel plaisir à la fin!!!
bienvenue dans la réalité et bon courage à toi
A+

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  mickaelkael le Ven 1 Mar 2013 - 14:49

moi je dit une bonne planche, un max de puissance ,de bonne fixation au pieds, la gachette au max puis roule ma poule . lol!
désoler les gars juste un peu d' humour bon courage a toi et prend note des conseils de nos experts.
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l'hyperespace c'est pas pour tout de suite

Message  R-TECH le Sam 2 Mar 2013 - 10:03

oui, c'est vrai que ça me tente de le faire à l’approximatif, mais ce qui me stop, c'est le budget, 600 €. Faut pas ce planter de matos à acheter car on à qu'une chance. Mais je vais voir si je peu faire sponsoriser le projet par des magasin comme décathlon ou autre magasin de e-sk8 pour avoir un peu plus de budget car les hub motors m'intéresse beaucoup mais sont trop cher pour le budget que l'on a. Sinon merci à tous pour vos réponses Smile

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  Christian le Sam 2 Mar 2013 - 10:38

Quelques remarques :
* En physique, toujours utiliser le système international d'unités (SI : longueur en m, force en N, poids en kg, vitesse en m/s, accélération en m/s², couple en N.m, puissance en W, ...)
Ou alors être très explicite sur ses notations et ses choix.

R-TECH a écrit:F = 150 x 1 = 150 N
* Dès le départ, confusion classique entre le poids (une force, exprimée en Newton) et la masse (en kg) Suspect

Utiliser
P = m.g , le Poids (en Newton 1N = 1kg.m/s² ) avec g=9.81 m/s² et m la masse totale en kg.
et refaire les calculs Twisted Evil

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e-sk8

Message  R-TECH le Sam 2 Mar 2013 - 13:36

tu as raison mais dans ma formule, il est demandé la masse et pas le poids.
Car la masse est en kg et le poids en N. Selon ce que tu viens d'écrire, je devrai faire F = m x g x a
avec m en kg, g = 9.81 et a = 1m/s².
ce qui ferai F = 150 x 9,81 x 1 = 1471,5 N
tu es sur ?
Question

sinon Christian, tu serai pas prof de physique ou de méca par hasard Razz ?

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  Christian le Sam 2 Mar 2013 - 14:05

R-TECH a écrit:je devrai faire F = m x g x a
nan Rolling Eyes
F = m. g (c'est exprimé en Newton, c'est à dire en kg.m/s²).

Un conseil : Fais d'abord un calcul de puissance à vitesse constante, par exemple en prenant V = 30 km/h = 8.3 m/s.
Donc avec une accélération nulle a = 0 m/s².

Tu te compliques la vie inutilement à chercher à prendre en compte les régimes transitoires (accélération et freinage du skate).

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la vitesse

Message  R-TECH le Lun 4 Mar 2013 - 16:56

j'ai trouvé ça comme calcul pour la puissance, mais je ne trouve pas de coefficient de frottement pour des roues de skate en gomme

Le calcul : m.g.k.v + 1/2.p.S.Cx.v3
m = masse = 150 kg
g = 9.81
k = coef de frottement = Question
p = masse volumique de l'air = 1.204
S.Cx = rapport entre surface frontale d'un véhicule et sa résistance à l'écoulement de l'air = 0.6
v = vitesse = 4.16 m/s


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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  Christian le Lun 4 Mar 2013 - 17:38


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calcul de force et de frottement

Message  R-TECH le Mar 5 Mar 2013 - 18:21

c'est bon j'ai trouver le coefficient de frottement de la roue, c'est 0.015
nouvelle données:
m = 80+20 ( utilisateur trop lourd, les planche de longboard ne peuvent pas supporter un poids si conséquent )
k = 0.015
p = 1.293

calcul à vitesse constante :
P = 100*9.81*0.015*4.16+0.5*1.293*0.6*4.16^3
= 89 W

calcul puissance fournie pour accélération à 1 m/s²
( a = accélération )
P acc= F*v + P
F = m*a
F = 100*1
= 100 N

P acc= 100*4.16 + 89
= 505 W

donc pour conclure, il faut 505 W pour accélérer pour atteindre une vitesse de 15 km/h puis une puissance de 89 W pour rouler sur du plat à 15 km/h

ps : je n'ai pas pris en compte les rendements du réducteur et du moteur car je n'ai pas les données. Avec l'équipe on a décidé d'acheter une longboard entière ( truck, roues, planche ) puis d’installer les moteurs, la batterie, etc ...
Je vous tiens au courant de l'avancement du projet e-sk8

Et merci pour votre aide, surtout à toi Christian cheers

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les composants de la propulsion

Message  R-TECH le Lun 25 Mar 2013 - 19:19

Pour le moment, j'ai trouvé un moteur de 300 w en 12 v, à 450 kv

j'ai aussi trouvé un variateur, mais je sais pas si ça va résister à la tension
http://www.absolu-modelisme.com/pro-tronik-esc-bfu45a-u-bec-4a.html

et enfin un recepteur
http://www.absolu-modelisme.com/recepteur-sr200-2-voies-dsm.html

Je voudrai savoir si c'est compatible ensemble. Au passage, es ce possible d'adapter une télécommande sans fils V2 EVO avec cette ensemble, de sorte que je puisse piloter le e-skate avec Question

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la photo

Message  R-TECH le Lun 25 Mar 2013 - 19:21

bizarre, on voie pas toute la photo, voici le lien
http://www.absolu-modelisme.com/moteur-dm3630-kv450.html

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  Christian le Lun 25 Mar 2013 - 19:32

Un moteur de 300W en 12 V ça fait 300/12 = 25A. Le contrôleur supporte une intensité de 40A en continu donc avec 25A c'est bon. Le diamètre d'axe de 5mm est un poil petit mais ça devrait passer.

Le récepteur 2.4Ghz ne fonctionnera pas avec une télécommande de skate EVO qui a son propre protocole de communication, à priori différent de ce qu'on utilise en radio modélisme.

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ok dommage

Message  R-TECH le Lun 25 Mar 2013 - 20:19

ok c'est dommage, bon ba je vais tenter de faire une télécommande comme dans les tutos du forum, merci pour ta réponse si rapide. Le récepteur et le variateur fonctionnera bien avec deux batterie de 6v ; 12 ah en serie ? faut t'il en rajouter une paire de plus en parallèle ?
sinon pour le moment le projet stagne No avec l'achat de matos mais ça va bientôt se débloquer, je vous tiens au courant.

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Re: conception de A à Z d'un skateboard électrique

Message  Christian le Lun 25 Mar 2013 - 21:17

Les batteries en parallèle permettent de rajouter de l'autonomie, la tension ne change pas.

Le récepteur est alimenté en 5V, L'astuce est de lui choisir un variateur muni d'un BEC (Battery Eliminator Circuit). Comme son nom l'indique, il permet d'éviter une pile supplémentaire pour alimenter en basse tension le récepteur. C'est un petit transfo (alim à découpage plus précisément) qui sort du 5V spécialement pour le récepteur depuis la grosse batterie 12V ou plus.

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ok

Message  R-TECH le Mar 26 Mar 2013 - 18:14

ok merci pour l'astuce, je vais voir sur le site si je peu trouver ça. Franchement ton aide me débloque pas mal le projet car niveaux info au lycée, c'est Sleep

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