Projets:ArianeRoule
Description du Projet
Adamou est un jeune homme de 47 ans ayant contracté la poliomyélite à l'âge de 4 ans. Il porte une prothèse à la jambe gauche depuis ses 9 ans, ainsi qu'une genouillère à la jambe droite depuis peu suite à une rupture des ligaments. Il a donc du mal à se déplacer et recherche une solution peu coûteuse.
L'idée : une sorte de trottinette électrique à trois ou quatre roues fabriquée à partir de matériels de récupération, permettant de faciliter les déplacements des personnes peu mobiles.
Ce projet est un prolongement des premiers essais réalisés dans le cadre du Projets:AdamRoule
Le matériel de récupération se compose principalement de cadres de vélos de 16 pouces enfants (abondants dans les décharges),
et de moteurs de vélo à assistance électrique (de ce cas récupéré auprès de l'association "la petite rennes".
Cahier des charges
- destiné à un usage urbain
- emcombrement limité (passage aménagements urbains)
- stabilité statique et dynamique
- pratique : transportable / pliable
- garde au sol / seuil d'accès
- vitesse : celle d'un piéton (5km/h)
- assise optionnelle (station debout possible)
- autonomie ~ 1 journée/ 20 km
- frein de parking
- support de canne
Déroulement du workshop
Ce sprint a lieu durant le Workshop MHK chez Ariane en octobre 2019
Decorticage du projet afin d'identifier les tâches à réaliser
Experimentations diverses, tests de stabilité puis pose de toutes les possibilités / options mécaniques
essais avec le modèle existant
Il s'agit de la V2 issue du Projets:AdamRoule, avec une petite roue motorisée de 14 pouces à l'avant et deux roues de siège roulant à l'arrière.
passage de petits obstacles : la V2 fonctionne relativement bien, mais pose un peu de problèmes de stabilité latérale en virage.
Les roues permettent le passage d'obstacles de 5cm de haut environ.
Les tests ont montré les avantages et les inconvénients de la version 2 :
Points positifs
- Stabilité si on est suffisament à l'arrière
- Passage d'obstacles : la roue avant
- Hauteur au plancher
- Freinage
Points négatifs
- Hauteur du guidon
- Accélérateur : peu pratique
- Passage d'obstacle : les roues arrière sources d'instabilité
- Batterie à la verticale : centre de gravité haut
- Pas besoin de selle
- Châssis trop long
- Voie arrière trop faible pour y insérer la batterie en largeur
- Manque d'amortissement (?)
- Manque d'accessoires
- Poids élevé
Reflexions sur les accessoires
Adamo et Baptiste ont recensé les accessoires possiblement utiles au véhicule
accélérateur
le potentiomètre actuel est assez rudimentaire pour piloter simplement le moteur.
On dessine une pièce pour l'actionner avec la poignée tournante.
porte canne
éclairage
Bande réfléchissante arrière
phare avant
antidérappant sur le plancher
On choisi de l'antidérapant autocolant de skateboard
système antivol
système d'attache de sacoche
Evolutions de géométrie
Le siège est enlevé et différents essais d'empatement sont réalisés.
Finalement, l'empatement le plus réduit apporte plus de stabilité.
L'accès latéral étant rendu difficile, il est décidé de mettre en place un accès par l'arrière.
Dessin de la nouvelle version du châssis
Le châssis sera plus court, de manière à fixer l'essieu à l'extrémité arrière.
De nombreux croquis sont réalisés pour fixer un design pratique.
la version finale du châssis
un nouveau est également dessiné, avec un tube PVC servant de carénage aux câbles
Fabrication du châssis
Comme dans le cadre de ce workshop, seul Yohan a les compétences en soudures, nous avons évalué le temps de réalisation à 6heures environ.
Pour réduire ce temps, il est décidé de modifier le châssis existant.
Le maître ferronier, victorieux.
Le châssis finalisé avant peinture
Peinture et carrosserie
Le porteur de projet étant membre émminent de la SAPE (Société Amicale des Personnes Elegantes), le look du véhicule est soigné jusque dans les détails.
Description de la Version 3
La nouvelle version reprend l'architecture principale de la V2.
- un moteur roue de 14 pouces réalisé avec une roeu de vélo d'enfant et un moteur de VAE (voir Projets:Motorisation_roue pour la réalisation)
- une batterie de vélo à assistance électrique
- un contrôleur de vélo assez simple d'origine asiatique comme controleur 12-36V BLDC 500W|celui-ci
- un châssis acier avec la partie avant d'un vélo de 14 pouces
- un essieu et deux roues de siège roulant
Les roues sont choisies parmi les disponibles sur le lieu de workshop, mais le design peut être adapté aux roues disponibles sur place lors d'une autre réalisation.
Moteur et alimentation
Les pièces de départ proviennent d'un VAE standard, avec un moteur réducté et un capteur pedelec.
Si la batterie et le moteur peuvent être directement réutilisés, le contrôleur doit être remplacé car sa commande est inadaptée.
En effet, sur le vélo d'origine, seules trois vitesses "plafond" sont disponibles (10,17 et 25km/h), et surtout le moteur se déclanche grâce au capteur de pédalague, qui produit un signal carré, et qui n'est interprété que comme un interrupteur.
Un contrôleur d'origine asiatique pas trop cher peut faire l'affaire, comme ce type de controleur 12-36V BLDC 500W qui coûte une dizaine d'euros.
La consigne de vitesse se fait à l'aide d'un accélérateur de trottinette.
L'adaptation se fait en trois phases :
- la réalisation de l'adaptateur d'accélérateur
- le démontage du contrôleur d'origine
- le câblage du nouveau contrôleur
ATTENTION Veillez à retirer la batterie pour toutes ces opérations : un court circuit peut provoquer un incendie !!!
Adaptation de l'accélérateur de trotinette
La commande de vitesse se réalisera avec une poignée d'accélérateur de trotinette électrique de ce type.
Ce genre de poignée délivre un signal triangulaire d'amplitude variable, à une fréquence de 1Mhz.
Afin de la rendre compatible avec le contrôleur moteur qui prend une consigne en 0-5V continu, il faut adapter ce signal.
Pour ce faire, un filtre RC, dimensionné pour couper les hautes fréquences, lisse le signal, qui est ensuite lut par un arduino.
Enfin, l'arduino délivre une tension variable entre 0 et 5V compréhensible par le contrôleur moteur. Le code arduino permet également de régler précisément la vitesse maximum de la machine.
Code arduino à uploader sur la carte. En réglant la variable Vmax, on peut plafonner la vitesse du véhicule.
Démontage du contrôleur d'origine
Le bloc batterie contrôleur
dépose de la batterie
ouverture du carter
Le contrôleur d'origine déposé
Le contrôleur d'origine ouvert : il faut couper les câbles au plus près, et vider le boitier qui sera réutilisé plus tard.
Le boîtier, prêt à recevoir le nouveau contrôleur
Câblage du nouveau contrôleur
Le câblage ne pose pas de problèmes particuliers. Il faut juste prendre soint de quelques détails :
- du côté de la commande, la borne "Z/F" est connectée au 5V
- soigner les soudures d'alimentation et des bobinages
- après soudure, isoler les mosfets en dessous de la carte
Le nouveau contrôleur câblé
IMPORTANT ! L'isolation des mosfets avec un adhésif
L'introduction du contrôleur dans le boîtier.
On utilise des mousses pour caller la carte dans le boitier.
La carte est plaquée au fond pour faciliter la dispersion de chaleur à travers le boitier.
Enfin, le boitier est fermé.
Châssis
Dessin
Le chassis est réalisé en tubes d'acier
Il est dessiné dans freecad : File:ArianeRoule.Chassis.3D.zip
Le dessin du guidon est lui analogique.
Fabrication
il est réalisé en soudure
Le châssis peint, avec le nouveau guidon
Carrosserie
La carrosserie est réalisée avec des plaques de dibon 3mm, rivettées sur la structure. Les cotes exactes peuvent êtres consultées dans la fichier 3D du chassis File:ArianeRoule.Chassis.3D.zip.
Le collage de l'antidérappant de skateboard
Accessoires
L'ensemble des accessoires se montent sous le guidon.
Les fichiers STL sont rassemblés dans l'archive :File:ArianeRoule.accessoires.zip. Ils sont également assemblés dans un fichier Blender :File:ArianeRoule.3DAccessoires.zip
le feu arrière est un ruban de leds rouges
le système de frein de parking...
...en action
le phare avant recevra une ampoule à led 12V
le porte canne
Eclairage
La lumière arrière est un ruban de leds rouges, l'avant est une ampoule à led domestique de 12V 5W.
L'éclairage sera alimenté par la batterie du moteur qui délivre une tension de 36 à 40V.
On utilise donc des régulateurs de tension ajustable (type LM2596) pour convertir cette alimentation en 5V pour l'arrière , et 12V pour l'avant.
attention ! il est important d'ajuster la tension de sortie du régulateur avant de le câbler sur la lampe.
Le feu arrière est un ruban de leds collé sur du dibon. On profite du support pour y fixer le régulateur
Soudure du régulateur et montage du phare avant
Remarque : sur cette verion l'intégration du régulateur de phare avant fait défaut. Par ailleurs il serait sans doute plus judicieux de choisir des lampes avant et arrière de même tension pour n'utiliser qu'un régulateur au lieu de deux.
Bilan
Le pilote d'essai est particulièrement satisfait ! cerise sur le gâteau, un superbe logo a été dessiné pour ce fabuleux véhicule : Le vespace ! File:logoVespace.svg
Par rapport au cahier des charges, nous avons atteind les principaux objectifs :
- destiné à un usage urbain
- emcombrement limité (passage aménagements urbains)----------> châssis plus court : OK
- stabilité statique et dynamique-----------------------------> meilleure répartition des masses : OK
- pratique : transportable / pliable
- garde au sol / seuil d'accès--------------------------------> accès par l'arrière plus facile : OK
- vitesse : celle d'un piéton (5km/h)-------------------------> vitesse maxi réglable sur arduino : OK
- assise optionnelle (station debout possible)
- autonomie ~ 1 journée/ 20 km
- frein de parking--------------------------------------------> frein de parking analogique : OK
- support de canne--------------------------------------------> intégré au tableau de bord : OK
ameliorations futures
- Support de canne à déplacer (interférence avec le guidon)
- Support de gobelet à ajuster
- Support smartphone à refaire (avec un matériau plus résistant)
- Démarrage un peu brusque, à régler (programmation arduino)
- léger jeu dans le guidon, fixation à revoir
- alimentation de la lampe avant à intégrer (et/ou un seul régulateur pour les deux phares)
- câblage du frein à coupure électrique (sécurité)