Formation Panneau Électrique
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Robotique éducative FRC (FIRST) 7 – ÉLECTRICITÉ Composantes Panneau électrique Circuit de puissance Branchements Filage et connexions 1 18/10/2012 Objectifs • reconnaître les composantes électriques principales • connaître le chemin de connexions minimal pour obtenir un robot fonctionnel en respectant le règlement • connecter différents contrôleurs de moteurs et relais au panneau électrique • apprendre les techniques et outils nécessaires pour effectuer le bon filage du robot 2 18/10/2012 Composantes du robot cRIO • C’est l’automate programmable qui contrôle le robot • Son fonctionnement et ses caractéristiques seront traités lors de la prochaine formation 3 18/10/2012 Composantes du robot Extension numérique (Digital sidecar) • Est connecté au cRIO et permet de connecter facilement des entrées et sorties. Essentiellement, c’est une plaquette d’extension. 4 18/10/2012 Composantes du robot Panneau de distribution • Le panneau de distribution électrique est responsable de distribuer le courant (alimentation) dans tous les circuits du robot. • On détaillera son fonctionnement et ses caractéristiques au cours de cette formation. 5 18/10/2012 Composantes du robot Disjoncteurs • Disjoncteur principal, est aussi utilisé pour mettre sous/hors tension le robot (120A) • Disjoncteurs secondaires SnapAction de 20A, 30A et 40A sont utilisés pour protéger chaque circuit individuellement 6 18/10/2012 Composantes du robot Communications • Routeur sans-fils, il permet d’établir la communication entre le robot et la station de pilotage • Transformateur de +12V à +5 V pour le routeur (attention à la polarité!) 7 18/10/2012 Composantes du robot Contrôleurs de moteur • Jaguar (40A max) – PWM – CAN • Victor (40A max) – PWM – Plus petite – Brancher le ventilateur! 8 18/10/2012 Composantes du robot Contrôleurs de moteur • Talon (60 A max) – PWM – Supposément plus robuste que le Victor et Jaguar, mais il ne possède pas de protection pour polarité inverse – Opération sans ventilateur (lorsque la courant continu ne dépasse pas 30A) – Ventilateur requis pour opération à 40A – Fera peut-être partie du KOP!!! (doit être approuvé dans le règlement FRC) 9 18/10/2012 Composantes du robot Configuration des contrôleurs de moteur • Les deux contrôleurs ont un cavalier (jumper) qui permet de les configurer en mode de freinage ou en mode roue libre. (Break/Coast) • En modifiant la position du jumper , on configure le mode de freinage : C pour «Coast» et B pour «Break». 10 18/10/2012 Composantes du robot Pneumatique • Compresseur pneumatique (branché à un relais sur un circuit de 20A) • Valve pneumatique et pistons (limitation de voltage, débit et pression d’air: voir le règlement) 11 18/10/2012 Composantes du robot Divers • Relais Spike (20A max), permet d’activer des moteurs, dans une seule direction ou dans les deux directions, mais sans contrôle de vitesse. • Batterie et témoin lumineux du robot 12 18/10/2012 Circuit de puissance Source d’énergie La seule source d’alimentation électrique permise sur le robot est : • une batterie 12 volts à l’acide / plomb antidéversement MK ES17-12 12VDC • ou une batterie 12 volts EnerSys NP 18-12 (dans le KOP) 13 18/10/2012 Circuit de puissance Alimentation principale • Le disjoncteur principal de 120 A ci-contre est le seul réglementaire Il doit être facilement accessible et bien identifié Sa fonction est de couper automatiquement le courant lors d’une surcharge ou d’une anomalie quelconque • Tous les fils allant de la batterie au panneau de distribution électrique doivent avoir une grosseur minimale #6 AWG 14 18/10/2012 Circuit de puissance Alimentation principale • Le panneau de distribution électrique ci-dessous est le seul réglementaire Il doit être visible et accessible sur le robot. Il a une capacité de 20 disjoncteurs secondaires afin d’alimenter les différents circuits du robot. • Les seuls disjoncteurs secondaires acceptés sur le panneau de distribution électrique sont les Snap-Action de 20, 30 et 40 ampères. 15 18/10/2012 Branchement Panneau de distribution 40A Max 30A Max 16 18/10/2012 Branchement Polarité • Le fil sous tension (rouge) achemine le courant et se connecte sur le (+) de la batterie. Il relie la batterie au panneau de distribution (+) en passant par le disjoncteur principal, ce qui permet d’alimenter et d’éteindre le robot, tout en le protégeant. • Le fil neutre (noir) , aussi appelé « retour », joue un rôle de protection. Il se branche sur le (-) de la batterie et relie directement le (-) du panneau de distribution. 17 18/10/2012 Branchement Panneau de distribution Voici une vue d’ensemble d’un panneau électrique, avec tous les composants décrits précédemment. 18 18/10/2012 Branchement Calibres et couleurs des fils • La taille des fils est en lien avec l’ampérage du matériel électrique utilisé : Tous les fils allant de la batterie au panneau de distribution électrique doivent avoir une grosseur minimale #6 AWG (4.11 mm) Les circuits de 40 A doivent avoir des fils de grosseur #12 AWG (2.052 mm) Les circuits de 30 A doivent avoir des fils de grosseur #14 AWG (1.628 mm) Les circuits de 20 A doivent avoir des fils de grosseur #18 AWG (1.024 mm) 19 18/10/2012 Branchement Calibres et couleurs des fils La couleur des fils dans le robot doit suivre le règlement: • Les fils transportant du +24 Vdc, +12 Vdc and +5 Vdc doivent être rouge, blanc, brun ou noir avec une bande. • Les fils de retour ou négatifs (-) doivent être de couleur noir ou bleu. Le non respect de ces règles (calibre et couleur des fils) peut engendrer des dommages importants sur le matériel. Votre panneau électrique sera considéré non conforme par les inspecteurs des robots et il devra être corrigé sur place. 20 18/10/2012 Branchement Alimentation du cRIO • L’alimentation de l’automate programmable vient directement à la sortie 24V du panneau de distribution en utilisant un câble de calibre minimal 20 AWG (0.8128mm). 21 18/10/2012 Branchement Alimentation du cRIO Détails du connecteur V= +24 (câble rouge) C= GND (câble noir) NC= pas de connexion (-) (+) 22 18/10/2012 Branchement Alimentation du routeur (radio) • Le routeur pour la communication sans fil doit être alimenté avec +5V en utilisant un transformateur de +12V à +5 V contenu dans le kit de pièces. Le transformateur doit être connecté à une des sorties de +12 V (disjoncteur 20A) du panneau de distribution électrique, en utilisant un câble de calibre minimal 20 AWG (0.8128mm).. • Le routeur doit être monté de façon à ce qu’il soit accessible et que les lumières DEL soient visibles. • Attention à la polarité!!!!!! Le routeur s’endommage s’il est branché incorrectement. 23 18/10/2012 Branchement Alimentation du routeur (radio) • Attention à la polarité! Le routeur s’endommage s’il est branché incorrectement. • Il FAUT vérifier la polarité à l’aide d’un voltmètre, dans le connecteur, avant de connecter le routeur. • Voici un exemple d’un routeur qui a été connecté avec la polarité inverse: Condensateurs brulés Convertisseur DC-DC du router, troué à cause de la tension inverse… 24 18/10/2012 Branchement Alimentation du Sidecar • Le Digital Sidecar est alimenté par un câble Wago, de calibre minimal 20 AWG (0.8128mm). Il relie la sortie 12 V spécialement prévue sur le panneau de distribution aux bornes d’alimentation du Sidecar. 25 18/10/2012 Branchement Témoin lumineux du robot • Il doit être visible à 1 mètre du robot. • Le signal doit être allumé en continu durant l’opération du robot. S’il clignote il y a une erreur dans le code ou dans le filage du robot. • Connecté au port «RSL» (Robot Signal Light) du Sidecar 26 18/10/2012 Branchement Alimentation d’un moteur CIM avec contrôleur de vitesse • Circuit de 40 A (disjoncteur SnapAction 40A) • Un seul contrôleur de vitesse par moteur (impossible d’avoir 2 moteurs sur le même circuit ou contrôleur) 27 18/10/2012 Branchement Alimentation d’un moteur FisherPrice avec contrôleur de vitesse • Circuit de 40 A (disjoncteur SnapAction de 40A) • Un seul contrôleur de vitesse par moteur (impossible d’avoir 2 moteurs sur le même circuit ou contrôleur) 28 18/10/2012 Branchement Contrôleur de vitesse Victor • Ce contrôleur de vitesse possède un ventilateur qui aide a la dissipation de la chaleur dans ses transistors. • Le ventilateur doit être connecté à l’entrée du contrôleur: le fil bleu au V(même terminal que le fil noir qui vient du panneau), et le fil rouge au V+ (correspond au fil rouge de +12V de l’alimentation). • Les connexions peuvent se faire à l’aide d’un terminal fourchette ou annulaire (dim. rouge) 29 18/10/2012 Branchement Alimentation du compresseur pneumatique • Circuit de 20 A (disjoncteur SnapAction de 20A sur le panneau et sur le relais aussi) • L’alimentation du compresseur doit absolument passer par un relais (Spike). Un relais peut aussi actionner un moteur qui ne prend pas plus que 20A (liste de moteurs permis apparait dans le règlement) 30 18/10/2012 Filage Connecteurs isolés avec bornes annulaires • Connecteurs (terminaux) très utiles pour connecter les contrôleurs de moteur au panneau de distribution électrique. Grâce à leur anneau ils se fixent bien aux terminaux des contrôleurs de moteur. • La couleur indique le calibre du câble et le courant qu’ils sont capables de transmettre: • Rouge = 19A max, câble calibre 20-22 AWG (ex. ventilateur du Victor) • Bleu = 27A max, câble calibre 16-18 AWG (ex. circuits de 20A) • Jaune = 48A max, câble calibre 10-14 AWG (ex. circuits de 40A et 30A) 31 18/10/2012 Filage Connecteurs Utilisation sur le panneau de distribution 32 18/10/2012 Filage Connecteurs pour la batterie (Anderson Power) • Le câble qui relie la batterie au disjoncteur principal peut être acheté de longueur prédéterminée ou il peut être fait à la longueur désirée à l’aide d’un outil sertisseur spécialisé. • Le câble peut aussi être soudé directement au connecteur. Vérifiez la soudure… le robot va être secoué! 33 18/10/2012 Filage Connecteurs (Anderson Power) • Ce sont des connecteurs à usages multiples. Ils permettent de connecter des circuits de 15A , 35A ou 45A maximum. • Requiert un outil sertisseur spécialisé. 34 18/10/2012 Questions? 35 18/10/2012
