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Asservissement d'un haut-parleur

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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par JCB le Dim 12 Fév 2012, 16:33

Julius,

Les limites de l'accéléromètre vont vous pénaliser fortement.
Je viens de passer ce message sur HCFR
Une équipe de 5 étudiants cherche désespérément un ACH01 pour leur TIPE. L'accéléromètre est en rupture de stock. Si l'un de vous peut se séparer de l'un des siens pour les aider .......

Edit: Eric.D (HCFR) répond que l'ach01 est dispo chez MOUSER sous les refs: 824-ACH-01-03/10 ou 824-ACH-01-04/10
Mouser + ACH01

Cordialement

JCB
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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par Julius84 le Dim 12 Fév 2012, 18:37

Merci pour votre aide JCB,

mais c'est justement sur ce site que nous l'avons commandé il y a 1 mois, et qui nous a signalé, une fois la commande passée, que l'accéléromètre ne serait pas disponible avant fin mars.

C'est gentil mais nous allons devoir nous contenter de celui-ci, et faire avec ses limites.

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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par madees le Dim 12 Fév 2012, 23:35

Bizarre, j'en ai commandé un à peu prés en même temps, ils étaient en stock je l'ai reçu la semaine dernière...

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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par Julius84 le Lun 13 Fév 2012, 08:29

Oui c'est étrange effectivement...ou alors la rupture de stock a eu lieu pas loin après ta commande madees ! Dans ce cas, tu es un petit chanceux ! Razz

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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par JCB le Lun 13 Fév 2012, 08:43

Geoff Emerick de Fake,
Merci,

Julius,
Je crains que l'emploi de votre accéléromètre ne vous fasse ramer et perdre un temps considérable sans parvenir à vos fins.
Il y avait hier 73 ACH01 en stock chez Mouser.

Cordialement

JCB
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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par Julius84 le Lun 13 Fév 2012, 09:35

Alors je pense qu'ils ne souhaitaient pas travailler avec nous à ce moment là, car je vous dis que nous les avons appelé il y a 15 jours, et que la personne que j'ai eu au téléphone m'a dit que les accéléromètres étaient en rupture de stock jusqu'en mars au USA.

De toute façon, nous n'avons plus le temps d'en commander un autre, car nous devons passer par le service compta de l'école pour les commandes et les délais sont long (environ 1 mois) donc nous utiliserons celui que nous avons en notre possession aujourd'hui.

Merci à tous d'avoir tenté de nous aider.

Bien cordialement.

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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par Julius84 le Lun 13 Fév 2012, 11:50

Voici le tracé de la courbe impédance/fréquence:


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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par JCB le Lun 13 Fév 2012, 12:26

Bonjour Julius,
Comme tu peux le constater, la résonance basse existe, mais l'échelle Lin_Lin que tu utilises interdit de la traduire. Une échelle Log -Lin aurait permis de la visualiser et d'en déduire quelques paramètres. Sur ce type de HP, un relevé entre 10 et 10kHz suffit amplement.
Mais ne t'inquiètes pas, les documents transmis par Geoff Emerick de Fake sont suffisants pour une simulation.
Au fait, comment comptez vous câbler le circuit d'asservissement ?
Cordialement

JCB
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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par Julius84 le Lun 13 Fév 2012, 14:50

Ok super alors !

Aujourd'hui nous avons tenté une double intégration sur notre signal d'accélération de deux manières différentes, mais sans succès:

- analogiquement, à l'aide d'un montage double intégrateur:



En haut le signal 50 Hz de l'accéléromètre, et en dessous le signal de la double intégration du premier signal, censé être l'image du déplacement de la bobine...On voit clairement que le signal est en saturation à 13,6V environ... Pourquoiii ?


- numériquement à l'aide du logiciel Labview qui effectue également une double intégration:


On a retiré également sur le signal numérique le offset de 2V, d'où le fait que la courbe du signal de l'accélération soit centrée en 0. Par contre le signal du déplacement de la bobine nous donne une droite croissante indéfiniement, alors qu'il devrait nous donner un sinus. Pourquoiiii ? Sad


Sinon nous comptons réaliser un asservissement parallèle à l'aide d'AOP, résistances et condos.

Cordialement.


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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par JCB le Lun 13 Fév 2012, 16:14

Julius,

Il est impossible de réaliser un intégrateur pur (T=1/s , au signe près ) à l'aide d'un unique AOP.
La solution la plus simple est de le reboucler par une résistance de valeur telle que dans la région utile de fonctionnement, le montage soit assimilable à un intégrateur. Pour un intégrateur double, il est possible de disposer une CR globale, correctement choisie pour que le montage en fasse office dans la zone fréquentielle utile.

Il en va de même pour un différenciateur.

Cordialement

JCB
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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par Geoff Emerick de Fake le Lun 13 Fév 2012, 18:19

Il faudrait voir le chema du double intégrateur analogique.
Quant à la méthode numérique, elle semble mathématiquement correcte. La valeur moyenne du signal issu de l'accéléromètre croît positivement et la sortie de l'intégrateur aussi.
La composante sinusoïdale est imperceptible, masquée pat la composante continue énorme.
D'ailleurs, le signal d'excitation ne semble pas constant.
Quelle est l'échelle de temps?

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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par madees le Lun 13 Fév 2012, 22:52

Une seconde pleine échelle visiblement ? ça correspond donc à une cinquantaine d'oscillations, ce qui a l'air cohérent !

En haut le signal 50 Hz de l'accéléromètre, et en dessous le signal de la double intégration du premier signal, censé être l'image du déplacement de la bobine...On voit clairement que le signal est en saturation à 13,6V environ... Pourquoiii ?
N'est ce pas proche des rails d'alim par hasard ? cela doit saturer quelque part, revoyez les gains (surtout le premier, qui fait buffer d'entrée) pour les adapter à la sensibilité du capteur.

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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par Geoff Emerick de Fake le Mar 14 Fév 2012, 00:21

Le problème est qu'il faut d'abord isoler la composante continue à 2.4V avant d'intégrer, puis il faut stabiliser le point de fonctionnement en continu, par application d'une CR qui ne perturbe pas trop le fonctionnement en intégrateur (cste de temps >> période du signal à traiter).. Le schéma joint devrait coller.

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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par JCB le Mar 14 Fév 2012, 00:42

Bonsoir Julius,
Un schéma pour la simulation d'étages intégrateurs.

Dans lequel
- en haut sont représentés 2 intégrateurs en cascade. Chaque étage utilise les fonctions de transferts T= 1/ (s/w0) = w0/s
w0 = 2.pi.F0 correspond à une pulsation <-> Fréquence caractéristique F0 du circuit et,
s est l'opérateur d'Heaviside (souvent noté p). s = d/dt = j.w (pour un signals sinus) dans laquelle "j" est l'opérateur imaginaire et w=2.Pi.F avec F la variable.

- En bas à gauche, un quasi intégrateur (inverseur) réalisable . Le convertisseur VtoV simule un AOP de gain en boucle ouverte =10^5
- En bas à droite, un quasi intégrateur double également réalisable. Dans la vraie vie, si vous voulez combattre les inévitables offset, il faudra prévoir un potentiomètre + résistance.

Dans la mesure ou ce dernier circuit est destiné à la protection, je n'ai pas pris la peine de placer le diagramme de phase. Voilà donc celui des magnitudes.


Pour des raisons pratiques, la fréquence caractéristique est choisie à 1kHz. Bien évidemment vous la placerez bien plus bas.
Les courbes en ........ correspondent aux intégrateurs théoriques (Out1 et Out2) les tracés continus aux intégrateurs réels (OutA et outB).

Cordialement

JCB
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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par JCB le Ven 17 Fév 2012, 16:29

Bonjour Julius,
Voici le dossier de simulation Micro cap MC9
Fichier HP_MFB
Dans lequel tu trouveras le schéma théorique accompagné des formules et fonctions de transferts de votre projet.

En plus lisible

Le coefficient Kg en V/ m/s² correspond à la sensibilité de l'accéléromètre.
La transmittance du filtre de correction de l'accéléromètre est conséquent, mais permet d'atténuer les effets du filtre du second ordre de l'accéléromètre. Fg=400hz correspond à la fréquence de coupure du dit filtre interne au capteur, Tg est la fonction de transfert d'un filtre de Bessel du second ordre.
La complexité du filtre correcteur est liée à la nécessité d'élargir la bande reproduite par le HP malgré les caractéristiques de filtrage de l'accéléromètre adopté. Sauf erreur de ma part, bien entendu, et si la bête conserve sa linéarité. Ce filtre serait nettement plus simple, avec un accéléromètre large bande.

J'ai limité la bande de l'ampli, au premier ordre de 5Hz à 40kHz afin d'être dans un cas quasi réel.

Le système étant bouclé, le diagramme de Bode ( Magnitude + group delay) est:


En partant du haut, l'allure des tensions, courants et puissance moyenne délivrés par l'ampli sont


Toujours en partant du haut, le déplacement, la vitesse et l'accélération de la membrane sont condensée dans ce diagramme des mouvements


L'allure de la courbe du signal en sortie de filtre correcteur (TestB) est


Ceci n'est qu'un fichier de simulation. Les résonances dues aux matériau de la membrane, ni le mode de rayonnement du dôme cache poussières ne sont pris en compte. Il donne quand même une bonne vision d'approche du résultat. Le circuit de protection n'est pas représenté.
Je ferai, dès que possible, un schéma réel de tout cela.
Cordialement

JCB
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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par Julius84 le Lun 20 Fév 2012, 23:07

Bonsoir à vous tous,

Merci énormément à tous pour votre participation active dans notre projet, Smile

J'ai plusieurs petites questions à vous poser par rapport aux différentes remarques que vous avez pu nous faire précédemment...

1) Concrètement, en quoi peut on voir que l'accéléromètre que nous avons n'est pas adapté à notre haut-parleur? Quels sont les caractéristiques ou limites qui nous bloquent?

2) Pourquoi "Il est impossible de réaliser un intégrateur pur (T=1/s , au signe près ) à l'aide d'un unique AOP" ??
Voici notre schéma de double intégrateur analogique:


Si on fait en sorte que R1*C1 = 1 (avec par exemple R1 = 1Mohms, et C1 = 1uF), alors on a bien un intégrateur pur, non ? Et donc en effectuant deux fois cet intégrateur, un double intégrateur???

3) Comment supprimer une composante continue avec un montage analogique?

4) Un dernier point important qui semble m'échapper concernant les asservissement par PID:
Je comprends très bien le principe d'un asservissement par PID d'un four par exemple, avec une consigne en degré C envoyée, et de la réponse du four à cette consigne. Dans ce cas là, tout est clair: on a une consigne en dégré, et un retour pour l'asservissement dans la boucle en degré.

Par contre si on souhaite utiliser un asservissement par PID dans notre cas du haut-parleur en utilisant un accéléromètre: en supposant que l'asservissement se fasse en sortie de la carte son (avant l'ampli), comment devons-nous nous y prendre? Car la consigne est en fait une tension sortant de la carte son, mais en utilisant un accéléromètre en capteur sur la membrane, la donnée de boucle retour sera alors une tension proportionnelle à l'accélération, plus rien à voir avec la tension sortante de la carte son...donc on peut pas faire une soustraction de deux valeurs qui ne sont pas similaires, si ?
Quelle doit être la valeur de retour pour asservissement par PID dans ce cas là?

D'avance merci ! et bonne soirée !!!!!

Julius84
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Re: Asservissement d'un haut-parleur

Message par JCB le Mar 21 Fév 2012, 09:29

Bonjour Julius,
Concrètement, en quoi peut on voir que l'accéléromètre que nous avons n'est pas adapté à notre haut-parleur? Quels sont les caractéristiques ou limites qui nous bloquent?
La bande passante de l'accéléromètre.

Pourquoi "Il est impossible de réaliser un intégrateur pur (T=1/s , au signe près ) à l'aide d'un unique AOP" ??
Le fruit de l'intégration de la tension d'entrée est à une constante près. Cette dernière ne peut être nulle dans la mesure ou aucun AOP n'est idéal. Gain et impédances d'entrée finis, Offset d'entrées et impédance de sortie non nuls, Bande limitée. De plus la dérive d'alimentation lors de la mise sous tension ne peut permettre de définir une constante fixe. Les défauts des AOP ne permettent pas non plus un reset durable. L'usage d'un passe bas, A/(1+s) est tout a fait justifé si son asymptote oblique se situe dans la zone à contrôler.

Comment supprimer une composante continue avec un montage analogique?
Dans votre cas, en injectant une tension ou un courant de sens et valeur opposés à la valeur continue.

Car la consigne est en fait une tension sortant de la carte son, mais en utilisant un accéléromètre en capteur sur la membrane, la donnée de boucle retour sera alors une tension proportionnelle à l'accélération, plus rien à voir avec la tension sortante de la carte son...donc on peut pas faire une soustraction de deux valeurs qui ne sont pas similaires, si ?
L'accéléromètre est un convertisseur accélération -> tension.
La tension d'entrée du système, est à l'image de la pression à reproduire, autrement dit de l'accélération produite par la membrane et communiquée aux molécules d'air. Donc pas de problème pour soustraire deux tensions images d'un même élément de mouvement.

Cordialement

JCB
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Re: Asservissement d'un haut-parleur

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