Prototypage d’un buggy électrique avec LabVIEW et CompactRIO

Ghislain REMY, IUT de CACHAN

« Étant donné que CompactRIO est facile à programmer, nous pouvons l’utiliser pour préparer nos étudiants à des carrières en génie électrique et informatique industrielle. »

- Ghislain REMY, IUT de CACHAN

Le défi :

Transformation d’un buggy à essence en buggy électrique pour créer un moyen amusant pour les étudiants d’apprendre les principes de commande, de contrôle et de supervision en temps réel.

La solution :

Utilisation du matériel NI CompactRIO et du logiciel LabVIEW pour contrôler et surveiller la commande électrique du buggy et un PC à écran tactile pour piloter et superviser le système, enregistrer les données et enfin proposer une visualisation de l’autonomie.

Depuis 2009, l’IUT de Cachan a fortement investi dans l’enseignement des systèmes de commande et de contrôle en temps réel à ses étudiants. Avec l’évolution récente vers la commercialisation à grande échelle de véhicules décarbonés, tels que les voitures électriques et hybrides, l’industrie a un grand besoin de techniciens et d’ingénieurs qualifiés capables de travailler sur ces nouvelles applications. Nous avons donc développé une plate-forme technologique à l’aide de six systèmesCompactRIO pour une variété de véhicules électriques, notamment le Segway, un moteur-roue électrique et le buggy électrique.

 

CompactRIO : Un composant essentiel pour l’enseignement et l’apprentissage par projets

Nos projets peuvent durer de 2 à 17 semaines. Nous avions donc besoin d’une solution rapidement reconfigurable, hautement modulaire et facile à implémenter. La plate-forme CompactRIO était le choix idéal pour notre buggy entièrement électrique.

 

Les étudiants peuvent utiliser la connexion Ethernet CompactRIO pour travailler sur plusieurs postes de travail pour exécuter des programmes développés dans LabVIEW et effectuer la supervision des véhicules, ce qui en fait une solution appropriée pour l’enseignement aux grands groupes.

 

Étant donné que CompactRIO est facile à programmer, nous pouvons l’utiliser pour préparer nos étudiants à des carrières en génie électrique et informatique industrielle. Nos étudiants peuvent utiliser la programmation graphique LabVIEW pour commencer facilement à développer des applications CompactRIO. De plus, chaque étudiant qui possède une copie de l’Édition pour étudiants de LabVIEW peut développer une partie de son code à domicile, ce qui encourage les étudiants à s’impliquer davantage dans le projet.

 

Enfin, cette solution a permis d’établir un lien étroit entre National Instruments et l’IUT de Cachan, ce qui a conduit au parrainage du buggy et de la formation LabVIEW pour les étudiants de notre école.

 

 

 

Réglage du moteur électrique avec un système de surveillance temps réel

Nous avons choisi la batterie pour moteur-chopper et le moteur CC pour le buggy électrique en raison de leur simplicité. L’objectif de ce projet était d’enseigner à nos étudiants les différentes compétences nécessaires pour faire fonctionner le véhicule à l’aide des outils suivants :

 

  • Instrumentation du véhicule comprenant des capteurs à effet Hall, de courant, de tension et de capacité pour contrôler la vitesse du véhicule.
  • Matériel d’acquisition et de traitement des données
  • Écran tactile pour conduire le véhicule

 

NI PPC-2115 : Une interface homme-machine pour la surveillance et le contrôle du véhicule par écran tactile

Nous avons choisi d’installer un PC à écran tactile NI PPC-2115 dans le véhicule. Bien que la consommation d’énergie soit élevée pour ce composant avec près de 100 W dissipés, il peut exécuter tous les programmes développés par les étudiants et prend en charge LabVIEW, ce qui facilite le développement rapide du code dans le véhicule. Nous pouvons également exécuter une version complète de LabVIEW et des modèles 3D sur PPC-2115 et incorporer la vidéo dans le véhicule sans affecter le fonctionnement du système CompactRIO. L’échange entre le PC à écran tactile et CompactRIO est facilement géré par le système grâce aux variables partagées et au port Gigabit Ethernet. L’échange de données se fait de manière transparente lors de l’utilisation du véhicule.

 

 

 

Trois mois de prototypage

Grâce à CompactRIO, le prototype complet du véhicule était prêt après environ trois mois de travail. Le prototype final a pu parcourir 30 km à une vitesse de pointe de 35 km/h.

 

CompactRIO supprime les contraintes de développement

Nos étudiants proposent constamment des améliorations au buggy électrique, ce qui est possible en raison de la modularité de la plate-forme CompactRIO. Les autres projets sur lesquels nous travaillons avec le buggy électrique sont les suivants :

 

  • Opération inverse assistée par une caméra intelligente NI 1722
  • Régulateur de vitesse commandé par le panneau tactile PPC-2115
  • Radar de proximité et système anticollision avec capteur ZigBee communiquant avec un module que nous avons développé à l’aide du kit de développement de modules NI cRIO-9951
  • Surveillance à distance des véhicules via GPS et GPRS avec des modules développés par le partenaire Alliance NI Silver S.E.A. Datentechnik GmbH

 

Les résultats de ce travail feront l’objet d’une prochaine publication.

Merci au personnel enseignant et aux techniciens, sans lesquels ce travail ne serait pas aussi abouti : Jean-Yves Le Chenadec, Patrick Ruiz, Eric Laboure, Marc Ardillier, Vincent Gourcuff et Denis Pénard.

 

Informations sur l’auteur :

Ghislain REMY
IUT de CACHAN
9, avenue de la Division Leclerc - BP 140
94234 CACHAN CEDEX
France
Tél. : +33 (0)1 41 24 11 57
ghislain.remy@u-psud.fr

Les moteurs CC rendent le développement simple et efficace
L’armoire de puissance contient quatre batteries de 12 V, 48 Ah, et chaque batterie est associée à un chargeur. De plus, la vitesse variable est contrôlée par le CompactRIO.
L’armoire de commande avec châssis cRIO-9114, contrôleur cRIO-9022 et écran PPC-2115, est proche du driver afin qu’elle puisse recevoir un feedback visuel et un contrôle tactile.
Le premier test de buggy entièrement électrique réalisé par les étudiants.