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Version du 18 décembre 2021 à 19:13
Une Technique de 
dans les catégories Électronique, Énergie, Robotique, Transport, Projet de Groupe. Dernière modification le 14/05/2024 par Sgiraud.
Projet de conception d'une remorque pour les usages quotidiens de transport de marchandises
Sommaire
- 1 Introduction
- 2 Etape n°1 - Les choix
- 3 Etape n°2 - Reflexions
- 4 Etape n°3 - Inspiration
- 5 Etape n°4 - La classique: 2 roues et 1 timon fixe
- 6 Etape n°5 - Une idée original à creuser: la traction avant.
- 7 Etape n°6 - Etude de la fixation de la roue avant
- 8 Etape n°7 - Test Batterie 36V + Controlleur + Moteur Brushless
- 9 Etape n°8 - Connexion du controlleur au Nano
- 10 Notes et références
Introduction
Pourquoi une remorque assistée ?
Qui utilise régulièrement un VAE, vélo à assistance, sait que cette aide augmente fortement la fréquence d'utilisation de ce mode de transport. Pas besoin d'être "en grande forme" ou de se limiter à des trajets courts et horizontaux. Le trajet même long n'est plus un acte sportif. Plus de "petites excuses", et en plus un grand plaisir à se déplacer à l'air libre, vite et sans effort.
Reste une limitation importante qui rend le vélo mal adapté: la capacité de transport.
Et si ajouter une assistance à une remorque, permettait une amélioration comparable, même avec un vélo classique?
Cas d'usage proposé: courses hebdomadaires pour une famille de 4 personnes:
- Utilisable avec un vélo normal. Lors de courses, seul le vélo reste dehors. Utiliser un vélo classique réduit le risque et l'impact en cas de vol.
- Avec timon, qui permet de tirer aussi le chariot à la main. Pratique pour circuler dans le magasin en laissant uniquement le vélo à l’extérieur.
- Attention à la largeur aux passage des caisses (55 cm).
- Idéalement, le chariot peut être tiré à la main sans assistance, ou avec activation d'une assistance réduite si la traction devient difficile (montée, poids).
- impose 2 roues + une roulette de stabilité escamotable
- Le plus: l'activation de l'assistance est automatique en fonction de la traction appliquée par le vélo ou par la main. A valider.
Les bonus:
- Avantage de la remorque, elle permet de supporter un panneau solaire. Plus besoin du secteur pour charger la batterie.
- Le panneau solaire doit pouvoir être retiré facilement. Utile pour partir faire ses courses et pouvoir tirer ensuite le chariot à la main.
- autre option, le panneau est intégré à un couvercle facilement basculable sans gène
- le couvercle peut permettre avec un verrou de protéger le contenu
- Besoin d'un design tendance, important pour l'effet "wouah" et l'adhésion
Liste des matériaux
Liste des outils
Etape n°1 - Les choix
Choix à préciser:
- taille des roues: plus petites plus adaptées au magasins, ou plus grandes pour des terrains plus variables
- Solution pour le différentiel
- motorisation
- amortissement
- Volume/poids en charge
- Solution pour éviter tout entraînement non voulu (le chariot entraîne le vélo en virage ou en freinage)
Etape n°2 - Reflexions
- capteurs envisagés: soit jauge de contrainte, soit verin avec potentiomètre linéaire
- Asservissement: PID ? PI? PIID ? à suivre...
- Avec 2 roues motorisées, il faut gérer le différentiel. Pourquoi pas plutôt une roue centrale motorisée, asservie mécaniquement à la direction du vélo ?
Achat fait: 2 moteurs d'hoverboard + 2 contrôleurs. A faire: 1 batterie 36 V
Avec ce contrôleur, on a 2 possibilités:
- Avec les jauges: asservissement force -> vitesse.
- Avec les verins: asservissement déplacement -> vitesse.
Etape n°3 - Inspiration
Etat de l'art de ce qui se fait:
https://www.instructables.com/How-to-Build-a-Bike-Trailer/
https://www.itsoverflowing.com/diy-bike-trailer-plans/
https://hollandbikeshop.com/en-gb/bicycle-trailers/bicycle-trailers/?country_id=73
Retro-ingénierie du contrôleur : https://www.avdweb.nl/solar-bike/electronics/ku63-motor-controller
Etape n°4 - La classique: 2 roues et 1 timon fixe
C'est le modèle courant. Simple mais si les 2 roues sont motorisées, il faudra un différentiel ou 2 moteurs indépendants. En virage la rotation verticale est au niveau de l'attache vélo. Voir les images CAO.
Lorsqu'elle n'est pas attachée au vélo, il faudra une 3ieme roue pour transformer ce modèle en remorque piéton.
Etape n°5 - Une idée original à creuser: la traction avant.
Par rapport à la solution "classique" des 2 moteurs à l'arrière, cette solution aurait plusieurs avantages:
- ne nécessiter qu'un moteur sur une roue directrice asservie à la direction du vélo
- il n'est plus nécessaire de lever la 3ieme roue lors de l'utilisation par un piéton.
Pour assurer l'adhérence de la roue avant motrice, le bras est tenu par un axe horizontal. Côté vélo, il est tenu par une rotule afin qu'il puisse tourner selon un axe vertical, oui si le vélo penche (tangage et roulis). Lors du virage, les 2 axes verticaux sont en rotation. Voir les images CAO.
Etape n°6 - Etude de la fixation de la roue avant
L'idée est de simplifier la fixation de la roue d'hoverboard, en réutilisant la plaque de fixation d'origine tenue par 4 vis (les 4 trous).
La tige verticale sera mobile en rotation selon la direction du vélo. La tige horizontal permet la mobilité en rotation de la barre de traction.
Vue CAO 3D faite avec les dimensions réelles de la roue et de son axe, avec son méplat.
Etape n°7 - Test Batterie 36V + Controlleur + Moteur Brushless
Un bon site pour expliquer la connectique: cette page spintend
A savoir:
- Connecter le fil "key" sur le "+"
- La résistance de la poignée est de 10kohms. J'ai trouvé 18kohms, ça marche aussi mais pas sur tout l'intervalle.
- Sans brancher le capteur Hall, la vitesse est quand même régulée. Une fois les 5 fils connectés, je n'ai vu aucune différence.
Un autre site cette fois pour la batterie et autres DIY: ebikeschool
Reste à:
- trouver comment changer de direction
- connecter à un ESP/Arduino. Certains parlent d'utiliser un signal PWM pour "simuler" la résistance variable de la "poignée de gaz".
Etape n°8 - Connexion du controlleur au Nano
On commence par mesurer tension et intensité sur le potentiomètre connecté au "Handle";
- 4.8 V
- Intensité toujours < à 1 mA
Grâce à l'excellent site avdwab on a une bonne idée de l'entrée "Handle", derrière un condensateur. La tension attendu est entre 1 et 4.3V.
Pour simplifier on part donc sur un Nano qui donnera une tension de 0 à 5V via une sortie PWM (un ESP donnerait 3.3V maxi, ce qui compliquerait le circuit). On ajoute une diode de protection et pour abaisser la tension de -0.7v, testé pour commencer directement sur le potentiomètre. Ca marche!
Ensuite connexion sur le Nano, tout bêtement avec l'exemple "Fade.ino" sur la sortie D3.
Notes et références
Recherches sur le sujet:
