Flash steam électronique

Avatar du membre

Auteur du sujet
metal89
Messages : 98
Enregistré le : dim. 5 févr. 2012 14:10
Localisation : Yonne
Âge : 67

Flash steam électronique

Message non lupar metal89 » sam. 16 déc. 2017 20:15

Cela fait quelques temps que je réfléchis à la régulation d'un ensemble Flash steam "civilisé". Si les briques techniques sont dispos genre Arduino Leonardo + shield de commande moteu rpour la pompe, par contre la régulation de ces ensembles Flash steam est assez tordue. Les classiques PID sont plutôt inadaptés car on peut très vite se trouver très éloigné d'un point de consigne à proximité duquel les phénomènes sont linéaires ce qui est la condition sine qua non du bon fonctionnement d'un PID.
Je pense qu' un système régulateur type logique floue (fuzzy logic) serait le mieux adapté. Ces systèmes fonctionnent à la manière dont nous prenons nos décisions par exemple en conduite automobile. Ils ont été appliqués avec succès, à une autre échelle, pour réguler des systèmes thermiques complexes, des boites de vitesses automatiques, etc. Ils sont basés sur un système de règles, mais pour avoir ces règles il faut avoir un ensemble d'essai un peu instrumenté et représentatif du système réellement utilisé. Cela demande de la rigueur et pas mal de temps. C'est en tout cas pas dans mes plans actuellement.

Avatar du membre

Malevthi
Administrateur du site
Messages : 4040
Enregistré le : ven. 28 mai 2010 21:13
Localisation : Digne les Bains (04)
Âge : 54

Re: Flash steam électronique

Message non lupar Malevthi » sam. 16 déc. 2017 23:24

J'ai déplacé le message vers un nouveau sujet. Ce sera le point de départ pour qui voudrait se lancer ou au moins en discuter ...
Le vrai trésor, c'est de transmettre.

Avatar du membre

jfs59300
Messages : 220
Enregistré le : lun. 11 juin 2012 11:40
Âge : 61

Re: Flash steam électronique

Message non lupar jfs59300 » dim. 17 déc. 2017 10:59

Bonjour, ancien prof d’électronique et de pilotage de systèmes automatisés à la retraite j'ai depuis un an repris des "activités" de programmation en m'essayant a des arduino et autres platines.

il faut dans un projet comme celui la partir sur un contrôleur avec déjà embarqué tout ce qu'il faut en communication genre wifi (wemos mini) ou wifi plus Bluetooth (esp 32)

niveau puissance l ' ESP 32 avec sa mémoire et sa puissance plus les possibilités de communication serait certainement plus adapté. il dispose d'un tas d'entrées et de protocole de communication déjà intégrés (en plus il est pas cher )

pour la logique floue il existe des librairies genre

http://www.zerokol.com/2012/09/arduinof ... duino.html

avec des exemples et des explications .

cordialement

Avatar du membre

Auteur du sujet
metal89
Messages : 98
Enregistré le : dim. 5 févr. 2012 14:10
Localisation : Yonne
Âge : 67

Re: Flash steam électronique

Message non lupar metal89 » dim. 17 déc. 2017 12:41

Je partage cette analyse.
Il y a aussi cette bibliothèque qui existe en Python et en C++.
https://www.fuzzylite.com/
Je ne les ai encore jamais testée, ni l'une ni l'autre.

Pour le Flash steam en se la jouant simplissime:
- Les variables de sortie à contrôler sont (T_vapeur, P_vapeur). Mais comme P_vapeur est difficile et coûteuse à mesurer on pourra se rabattre sur la vitesse du moteur à vapeur en charge donc (Tvapeur,V_mot)
- Les variables de commande sont : Vitesse_pompe, Position vanne_brûleur.
- Les variables de sécurité, en tout ou rien, peuvent se limiter à I_moteur pour la pompe,V_moteur, présence de flamme au brûleur, Tmax_Vapeur. On supposera que la pression maxi est gérée par une soupape de décharge.
- Les séquences de démarrage et d'arrêt de l'ensemble vapeur seront manuelles.

En flash steam les pressions sont entre 20bars et 60 bars. Les températures vapeur entre 180°C et 300°C. Un document à télécharger sur le site de Jacques (cliquer sur le bateau vers le milieu de page) pour avoir un idée générale du flash steam.
http://www.vapeuretmodelesavapeur.com/vaporisationinst/index.html

Pour éviter de rendre les calculs trop denses et la base de règle en logique floue trop touffue il me semble qu'un fonctionnement à trois niveaux (faible, moyen, fort) devrait suffire tout comme des lois d'action trapézoïdales
Le problème sera celui de définir quelques règles simples et sans redondance de réglage du fonctionnement. Pour cela il faut définir un ensemble vapeur opérationnel, le construire et s'y tenir. Je pense qu'une base moteur comme le 20B ou le 45B de Gems Suzor seraient un bon début associé à un brûleur céramique de 4-6 kW environ (chauffage radiant d'extérieur) ce qui devrait nous donner 100W mécanique. On y adjoindra un condenseur à eau avec soutirage des condensats pour la propreté et pour améliorer le rendement.
on trouve des chauffages radiant pour 30-40€ dans les GSB de bricolage. On peut tout récupérer et ils sont munis d'un bulbe de sécurité.
https://www.manomano.fr/chauffage-dappoint-professionnel-au-gaz/chauffage-radiant-sur-bouteille-de-gaz-10199

Voilà les amis, bon WE à tous.

Ajouté 37 minutes 55 secondes après :
ah oui j'oubliais. Pour les premiers essais il n'est pas nécessaire d'avoir un moteur. Une simple vanne de laminage peut suffire avec un manomètre standard à cadran pour une lecture directe.
Le moteur peut arriver dans une seconde phase.

Avatar du membre

Pif
Messages : 2025
Enregistré le : mer. 2 févr. 2011 19:31
Localisation : Cévennes
Âge : 68

Re: Flash steam électronique

Message non lupar Pif » dim. 17 déc. 2017 12:49

:D Bien l'bonjour;
:aie: je viens de lire vos exposés, mais rien compris, mais tout de même j'ai une question:
- Pour une utilisation sur une embarcation il faudra une coque importante et d'un poids considérable, non ?
@ + pif, au plaisir de vous lire
Le flux et le reflux me font marée (Devos)

Avatar du membre

ludique
Messages : 3775
Enregistré le : mar. 6 juil. 2010 22:39
Localisation : Bourges
Âge : 66

Re: Flash steam électronique

Message non lupar ludique » dim. 17 déc. 2017 15:16

Bonjour à tous....
Pour avoir travaillé de longues années dans les systèmes de régulation de machines thermiques je peux vous dire que la "régulation chaudière" est l'une des plus compliquée à mettre en œuvre..En effet le gros problème réside dans le calcul de l'inertie thermique: inertie de réaction de la puissance de chauffe, inertie calorique de la chaudière à la montée en puissance et surtout (la plus critique) à la réduction de puissance (en effet la chaudière continue à chauffer après la coupure de sa source d'apport en énergie) et enfin bien sur, inertie du produit à chauffer (eau et vapeur en ce qui nous concerne). Il faut donc parfaitement maitriser la masse calorique de tous les éléments concernés et anticiper en conséquence, ce qui n'est pas évident même pour des pros..
Pour la monté en puissance pas trop de problème, il suffit de faire suivre la consigne de monté en puissance en fonction de la vapeur disponible , mais dans l'autre sens beaucoup plus compliqué, surtout en cas d'arrêt d'urgence. Solution souvent retenue: contourner la machine pour évacuer l'excès d'énergie afin d'éviter un incident chaudière...En tous les cas toujours se souvenir que si la réaction d'une machine est quasiment immédiate celle de la chaudière est toujours beaucoup plus longue...
Nullam rem ex nihilo..(Lucrèce)

Avatar du membre

Auteur du sujet
metal89
Messages : 98
Enregistré le : dim. 5 févr. 2012 14:10
Localisation : Yonne
Âge : 67

Re: Flash steam électronique

Message non lupar metal89 » dim. 17 déc. 2017 19:59

PIF --> oui c'est un peu ardu j'en conviens. Concernant la taille du bateau , non pas du tout l'électronique numérique est très compacte (format carte de crédit) et très légère. Avec des accus Li-Po on est paré sans que que cela prenne du poids ou de la place.

Ludique --> l'analyse est tout à fait correcte, mais en Flash steam la capacité calorifique est très faible car il y a très peu de fluide. Il faut même faire attention car si on baisse le débit pompe la température de vapeur augmente très rapidement au point de carboniser l'huile soluble et serrer le moteur. Il y a donc des méthodes de conduite à mettre au point. La logique floue est bien adaptée à ce type de situation me semble-t-il

Ceci étant dit il y a tout à inventer en terme de modèles réduits car l'effet d'échelle ne peut pas être négligé.

Avatar du membre

Zéphyrin
Messages : 2263
Enregistré le : sam. 3 sept. 2011 20:25
Localisation : Essonne
Âge : 71
Contact :

Re: Flash steam électronique

Message non lupar Zéphyrin » dim. 17 déc. 2017 20:40

entre 20 et 60 bar, bigre, je ne saisis pas la raison de ces valeurs, irréalisables pour 99% des vaporistes.
pourquoi la barre si haut dès le départ, même si la haute pression sans chaudière est peu dangereuse, il est envisagé une chauffe de 4-6 kW...

Avatar du membre

Malevthi
Administrateur du site
Messages : 4040
Enregistré le : ven. 28 mai 2010 21:13
Localisation : Digne les Bains (04)
Âge : 54

Re: Flash steam électronique

Message non lupar Malevthi » dim. 17 déc. 2017 23:30

La piste traditionnelle du flashsteam est en effet dans les très hautes pressions. Ceci dans des buts de records de vitesse.
Mais Jacques nous a montré que la vaporisation instantanée peut aussi trouver son utilité à des pressions bien plus faibles. Il y a peu de recherches dans ce domaine, c'est dommage. Il y a là matière à innover ... jump
Le vrai trésor, c'est de transmettre.

Avatar du membre

Auteur du sujet
metal89
Messages : 98
Enregistré le : dim. 5 févr. 2012 14:10
Localisation : Yonne
Âge : 67

Re: Flash steam électronique

Message non lupar metal89 » lun. 18 déc. 2017 00:29

Pour l'instant je n'envisage rien de précis, je citais les valeurs courantes évoquées en compétition de flash steam.

Côté pression
Le serpentin est alimenté par une pompe volumétrique donc, en première approximation, le débit ne dépend pas de la pression dans le circuit aval. Le moteur 20B de Gems Suzor, de facture classique est prévu pour fonctionner à 20 bars et moyennant quelques modifications à 45 bars en Uniflow. En flash steam on peut atteindre des pressions élevées sans problèmes majeurs ce qui garantit un rendement thermomécanique amélioré et un rapport poids/puissance intéressant
Ceci étant, rien ne s'oppose à des pressions faibles ou modérées, la régulation posera sensiblement les mêmes problèmes qu'avec des pressions plus élevées.

Côté température
Avoir une pompe à piston qui permet de soutenir 10 à 15 bars ne me paraît pas hors de portée.
Si l'on prend 11 bars absolus à saturation on est à 184°C. Si, histoire de fixer les idées, on y ajoute une surchauffe de 50°C on est à 234°C. Donc côté température par contre on grimpe vite. En flash steam civilisé c'est sûrement de ce côté que va se situer la limitation car les huiles à partir de 230°C commencent à faire la grimace.

Côté chauffage
Le rendement thermomécanique est faible, à priori de l'ordre de 2% donc 4000W*0.02=80W ce qui est satisfaisant pour une locomotive sur le plat mais pas énorme pour une vedette rapide. De plus un chauffage radiant de 4000W c'est pas gros du tout.

Sinon pour faire court je pense qu'on est d'accord sur le fond, rien ne sert d'avoir des pressions excessives car la partie mécanique va beaucoup souffrir. Un dizaine de bars avec surchauffe me semble, au point où j'en suis de mes cogitations, un compromis honorable. De toutes façons, c'est à chacun de décider selon ses besoins

Avatar du membre

Auteur du sujet
metal89
Messages : 98
Enregistré le : dim. 5 févr. 2012 14:10
Localisation : Yonne
Âge : 67

Re: Flash steam électronique

Message non lupar metal89 » lun. 18 déc. 2017 12:40

--> jfs59300
si tu nous lis pourrais-tu faire un croquis sommaire de l'architecture embarquée à laquelle tu penses?. Le cahier des charges est simple:
- répondre aux consignes (+ vite/-vite) de la télécommande RC
- léger/peu encombrant/peu coûteux disons 150€ max
- en entrée thermocouple pour Tvapeur, 2 tachymètres à effet hall (moteur vapeur, moteur pompe), 1 PWM pour moteur cc pompe, mesure Imax sortie batteries.
- en sortie contrôle vitesse moteur pompe, contrôle vanne gaz

On admettra que:
- la sécurité gaz et la sécurité surpression vapeur ne sont pas assurées par cette platine de contrôle commande.
- les phases démarrages et arrêts seront réalisées en manuel.

Ajouté 37 minutes 19 secondes après :
A propos de l'intérêt d'augmentation de pression et de température.
Pour les machines fonctionnant entre une source chaude (vapeur chaudière) et une source froide (air ou eau condenseur) on sait calculer le rendement maximal théorique
Rendement=1-T_chaude/T_froide ; la température est en K soit [°C+273].
On va supposer que le moteur évacue la vapeur à son échappement vers 110°C soit 110+273=383 K.
(J'en conviens c'est inexact car plus la pression d'admission augmente plus la pression en fin de détente est élevée et donc aussi la Température d'échappement vapeur)

Premier cas
Vapeur à 3 bars absolus avec surchauffe de 50°C soit une vapeur à T_chaud=113+50= 163 °C= 436 K
Rendement =1-383/436=0.125 =12.5%

Deuxième cas
Vapeur à 11 bars absolus avec surchauffe de 50°C soit T_chaud=184+50 = 234 °C = 507 K
Rendement = 1-333/507=0.343 = 34.3%

Côté piston
A force égale (donc couple moteur égal) la surface du piston qui travaille à 11 bars est réduite par rapport à celui qui travaille à 3 bars
S_11=3/11*S_3= 0.273 *S_3. La surface est le tiers de celle d'un piston fournissant à 3 bars la même force motrice, autrement dit à 11 bars le piston aura un diamètre moitié de celui à 3 bars, d'où un gain en encombrement et en poids sur le moteur.

Voilà l'intérêt de monter température et pression sans tomber dans les excès de la compétition

Avatar du membre

jfs59300
Messages : 220
Enregistré le : lun. 11 juin 2012 11:40
Âge : 61

Re: Flash steam électronique

Message non lupar jfs59300 » lun. 18 déc. 2017 14:50

Oui oui je lis

bonjour,
franchement pour avoir de la puissance de calcul et réaliser une commande a distance (ca dépend de la distance) un esp 32 c'est ce qu'il y a de plus facile (enfin pour moi) j'en ai commandé un en chine y a 15 j j’attends mais avec les fêtes .....

SoC double coeur cadencé à 240MHz adossé à 4MB de mémoire flash
connectivité WiFi et du Bluetooth LE (basse énergie)
puce cryptographique prend en charge les normes AES, SHA-2, RSA, ECC, random number generator (RNG).
26x E/S digitales (3.3V), 12x entrées analogiques, 4× SPI, 2× I²S, 2× I²C, 3× UART, CAN 2.0, IR, Touch Sensor (écran tactile), capteur de température.

j'ai payé le mien moins de 5€ livraison incluse.

ce qui coute c'est ce qu'il y a derrière ! un écran c'est 5 €, un thermocouple type K 3€ capteur effet hall idem ! les capteurs suivant précisions et actionneur si nécessaire genre servos

Avatar du membre

Malevthi
Administrateur du site
Messages : 4040
Enregistré le : ven. 28 mai 2010 21:13
Localisation : Digne les Bains (04)
Âge : 54

Re: Flash steam électronique

Message non lupar Malevthi » lun. 18 déc. 2017 19:16

ESP32, je découvre ... quel style de langage de programmation utilise t'il ?
Le vrai trésor, c'est de transmettre.

Avatar du membre

jfs59300
Messages : 220
Enregistré le : lun. 11 juin 2012 11:40
Âge : 61

Re: Flash steam électronique

Message non lupar jfs59300 » lun. 18 déc. 2017 19:56

fonctionne sous environnement arduino

Image

possible d'installé du micro python mais moi je m’embête pas ...

Avatar du membre

Auteur du sujet
metal89
Messages : 98
Enregistré le : dim. 5 févr. 2012 14:10
Localisation : Yonne
Âge : 67

Re: Flash steam électronique

Message non lupar metal89 » lun. 18 déc. 2017 22:39

effectivement cela paraît alléchant mais c'est pas pour les débutants.
Je n'ai pas lu la doc ni les tutoriaux mais il me semble qu'il faut développer un PCB ad'hoc pour raccorder tous les capteurs et développer les microcodes pour faire discuter la carte avec tous les capteurs, actionneurs et le récepteur de la radiocommande.
Je ne sais pas faire. Je te laisse en éclaireur, tiens nous au courant si tu développes quelquechose.

De mon côté j'ai été voir Fuzzylite c'est apparemment très bien d'autant qu'il y a une interface très bien pensée sous Qt. La partie logique floue est à première vue extrêmement complète du point de vue des fonctions traitées. La licence coûte 40€ pour un particulier ce qui reste raisonnable. J'ignore la taille des bibliothèques qui sont générées mais peut-être que même un Arduino M0pro aura du mal à caser tout cela.

Quant à Zérokol c'est du brut de décoffrage apparemment sans interface graphique ni de base de composition des règles.C'est assez redoutable à monter une application si vraiment il n'y a que cela. De plus il ne semble y avoir que quelques fonctions basiques donc moins complet que Fuzzylite.


Retourner vers « Electronique et nouvelles technologies »

Qui est en ligne

Utilisateurs parcourant ce forum : Aucun utilisateur enregistré et 1 invité