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Qu’est-ce que la modélisation 3D?

La modélisation 3D est une technique d’infographie qui permet de créer une représentation en 3D d’un objet ou d’une surface quelconque.

Le créateur (modélisateur) utilise un logiciel spécial pour manipuler des points (appelés sommets) dans l’espace virtuel afin de former un maillage. Les objets sont formés par plusieurs sommets.

Ces objets 3D peuvent être générés automatiquement ou créés manuellement en déformant le maillage ou en manipulant les sommets d’une autre manière.

Des reconstructions en 3D peuvent également être créées à partir de données provenant d’images médicales de tomodensitométrie (norme DICOM), en découpant les coupes transversales à visualiser, en codant les organes par couleur, puis en produisant les données pour la création de modèles.

Utilisations de la modélisation 3D

Les modèles 3D sont utilisés dans divers médias, notamment les jeux vidéo, le cinéma, l’architecture, l’illustration, l’ingénierie et la publicité commerciale.

Les modélisateurs commencent le processus de modélisation 3D avec des formes géométriques telles que des cylindres, des cubes et des sphères.

Cette géométrie de base est utilisée pour travailler jusqu’à ce qu’une représentation numérique 3D complexe et précise de l’objet soit créée.

La modélisation 3D est un processus essentiel pour l’animation de personnages et les effets spéciaux, car elle génère des objets numériques qui peuvent être utilisés dans l’animation.

Principe de la modélisation 3D

La modélisation 3D fait appel à différentes techniques. La modélisation polygonale, la sculpture 3D et la numérisation 3D en sont des exemples typiques.

En résumé, la modélisation consiste à créer un objet numérique volumétrique en reliant des points pour créer des surfaces.

Le cœur du modèle est le maillage, qui est représenté comme une collection de points dans l’espace.

Les sommets sont placés sur une grille 3D et assemblés sous forme de formes polygonales (généralement des triangles ou des quadrilatères).

Chaque point ou sommet a sa propre position sur la grille et la surface de l’objet est générée en joignant ces points à la forme.

Les modèles peuvent être transférés vers d’autres logiciels pour être utilisés dans des jeux ou des films. Cependant, certains programmes de modélisation 3D peuvent créer des images 2D à l’aide d’un processus appelé “rendu 3D”.

Les techniques de rendu utilisent des algorithmes spéciaux et sont idéales pour créer des scènes réalistes.

Équipement nécessaire à la modélisation 3D

La modélisation 3D nécessite deux équipements principaux : un PC et un logiciel d’infographie.

La modélisation 3D sollicitant fortement l’ordinateur, ce dernier doit avoir des spécifications élevées. Plus précisément, il est essentiel de disposer d’un PC doté d’une unité centrale, d’un processeur graphique et d’une mémoire améliorés.

L’unité centrale est essentielle pour augmenter la vitesse du travail de modélisation 3D et de l’encodage vidéo. Vous avez besoin d’une unité centrale de haute qualité avec au moins 4 cœurs et 8 threads, par exemple, pour travailler confortablement. Le GPU est également un élément important qui effectue des calculs dans l’ajustement de l’ombrage, le traitement des couleurs et le traitement des effets des modèles, vous devez donc préparer un GPU haut de gamme parmi les produits de différents fabricants. En ce qui concerne la mémoire, la modélisation 3D consomme beaucoup de capacité de mémoire, préparez donc au moins 8 Go, de préférence 16 Go ou plus.

En ce qui concerne les logiciels de synthèse, il est conseillé de choisir un produit qui répond à vos besoins en fonction de votre application. Si vous commencez par la modélisation, un logiciel de modélisation spécialisé peut vous être recommandé ; si vous voulez tout faire, de la modélisation 3D à l’animation, vous devez choisir un produit intégré doté de toutes les fonctions.

Modélisation 3D des os

Les os sont un élément important dans l’animation 3DCG. Comme leur nom l’indique, les os sont des arêtes, qui sont définies comme des points mobiles dans la modélisation 3D.

Lors du déplacement d’un modèle modélisé en 3D, les os sont manipulés pour obtenir le mouvement souhaité. Les os sont interconnectés, de sorte que lorsque vous déplacez un os, les os connectés se déplacent également automatiquement pour obtenir un mouvement naturel. Cela permet d’exprimer des mouvements naturels sans avoir à manipuler tous les points mobiles pendant l’animation, ce qui facilite la création d’animations.

Les os sont placés au centre du modèle 3D afin que le modèle 3D se comporte de manière naturelle. En général, il est préférable de placer les os de manière à ce que le mouvement change à ces positions, comme les articulations humaines, afin de créer des expressions naturelles.

Qu’est-ce que la CAO 3D ?

La CAO est un outil de conception de produits assisté par ordinateur.

Il s’agit d’une abréviation de “Computer Aided Design” (conception assistée par ordinateur). Il existe une CAO 2D et une CAO 3D. La CAO qui produit des objets en 3D est appelée CAO 3D.

Utilisations de la CAO 3D

La CAO 2D peut être classée en deux catégories : architecturale et mécanique.
Il existe trois types de CAO : la CAO haut de gamme, la CAO moyenne et la CAO bas de gamme, qui sont divisées en haut de gamme, moyenne et bas de gamme par ordre décroissant de fonctionnalité. Il est nécessaire de comprendre les caractéristiques de chaque type de CAO en fonction de l’objectif et du contenu de l’utilisation.

1. CAO haut de gamme

La CAO haut de gamme est principalement utilisée dans les situations où une conception complexe avec un grand nombre de pièces de produit est nécessaire, comme dans les automobiles et les appareils ménagers.
Les logiciels typiques sont CATIA, Creo Paramatoric (anciennement Pro/ENGINEER) et NX. Bien que coûteux, ils offrent non seulement des fonctions de modélisation 3D, mais aussi des fonctions de simulation étendues, et de nombreux grands fabricants japonais utilisent ces systèmes de CAO.

2. CAO de milieu de gamme

Comparée à la CAO haut de gamme, la CAO de milieu de gamme est moins chère et plus facile à utiliser, mais ses fonctions de simulation et autres sont inférieures. Toutefois, les principales fonctions de modélisation 3D sont aussi bonnes que celles de la CAO haut de gamme et le logiciel peut être utilisé pour la conception. Il est principalement utilisé à des fins de recherche dans les universités et pour la conception de produits lorsque le nombre de pièces est faible et que la structure est simple. Les logiciels typiques sont SolidWorks, Inventor, TopSolid et Solid Edge.

3. CAO bas de gamme

Il existe une large gamme de logiciels de CAO bon marché et gratuits. Ils sont suffisants pour un usage personnel et amateur, mais manquent souvent de fonctionnalités pour les applications de conception qui nécessitent l’assemblage de pièces multiples ou la création de géométries complexes.
En revanche, ils fonctionnent bien pour des applications telles que “l’ouverture de données de modèles 3D en source ouverte pour faciliter la modification et l’impression 3D”, et sont donc suffisants pour ceux qui ne conçoivent pas de produits à proprement parler mais souhaitent manipuler des données 3D. Les logiciels typiques sont Inventor LT, 123d design, DesignSpark et Creo Elements Direct Modelling Express.

Principe de la CAO 3D

Bien qu’il existe de nombreux logiciels de CAO différents, la procédure de base pour créer un modèle 3D est la même pour tous les logiciels de CAO :

1. Sélectionner un plan et dessiner une esquisse en 2D
2. Extruder l’esquisse pour créer un objet tridimensionnel.

La même procédure peut être utilisée pour créer la forme requise en sélectionnant le plan à déformer et en répétant les processus “Extruder” et “Découper” sur le modèle 3D créé dans la procédure ci-dessus. Comme il existe des différences dans les fonctions disponibles pour la création de modèles, telles que l’extrusion et l’écrêtage, il est important de choisir le logiciel de CAO qui offre les fonctions les plus adaptées à votre application.

Autres informations sur la CAO 3D

1. Situations dans lesquelles la CAO 3D est utilisée

La CAO 3D est utilisée dans les situations où il est difficile d’exprimer des conceptions en 2D en raison de son excellente visibilité, ou lors de l’analyse de structures et de la vérification des dégagements.
Selon le type de CAO utilisé, les pièces conçues peuvent être combinées et animées pour vérifier l’amplitude réelle des mouvements et des déplacements.

La CAO 2D permet de créer relativement facilement des modèles de surfaces courbes difficiles et complexes, ce qui permet une conception orientée vers le design ; les données créées à l’aide de la CAO 3D peuvent être utilisées pour créer facilement des instructions et des spécifications d’assemblage et de fabrication.

2. Avantages de la CAO 3D

Les avantages de la CAO 3D sont que la modélisation peut être réalisée de manière plus intuitive qu’avec la CAO 2D, et que les informations issues de l’analyse peuvent être directement reflétées dans la conception. De plus, lors de la conception d’un grand nombre de pièces, il est plus facile de vérifier les jeux qu’avec la CAO 2D.

Les prototypes peuvent être facilement créés à l’aide de données FAO ou d’une imprimante 3D, ce qui réduit considérablement les coûts d’exploitation.
Les modèles 3D modélisés avec la CAO 3D facilitent l’appréhension de la forme, de sorte que même les personnes n’ayant pas de connaissances spécialisées peuvent facilement comprendre la forme. Lors de la conception d’un projet de grande envergure, il n’est pas rare qu’un grand nombre de personnes soient impliquées dans le développement du projet, ce qui facilite la communication avec les autres départements et le processus de développement.

3. Examen d’ingénieur utilisateur CAO 3D

Les qualifications comprennent le niveau 2, le niveau 1 et le niveau 1 de l’examen d’ingénieur utilisateur CAO 2D, qui est établi par l’Association pour la promotion de l’enseignement de l’informatique.

Qu’est-ce que la CAO 2D ?

La CAO 2D est un logiciel qui permet aux utilisateurs de dessiner, de modifier et de gérer des dessins sur un ordinateur au lieu de dessins à la main.

CAO est un acronyme de Computer Aided Design, qui se traduit par conception assistée par ordinateur, et l’avènement de la CAO 2D a facilité le dessin, la modification, la transmission et la gestion des dessins par rapport au dessin manuscrit utilisé dans le passé.

Aujourd’hui, de nombreuses entreprises de l’industrie manufacturière ont introduit la CAO 2D en raison de l’amélioration de la puissance de traitement des PC et de la baisse du coût des imprimantes. En conséquence, des logiciels de CAO 2D ont été développés pour diverses industries, telles que les machines, la construction, le génie civil et le câblage électrique, et de nombreux systèmes de CAO 2D sont dotés de fonctions spéciales pour l’industrie.

Utilisations de la CAO 2D

La CAO 2D était autrefois utilisée comme outil de dessin assisté par ordinateur pour les dessins faits à la main. Les dessins faits à la main sont principalement réalisés selon un ensemble de règles de dessin appelées méthode de projection. Ces dessins, connus sous le nom de méthode du premier ou du troisième angle, montrent une série de formes d’un produit vu dans trois directions différentes.

Cependant, dans les années 2000, les modèles 3D ont commencé à être utilisés pour améliorer l’efficacité des opérations de conception et de fabrication. Actuellement, il existe une initiative appelée Dessin 3D, qui combine les modèles 3D et les dessins 2D pour couvrir toutes les informations.

Cependant, bien que les initiatives 3DA soient mises en œuvre dans diverses industries, telles que l’automobile, la construction et le génie civil, la diffusion du système se heurte encore à des difficultés, et les dessins en 2D sont encore largement utilisés.

Principe de la CAO 2D

La CAO 2D s’utilise à l’aide d’un clavier et d’une souris, tout comme les logiciels PC en général. Outre l’utilisation de la souris, il est également possible de spécifier des numéros de coordonnées x-y pour le dessin.

Outre les lignes droites, il est également possible de dessiner facilement des courbes d’un diamètre déterminé. En outre, les tâches spéciales telles que la création de séquences de formes similaires, le dimensionnement, les nomenclatures, les ballons, etc. sont également très efficaces avec la CAO 2D.

Aujourd’hui, de nombreux logiciels de CAO 2D ont été développés par diverses entreprises. Parmi eux, AutoCAD d’Autodesk est le plus connu et détient la plus grande part de marché. Par conséquent, de nombreux programmes de CAO 2D ont été créés pour être compatibles avec AutoCAD.

Le format de fichier utilise notamment l’extension “dxf” pour assurer la compatibilité entre les systèmes de CAO 2D et faciliter l’échange de données entre les concepteurs.

Autres informations sur la CAO 2D

1. Différences entre la CAO 2D et la CAO 3D

L’introduction de la CAO 2D a entraîné un développement rapide dans des secteurs tels que l’industrie et l’architecture, mais ensuite la CAO 3D a été introduite et de nombreuses entreprises ont récemment adopté la CAO 3D.

La principale différence entre les deux est le “point de vue” : la CAO 2D est principalement dessinée dans un style de dessin “triangulé”, tel que la vue en plan, la vue de face et la vue de côté. La CAO 3D, quant à elle, permet de représenter des objets en trois dimensions à partir d’un point de vue tridimensionnel sur l’écran de l’ordinateur, et le point de vue peut être modifié librement sur l’écran.

La méthode de dessin diffère également entre la CAO 2D et la CAO 3D : avec la CAO 3D, un modèle 3D est créé en extrudant ou en grattant ce qui a été dessiné en CAO 2D. Il faut parfois un certain temps pour s’y habituer. 

2. Pourquoi la CAO 2D ne disparaît pas ?

Alors que de plus en plus d’entreprises adoptent la CAO 3D, de nombreux fabricants et transformateurs utilisent encore la CAO 2D. Il y a plusieurs raisons à cela, mais l’une des premières est l'”imperfection de la CAO 3D”.

Un dessin contient un grand nombre d’informations, notamment des instructions d’usinage telles que les tolérances d’ajustement et les tolérances géométriques, les matériaux, le traitement thermique, les instructions de peinture, etc. Avec la CAO 2D, ces instructions peuvent simplement être ajoutées au dessin, mais il est difficile d’inclure toutes ces informations avec la CAO 3D. L’initiative 3DA présentée au début de cette section est également en cours, mais elle n’en est qu’à ses débuts.

De plus, dans de nombreux cas, il n’existe pas d’équipement capable de prendre en charge la CAO en 3D. L’introduction de la CAO 3D nécessite des équipements coûteux tels que des PC et des machines-outils. En somme, de nombreuses entreprises n’acceptent que des commandes de dessins en 2D, car les dessins en 3D ne présentent que peu d’avantages si elles ne fabriquent que des produits aux formes relativement simples, comme des vis.

Qu’est-ce qu’un connecteur carte à carte ?

Les connecteurs carte à carte sont des connecteurs utilisés pour le montage à haute densité de cartes de circuits imprimés.

Parmi ces connecteurs, ceux qui permettent aux connecteurs connectés de se déplacer dans trois directions (pas, rangée à rangée et accouplement), ou qui sont conçus pour se déplacer dans l’une ou l’autre direction afin de supprimer les effets du désalignement de l’accouplement, sont appelés connecteurs flottants.

En combinant une prise et une fiche, ces connecteurs peuvent se déplacer dans la direction tridimensionnelle x-y-z, ce qui les rend moins sensibles aux chocs et au désalignement.

Utilisations des connecteurs carte à carte

Les connecteurs carte à carte sont utilisés pour répondre à la tendance récente à la miniaturisation des équipements et permettent de connecter directement les cartes entre elles. Grâce à cet avantage, ces connecteurs ont un large éventail d’applications dans les ordinateurs, les appareils d’information portables, les téléviseurs numériques, les automobiles, les machines industrielles et les infrastructures.

Récemment, les équipements électroniques sont devenus de plus en plus sophistiqués, ce qui a accru la demande de connecteurs carte à carte avancés et de haute précision.

Principe des connecteurs carte à carte

Les connecteurs carte à carte utilisent des broches et des douilles pour réaliser des connexions entre cartes. La fonction des broches et des douilles est de relier et de séparer les cartes au moyen de contacts électriques et mécaniques.

Cette fonction de liaison et de séparation permet de configurer l’équipement comme une unité et offre des avantages par rapport aux connexions permanentes telles que le soudage ou le vissage. La conception structurelle du produit et la facilité de production en série permettent de réduire le coût total de possession. Elle améliore également la facilité de maintenance, notamment en ce qui concerne le remplacement et l’inspection des composants, ce qui se traduit par des performances et une qualité plus stables.

Comment choisir un connecteur carte à carte ?

Ils sont disponibles en version empilée, où les cartes sont empilées en haut et en bas, et en version connectée, où l’une des cartes est utilisée debout. La forme du connecteur change en fonction du sens dans lequel les cartes sont connectées, il faut donc d’abord réfléchir au sens dans lequel vous souhaitez connecter les cartes.

Il existe également un type d’entrée par le bas, où les broches pénètrent par le dessous du connecteur. Bien qu’ils présentent l’inconvénient d’une faible densité de montage, la distance entre les cartes peut être réglée librement. Grâce à cette caractéristique, ils sont utilisés dans les produits où les composants générateurs de chaleur se trouvent sur des cartes séparées, par exemple.

Lors de la sélection des connecteurs carte à carte, il est nécessaire de vérifier si la valeur du courant, la tension de résistance et l’isolation sont conformes aux spécifications du circuit. Pour les circuits nécessitant un micro-niveau et une grande fiabilité, il est également important de vérifier le matériau.

Autres informations sur les connecteurs carte à carte

1. Avantages des connecteurs carte à carte

Les connecteurs carte à carte sont utilisés lorsque des circuits supplémentaires ne peuvent plus être placés sur le circuit imprimé pendant le processus de conception. Dans d’autres cas, lorsque plusieurs cartes ayant des fonctions légèrement différentes sont combinées en une seule carte, les cartes ayant des fonctions différentes sont traitées comme des cartes optionnelles.

Les connecteurs carte à carte permettent de réaliser les fonctions de plusieurs produits sur un seul type de carte en installant et en retirant des cartes optionnelles. Normalement, des câbles sont utilisés pour connecter les cartes entre elles, mais lorsque les cartes sont ainsi connectées par des câbles, l’espace occupé par la carte dans l’appareil augmente.

C’est un obstacle à la miniaturisation des produits, c’est pourquoi ces connecteurs sont utiles pour répondre au besoin de miniaturisation. Ainsi, il peut être utilisé lorsque les circuits ne tiennent pas sur une seule carte, lorsque des cartes de tailles différentes sont montées ou lorsque des cartes doivent être assemblées en raison de la miniaturisation du produit.

2. Remarques sur les connecteurs carte à carte

Lors de l’assemblage de cartes, il est nécessaire de s’assurer que les joints carte à carte correspondent, par exemple en ce qui concerne le nombre de broches. De plus, les connecteurs ont pour seule fonction d’assembler les cartes et n’ont pas une grande force de soutien mécanique pour la carte.

Il faut donc un mécanisme séparé pour soutenir la carte à l’aide de vis ou d’autres moyens. L’utilisation de ces connecteurs facilite la maintenance de la carte, etc., mais ils doivent être manipulés avec précaution afin d’éviter qu’une force excessive ne soit appliquée à la carte lorsque les connecteurs sont retirés, ce qui pourrait l’endommager.

Qu’est-ce qu’un capteur de proximité capacitif ?

Les capteurs de proximité capacitifs sont un type de capteur sans contact qui détecte la présence ou l’absence d’un objet.

Il peut détecter un objet par le changement de capacité lorsque l’objet entre dans un champ électrique. Diverses substances peuvent être détectées, notamment le métal, l’eau, l’huile, le verre, le plastique et le papier. Il peut également détecter le contenu de récipients non métalliques depuis l’extérieur.

Il convient toutefois de noter que la sensibilité et la distance de détection varient en fonction de la taille, de l’épaisseur et de la non diélectricité de l’objet, ainsi que de sa sensibilité à l’eau et à l’humidité.

Utilisations des capteurs de proximité capacitifs

Les utilisations des capteurs de proximité capacitifs sont la détection du contenu à l’extérieur du conteneur et la commutation sans contact.

1. Détection du contenu à l’extérieur du conteneur

Les liquides, le papier, le verre et le bois derrière les murs, dans les réservoirs, à l’intérieur des conteneurs et derrière les couvercles peuvent être détectés. Ils sont principalement utilisés pour l’inspection et la vérification du contenu.

2. Interrupteurs sans contact

Ces interrupteurs sont utilisés comme interrupteurs à bouton-poussoir dans les ascenseurs, comme interrupteurs dans divers panneaux, etc. et comme interrupteurs sans contact pour l’éclairage, etc. Ils sont également utilisés dans les interrupteurs pour l’éclairage et la gradation des lampes des salles de voitures.

Principe des capteurs de proximité capacitifs

Le principe des capteurs de proximité capacitifs est que les objets peuvent être détectés par des changements de capacité lorsqu’ils entrent dans un champ électrique. Lorsqu’une tension est appliquée à une électrode et à la terre, un champ électrique se crée entre l’électrode et la terre.

Lorsqu’un objet pénètre dans le champ électrique formé par les électrodes, l’objet est chargé par induction électrostatique et la capacité de l’électrode change.

1. Circuit de détection

Un capteur de proximité capacitif comporte une électrode de détection. Lorsqu’un détecteur diélectrique pénètre dans le champ électrique formé par l’électrode de détection, cette dernière forme un condensateur avec l’objet. La capacité est déterminée par la distance à l’objet.

Les circuits oscillants sont couramment utilisés dans les circuits de détection. L’amplitude de l’oscillation varie en fonction de la capacité de l’électrode de détection. Un objet est détecté en comparant les changements d’amplitude déclenchés et arrêtés par le circuit d’oscillation. Dans les capteurs de proximité capacitifs, l’électrode de détection est l’élément et oscille.

2. Circuit d’oscillation

Un circuit d’oscillation est un circuit électrique qui génère des oscillations électriques répétitives. Il utilise un circuit RC composé d’un condensateur (C) et d’une résistance (R) et fournit des fréquences d’oscillation de 1/1 000 à plusieurs MHz.

3. Oscillation CR

L’oscillation CR est un circuit d’oscillation connu comme étant de type feedback. En renvoyant une partie de la sortie du circuit amplificateur vers l’entrée, des fluctuations régulières de tension sont produites ; le circuit d’oscillation CR fait pivoter la phase de la sortie de l’amplificateur de 180° et la renvoie vers l’entrée.

Autres informations sur les capteurs de proximité capacitifs

1. Interférences mutuelles

L’utilisation d’un circuit d’oscillation à haute fréquence peut provoquer des interférences mutuelles lorsque des capteurs de proximité se trouvent à proximité. Lors de l’installation de plusieurs capteurs, la distance entre eux doit être supérieure à la distance spécifiée. 

2. Variations de capacité

Les variations de capacité sont liées à la taille, à l’épaisseur et à la constante non diélectrique de l’objet. Plus chacune de ces valeurs est élevée, plus la capacité est importante.

La constante diélectrique est une constante électrique inhérente à chaque matériau. La valeur de la constante diélectrique est déterminée par la façon dont les électrons de chaque matériau réagissent à un champ électrique externe. La constante non diélectrique est exprimée comme le rapport entre la constante diélectrique du matériau et la constante diélectrique du vide.

Elle est sensible à l’eau et à l’humidité, d’où l’importance du choix et de l’installation.

3. Métallisation

La distance entre la surface sensible et l’élément de détection lorsque l’élément de détection standard est approché de la surface sensible et que le commutateur du capteur de proximité capacitif est en fonctionnement de détection est appelée distance de détection. Lorsque l’élément sensible est éloigné de l’interrupteur du capteur pendant l’opération de détection, l’interrupteur revient. Dans ce cas, la distance entre la surface sensible et l’élément sensible est la distance de retour.

Le rapport entre la différence entre la distance de retour et la distance de détection et la distance de détection s’appelle l’hystérésis et constitue l’un des indicateurs des caractéristiques de détection des capteurs de proximité capacitifs. La valeur standard est de 1 à 15 % de la distance de détection.

Qu’est-ce qu’un tachymètre numérique ?

Un tachymètre numérique est un appareil industriel qui lit et affiche numériquement la vitesse d’un moteur.

Le tachymètre d’une voiture en est un exemple familier. Les tachymètres automobiles mesurent le nombre de tours du moteur. Le nombre de tours est également une mesure de la vitesse de rotation d’un objet. Par exemple, si un objet tourne seulement N fois par minute, la vitesse de rotation est décrite comme N (tr/min).

RPM signifie “rotations par minute” ou “révolutions par minute” ; en plus de rpm, il peut également être écrit min-1, les deux indiquant le nombre de révolutions par minute.

Utilisations des tachymètres numériques

Les tachymètres numériques sont utilisés pour l’inspection et la maintenance de diverses machines industrielles. Ils peuvent être mesurés en permanence pour surveiller les conditions de fonctionnement des machines. Dans le domaine de la recherche et du développement, ils sont également utilisés pour mesurer la vitesse des équipements de laboratoire.

Un exemple de notre vie quotidienne est le tachymètre d’une voiture. Les voitures utilisent souvent des tachymètres analogiques et des tachymètres numériques. La raison en est que les tachymètres analogiques sont plus faciles à utiliser que les tachymètres numériques.

Les tachymètres numériques sont réputés plus faciles à utiliser lorsqu’il s’agit de maintenir une vitesse cible. Les tachymètres analogiques, quant à eux, sont plus faciles à utiliser lorsqu’il s’agit de s’adapter à une vitesse cible. La raison en est que la vitesse de déplacement de l’aiguille analogique permet également de détecter le taux de variation de la vitesse.

Dans les véhicules MT, ils permettaient de passer à la vitesse supérieure sans dépasser le régime limite du moteur. Ces dernières années, la majorité des véhicules AT sont utilisés pour vérifier l’état du véhicule et pour une conduite économe en carburant.

Principe des tachymètres numériques

Les tachymètres numériques sont disponibles avec ou sans contact, chacun avec un principe différent.

1. Tachymètres numériques à contact

Les tachymètres numériques à contact mesurent le nombre de tours en mettant directement en contact et en faisant tourner l’arbre rotatif du tachymètre numérique à mesurer sur l’arbre rotatif de l’objet à mesurer. Il y a deux façons d’établir le contact : par contact avec la face frontale de l’arbre rotatif ou par contact avec la face latérale de l’arbre rotatif.

• Contact avec la face frontale de l’arbre rotatif
  L’arbre rotatif du tachymètre numérique tourne à la même vitesse que l’arbre rotatif à mesurer et la valeur mesurée peut être lue telle quelle.
• Contact avec le côté de l’arbre rotatif
  L’arbre rotatif de l’objet à mesurer et l’arbre rotatif du tachymètre numérique ne tournent pas à la même vitesse. La différence de leurs diamètres nécessite une relation entre les rapports des vitesses de rotation.

2. Tachymètres numériques sans contact

Pour les types sans contact, il existe des types électromagnétiques et des types photoélectriques.

• Type électromagnétique
  Une partie de l’arbre de mesure est magnétisée et les variations du champ magnétique lorsque le capteur électromagnétique du tachymètre numérique est approché de l’arbre de mesure sont converties pour détecter le nombre de tours.
• Type photoélectrique
  Une marque réfléchissante est placée sur l’arbre de mesure, la lumière rouge visible du tachymètre numérique est dirigée vers la marque réfléchissante, la lumière réfléchie est reçue par l’élément récepteur de lumière et amplifiée par un amplificateur pour mesurer le nombre de tours.

Autres informations sur les tachymètres numériques

Précautions pour les machines de coupe

Les outils de coupe tels que les fraises ont une vitesse de coupe recommandée. Il s’agit de la vitesse de coupe recommandée pour l’usinage d’un certain matériau avec cet outil, et elle est fixée en fonction du type d’outil et du matériau de la pièce.

À partir de cette vitesse de coupe recommandée, un calcul utilisant le diamètre de l’outil est nécessaire pour régler la vitesse de rotation de la machine-outil. Pour obtenir la même vitesse de rotation recommandée, plus le diamètre de l’outil est petit, plus l’outil doit tourner rapidement. Ce faisant, il faut vérifier que la capacité de la machine-outil n’est pas dépassée.

Lors de ce calcul, il convient également de prêter attention aux unités de longueur. Les diamètres des outils sont généralement exprimés en millimètres (mm), tandis que les vitesses de coupe sont exprimées en m/min et les longueurs d’usinage par minute en mètres (min/m)

Qu’est-ce que le développement FPGA ?

Le développement FPGA est la conception personnalisée d’un FPGA pour développer un circuit intégré avec les fonctionnalités souhaitées.

FPGA signifie “Field Programmable Gate Array” : c’est un circuit intégré dont les fonctions peuvent être programmées sur le site de développement. A l’intérieur d’un FPGA se trouve un grand nombre de circuits, y compris des unités arithmétiques, de la mémoire, des registres et des circuits logiques simples.

Sans aucune modification, il s’agit simplement d’un ensemble de circuits sans aucune fonctionnalité mais, en combinant les circuits internes et en concevant les circuits logiques, le développeur peut librement fournir la fonctionnalité qu’il souhaite.

Comme les FPGA, il existe des circuits intégrés à application spécifique (ASIC) qui peuvent être personnalisés selon les souhaits de l’utilisateur. Toutefois, cela implique de concevoir des fonctions personnalisées avant que le circuit intégré ne soit fabriqué. Cela prend du temps pour la conception et le développement. Une fois que le produit est en production, la fonctionnalité ne peut pas être modifiée librement sur le terrain.

Utilisations du développement FPGA

Le développement FPGA est essentiel pour le développement d’appareils électroniques et de cartes contenant des circuits intégrés. Le développement FPGA est utilisé dans le développement d’appareils électroniques dans les télécommunications, l’automobile, l’équipement médical, l’électronique grand public et tous les autres domaines.

Le développement FPGA présente l’avantage de pouvoir programmer les fonctions requises dans des FPGA, de les placer dans des appareils électroniques pour les vérifier sur des appareils réels et de renvoyer les résultats. Par rapport à la conception ASIC, le temps de développement est plus court et il est plus facile de refaire et de mettre au point.

Un autre inconvénient est le coût de production plus élevé par rapport aux ASIC. Il y a eu une tendance à utiliser les FPGA dans la phase de développement et à mettre les ASIC sur le produit final après que la conception a été finalisée. Toutefois, les améliorations récentes de la technologie de fabrication des semi-conducteurs ont permis une meilleure intégration et une réduction des coûts des FPGA. De plus en plus de FPGA sont utilisés dans les produits finaux.

Principe du développement FPGA

Le flux de développement des FPGA est fondamentalement le même que pour le développement d’autres circuits intégrés, tels que les ASIC : alors que dans le développement des ASIC, le département de fabrication est responsable du processus de prototypage, dans le développement des FPGA, le développeur FPGA est également responsable du processus de mise en œuvre du programme sur la puce réelle, qui correspond au prototype de l’ASIC.

Le flux de développement FPGA comprend les processus suivants.

1. Détermination des spécifications

Les spécifications, telles que les fonctions à mettre en œuvre dans le FPGA, les interfaces avec d’autres composants du système dans lequel le FPGA sera intégré, les contraintes de temps, etc. sont compilées et le FPGA qui répond aux spécifications est élagué.

2. Conception de circuits logiques

Les opérations logiques sont décrites à l’aide de langages de description du matériel tels que VHDL et Verilog-HDL.

3. Vérification fonctionnelle

La simulation fonctionnelle est effectuée pour vérifier que le comportement du circuit logique est correct.

4. Compilation

Les équations logiques des portes du FPGA sont générées à partir de la description HDL, et les équations logiques sont ensuite optimisées pour générer une liste de réseaux. Chaque circuit est ensuite placé sur le FPGA réel et le câblage entre les circuits est déterminé. Cette série de processus est appelée compilation.

5. Vérification de la synchronisation

Sur la base des informations de placement et de routage, le temps de retard physique est simulé pour confirmer que les contraintes de temps sont satisfaites.

6. Téléchargement

Les données du circuit généré sont téléchargées sur le FPGA. Grâce à ce processus, le développement FPGA, qui n’était qu’un réseau de portes, est transformé en circuit souhaité par le développeur.

7. Vérification du fonctionnement du FPGA

Le FPGA est exploité pour vérifier qu’il n’y a pas de défauts fonctionnels ou de performances insuffisantes. Il existe deux types de vérification du fonctionnement : l’un consiste à installer le FPGA sur une carte d’évaluation et à exécuter une simulation d’évaluation ; l’autre consiste à monter le FPGA dans un système et à le faire fonctionner. La vérification du dispositif réel est adaptée aux FPGA à grande taille de grille car elle nécessite moins de temps pour la vérification.

Autres informations sur le développement FPGA

1. Langages de programmation pour le développement FPGA

Le HDL, qui est utilisé pour écrire le code du FPGA, est un langage de bas niveau. Il était autrefois difficile à écrire à moins d’être un ingénieur en matériel capable de concevoir des circuits. Aujourd’hui, des plateformes logicielles intégrées permettent le développement FPGA dans un autre langage de programmation sans connaissance du HDL.

La plateforme permet la fonctionnalité des FPGA en convertissant les langages de haut niveau en langages de niveau inférieur. Il est également possible d’utiliser des modèles d’apprentissage profond entraînés créés dans les cadres Tensorflow et Pytorch pour accélérer les FPGA.

2. Efficacité matérielle

Les dispositifs tels que les ASIC utilisent des sauts entre le programme et la mémoire. Cela consomme de l’énergie pour stocker et récupérer les données et réduit les performances en temps réel. Les FPGA n’ont pas besoin de sauter entre le programme et la mémoire. Cela permet un stockage et une récupération efficaces des données. Les FPGA peuvent également décharger les tâches gourmandes en énergie.

Qu’est-ce qu’un connecteur circulaire ?

Les connecteurs circulaires sont des connecteurs utilisés pour fixer les câbles qui entrent et sortent des signaux électriques vers les équipements.

Les équipements électroniques entrent et sortent différents signaux, y compris l’énergie électrique. Il est donc nécessaire d’installer autant de fils que de types de signaux. La forme du connecteur est conçue pour faciliter la connexion lorsque de nombreux fils fins sont torsadés ensemble et connectés à l’appareil. Les connecteurs circulaires ont généralement pour caractéristique d’être difficiles à détacher car ils sont serrés à l’aide d’un couvercle muni d’une vis taillée dans le port.

Utilisations des connecteurs circulaires

Les connecteurs circulaires sont utilisés comme bornes pour connecter des câbles à des équipements électroniques.

Comme il s’agit de connecteurs circulaires, si le nombre de fils est élevé, le connecteur devient concentriquement grand et difficile à installer. Il est également difficile de connecter les lignes de signal et les broches. C’est pourquoi, lorsque le nombre de signaux est élevé, l’on utilise souvent des connecteurs carrés allongés appelés connecteurs D-sub. Le meilleur connecteur est choisi en fonction de la forme de l’équipement et d’autres facteurs.

Les connecteurs circulaires sont également utilisés comme connecteurs pour les câbles coaxiaux pour les entrées à haute fréquence.

Principe des connecteurs circulaires

Par exemple, lors de l’entrée d’images d’une caméra vers un PC, une ligne de signal pour la transmission des images est nécessaire, et lors de l’entrée du son d’un microphone, une ligne de signal séparée pour le son est nécessaire.

Il serait difficile d’attacher ces lignes de signal une par une, c’est pourquoi elles sont connectées à l’aide d’un câble composé d’un certain nombre de lignes de signal torsadées ensemble. Les câbles sont soudés aux broches du connecteur pour chaque ligne de signal. Ils ne sont pas fixés à l’aveugle mais à des endroits prédéterminés. L’affectation de ces broches est appelée affectation des broches : aucune erreur n’est tolérée car si cette affectation est erronée, la tension de l’alimentation électrique est injectée dans la ligne de communication, ce qui entraîne une défaillance de l’équipement. Si un câble est connecté mais que l’équipement ne fonctionne pas correctement, cette affectation des broches est souvent erronée.

Le système est construit en connectant les câbles et les connecteurs circulaires de cette manière et en connectant chaque équipement avec le câble.

Qu’est-ce qu’un régulateur de température ?

Un régulateur de température est un dispositif qui compare le signal d’un capteur de température installé dans l’espace dont la température doit être contrôlée avec la température cible et qui commande le chauffage ou d’autres équipements de manière à ce que la température atteigne la valeur cible.

Les thermostats sont utilisés pour contrôler la température. Les thermostats peuvent avoir une valeur cible fixe ou être modifiés à l’aide d’un cadran, mais ils doivent être installés directement dans l’environnement où la température doit être contrôlée.

Les régulateurs de température, qui offrent un contrôle de la température plus avancé que les thermostats, sont des types électroniques qui sont contrôlés par des informations provenant de capteurs de température, qui sont également appelés régulateurs numériques. Dans les régulateurs de température, le dispositif de contrôle a la capacité de fixer une température cible, et le système est ajusté en installant un capteur de température dans l’environnement cible pour le contrôle de la température.

Les méthodes de régulation de la température comprennent le fonctionnement P (proportionnel), le fonctionnement I (intégral), le fonctionnement D (différentiel), la régulation PID et la régulation PID 2-DOF.

Utilisations des régulateurs de température

Les régulateurs de température sont utilisés dans un large éventail d’usages, dans les ménages comme dans l’industrie. La plupart des types mécaniques sont utilisés dans les ménages en général, et des exemples courants peuvent être identifiés dans les appareils ménagers relativement peu coûteux tels que les grille-pain ou les kotatsu (table japonaise à couverture chauffante). Les régulateurs de température électroniques sont utilisés lorsqu’un contrôle précis est nécessaire, par exemple dans les climatiseurs et les radiateurs soufflants.

Dans les utilisations industrielles, les régulateurs de température sont employés non seulement pour la climatisation, mais aussi pour contrôler la température des entrepôts dans les installations de fabrication et la température de l’eau et des produits chimiques utilisés dans le processus de fabrication. Les régulateurs de température à grande échelle sont utilisés pour contrôler la température de combustion dans les usines d’incinération des déchets et dans les fours utilisés pour la cuisson de céramiques.

Principe des régulateurs de température

Les thermostats (régulateurs de température mécaniques) sont composés d’un bilame et d’un contact électrique. Le bimétal utilise la propriété du métal de se dilater en réponse aux changements de température. Deux métaux ayant des taux de dilatation différents sont laminés ensemble et le bilame se déforme lorsque la température change, ce qui permet d’activer et de désactiver les contacts électriques.

Un régulateur de température électronique est un composant du système de contrôle, associé à un capteur de température qui détecte la température de l’objet contrôlé et à un actionneur qui commande le chauffage pour contrôler la température. La sortie du capteur de température est comparée à la température définie dans le régulateur de température et des commandes sont émises vers l’unité de contrôle afin d’éliminer la différence entre les deux.

Les capteurs de température peuvent être par exemple des thermocouples, des thermomètres à résistance de platine et des thermistances. Tous ces capteurs transmettent au régulateur de température des grandeurs physiques telles que la tension ou la résistance électrique, en fonction de la température de l’objet contrôlé. Les régulateurs de température intègrent généralement un système de contrôle par rétroaction. Ce système est nécessaire pour atteindre la température de consigne le plus rapidement possible et pour minimiser les variations de température lorsque la température de l’objet contrôlé change.

Informations complémentaires sur les régulateurs de température

Méthodes de contrôle des régulateurs de température

1. Fonctionnement ON/OFF
Cette commande allume le chauffage lorsque la température de l’objet contrôlé est inférieure à la valeur de consigne et l’éteint lorsque la température est supérieure à la valeur de consigne. La température est contrôlée en augmentant et en diminuant de manière répétée la température à proximité de la valeur cible. Comme le chauffage ne fonctionne qu’avec deux valeurs, 0 % et 100 %, on parle parfois d’un fonctionnement à deux positions. 

2. Mode p (fonctionnement proportionnel)
Afin de réduire la différence entre la valeur mesurée et la valeur cible, la sortie de contrôle est proportionnelle à la taille de la différence entre les deux. Cela signifie que lorsque la différence entre la valeur mesurée et la valeur cible est importante, le contrôle est effectué avec une sortie de contrôle importante, et lorsque la différence entre les deux est faible, le contrôle est effectué avec une sortie faible.

3. Mode I (fonctionnement intégral)
En mode P, la différence entre la valeur mesurée et la valeur cible détermine à elle seule l’ampleur de la sortie, alors qu’en mode I, la sortie dépend de l’ampleur de la différence et du temps écoulé. Même si la différence entre la valeur mesurée et la valeur cible est faible, si cette condition persiste pendant une longue période, la régulation est effectuée avec une sortie plus importante, ce qui permet une régulation plus rapide.

4. Mode D (fonctionnement différentiel)
Le mode D est une opération de contrôle dans laquelle le contrôle est effectué avec une sortie plus élevée lorsqu’il y a un changement soudain de température dû à une perturbation, etc.Il est également appelé opération différentielle car la quantité de contrôle est déterminée en fonction de l’ampleur du changement.

5. Contrôle PID
La régulation PID est une méthode de régulation qui combine les opérations P, I et D décrites jusqu’à présent. Elle peut réagir rapidement et en douceur à la température et aux perturbations.

6. Contrôle PID à deux degrés de liberté
La régulation PID à deux degrés de liberté est une méthode de régulation qui compense les défauts de la régulation PID : dans la régulation PID, si l’accent est mis sur la réponse aux perturbations, la valeur cible devient oscillatoire, tandis que si l’accent est mis sur la valeur cible, il y a un retard dans la régulation en réponse aux perturbations.

Le contrôle PID à deux degrés de liberté peut répondre de manière satisfaisante à la fois aux perturbations et au maintien de la valeur cible.

Qu’est-ce qu’une pompe à vis ?

Une pompe à vis est un type de pompe rotative, également connue sous le nom de pompe volumétrique.

Ce type de pompe rotative transfère le fluide circulant à l’intérieur dans la direction axiale de la vis en faisant tourner la vis à l’intérieur du cylindre.

En fonction du nombre de vis, il existe des pompes à vis à 1 axe, des pompes à vis à 2 axes et des pompes à vis à 3 axes.

Utilisations des pompes à vis

Les pompes à vis peuvent être utilisées pour transporter des liquides de faible à forte viscosité, des liquides contenant des solides et des poudres, tels que les aliments, les cosmétiques, le pétrole brut, les boues, les huiles usées et les liquides résiduaires.

Leur structure relativement simple et leur facilité de nettoyage et d’entretien en sont la raison.

Elles permettent de transporter une grande variété de fluides dans un large éventail d’industries, notamment l’assainissement urbain, le transport maritime, l’industrie alimentaire, le papier et la pâte à papier, l’exploitation minière, le génie civil et la construction, l’industrie chimique, les cosmétiques, la peinture et la fabrication de l’acier.