Composants

Le module de contrôle pneumatique (PCM) est utilisé pour contrôler le compresseur, les électrovannes, l’interrupteur à pression. L’interrupteur à pression et le compresseur ont des ports de connexion identifiés sur le PCM. Le module peut accommoder 8 électrovannes simples ou 4 électrovannes doubles de 12 ou 24 volts, mais pas les deux.
Le module est contrôlé par le roboRIO auquel il est connecté via le bus CAN.
Réf: Module de commande pneumatique (PCM)

Le compresseur est la source d’air comprimé dans un système pneumatique.
Il génère une pression de 120 livres par pouce carré, ou PSI. Il est possible d’utiliser différents modèles de compresseur, mais il ne peut pas dépasser un débit de 1,10 pied-cubique par minute, ou CFM. Le compresseur se branche directement au module de contrôle pneumatique (PCM).

On ne doit jamais utiliser le compresseur pour générer un vide. 
Le compresseur peut ne pas être installé physiquement sur le robot, mais son fonctionnement doit être contrôlé par le robot. Ceci veut dire qu’une équipe peut sauver un peu de poids sur le robot en gardant le compresseur hors du robot (si permis), mais toutes les règles concernant la pneumatique doivent néanmoins être suivies.

Une soupape de sécurité, ou de décharge, est obligatoire. Elle est doit être liée au compresseur avec des raccords en laiton. La soupape est rattachée en utilisant l’écrou du bas, et calibrée en utilisant l’écrou de haut. Elle est fournie et réglée à 120 PSI. Si la pression du système dépasse cette pression, la soupape laissera échapper lentement l’air jusqu’au rétablissement de la pression.
Avec un compresseur non embarqué, une soupape est installée directement sur le compresseur et une autre sur le robot.

Un réservoir pneumatique sert à emmagasiner l’air comprimé sur le robot. Différents modèles et tailles existent, soit en métal ou en plastique. En fonction des règles en vigueur, plus d’un réservoir peut être installé. Il est suggéré de remplir le ou les réservoirs avant chaque match, comme ça le compresseur n’aura pas à démarrer en début de match, prenant l’énergie d’autres mécanismes. La pression de réserve emmagasinée ne dépasse pas 120 psi.

L’interrupteur à pression détecte la pression haute dans le système pneumatique et avertit l’automate s’il faut allumer (<95 psi) ou éteindre le compresseur (>115 psi). Ce n’est pas un capteur car il ne fournit pas d’information quantitative sur la pression du système. Il est possible de calibrer l’interrupteur à une certaine pression avec une petite vis qui se trouve sur son côté.
Le pressostat est connecté aux bornes appropriées du module de contrôle pneumatique PCM.
Il existe des pressostat numériques et analogiques; vérifiez les requis de votre module de contrôle.

Les jauges indiquent la pression d’air. 
Il faut en avoir une sur le côté haute pression (réserve) et une du côté basse pression (service, <60 psi) du système pneumatique. 
Elles doivent être facilement visibles.

Le régulateur divise les côtés haute pression (réserve) et basse pression (service).
Il est ajustable. Il doit être installé en amont de tout élément actif.
Il sert à limiter la pression dans les solénoïdes et cylindres à 60 PSI, laissant échapper toute pression de fonctionnement supérieure à la pression souhaitée.
Il y a quatre ports sur un régulateur. La sortie est indiquée par une flèche. L’entrée est en face de la sortie. Deux autres ports, sur les côtés, sont habituellement utilisés pour des jauges. Il faut connecter quelque chose sur chaque port. Donc, si une jauge n’est pas branchée directement au régulateur, on doit visser des bouchons sur les côtés. Pour utiliser des cylindres à différentes pressions, on peut utiliser un ou des régulateurs secondaires afin de réduire la pression davantage.  Les régulateurs secondaires doivent être branchés en série avec le régulateur primaire.

La valve d’évacuation est utilisée pour évacuer manuellement toute la pression d’air du système pneumatique. Il est parfois utile de l’actionner, à la fin d’un match, pour relâcher une pince ou un autre mécanisme pneumatique. La vanne d’évacuation est obligatoire et elle peut être branchée sur le robot du côté haute ou basse pression.

Solénoïde simple action

Solénoïde double action

Un solénoïde simple a une position initiale au repos. Lorsque alimenté, il change de position dû à la pression. Quand le courant est coupé, il revient à sa position initiale.

Les solénoïdes doubles n’ont pas de position de repos. Quand un des solénoïdes reçoit une impulsion, le piston s’active dans une direction. Le solénoïde et le piston restent dans cet état même si l’alimentation est coupée, et ils le resteront jusqu’à ce que l’autre côté de la vanne soit alimenté.
Chaque côté d’une vanne double doit être connecté au module de contrôle pneumatique PCM. 

Si permis et si le système pneumatique requiert plusieurs électrovannes, un distributeur monobloc permet de centraliser tous les solénoïdes.
Ceci concentre le filage et facilite le branchement au PCM. Par contre, si les vérins sont dispersés à plusieurs endroits du robot, ce système nécessitera beaucoup de tuyauterie.

Les vérins sont les pièces qui engendrent le mouvement – rectiligne – dans un système pneumatique.
Pour sélectionner un vérin, il faut déterminer sa longueur (ou la course du piston) et son diamètre (ou l’alésage). L’alésage est basé sur la force requise. Un alésage plus large aura plus de force, mais utilisera plus d’air. 
Une course plus longue aura plus de portée mais utilisera aussi plus d’air.

Pour calculer la force d’un cylindre, multipliez la pression de service par l’aire intérieure.  Un piston de deux pouces de diamètre avec une pression de 60 PSI génère donc une force de 188 livres en extension.  La force est légèrement réduite en rétraction, car l’aire efficace est diminuée à cause de la tige du piston.

Beaucoup de types de vérin existent:

De plus, selon le vérin, il est possible de l’attacher par l’avant ou par l’arrière.
Comme il est difficile de trouver des écrous et des rondelles de blocage assez grands pour les vérins pneumatiques, il est important de vous assurer qu’ils soient bien vissés. 
Vous pouvez aussi utiliser un adhésif frein-filet pour éviter qu’ils ne se dévissent.
Assurez vous que la tige du piston est bien protégée, et qu’il n’y a aucun risque de déformation.

Pour minimiser les fuites d’air, mettez du ruban téflon sur les filets des raccords. Cependant, il faut éviter d’en mettre sur les deux premiers filets, car il pourrait se détacher et bloquer une valve. 
Des raccords viennent parfois avec du téflon préinstallé sur les filets.  Si c’est le cas, il n’est pas nécessaire d’en mettre.

Utilisez des tubes réglementaires en terme de diamètre. Prenez soin de bien couper les extrémités à angle droit pour prévenir des fuites. Les tubes sont faciles à installer dans les raccords. 
Poussez le tube jusqu’à ce qu’il touche le fond du raccord, puis tirez dessus. Pour l’enlever, poussez sur l’anneau autour du raccord et tirez sur le tube.

Pour connaître la position d’un piston dans un cylindre, on peut utiliser un capteur à lame magnétique.
Le capteur s’attache à l’extérieur du vérin.  Le piston doit bien sûr être magnétique.

Si on veut contrôler la vitesse d’un vérin en gardant sa force constante, on peut utiliser un régulateur de débit. Normalement, le régulateur stabilise le débit d’air qui sort du cylindre, et n’affecte pas l’air qui entre.