Université de Nice Sophia Antipolis. Projet Arduino. Auteurs : Joévan Ziebel Bertrand Scholtes

Transcription

1 Université de Nice Sophia Antipolis Projet Arduino Auteurs : 29 Mai 2016

2 Table des matières 1 De la théorie à l assemblage 2 2 Fonctionnement de la voiture 5 3 Difficultés rencontrées 5 4 Vision globale du produit 6 1

3 1 De la théorie à l assemblage Avant de commencer à monter notre voiture, il était évident que nous devions définir clairement les spécificités de celle ci. Il fallait rester rationnel dans le nombre d options que nous allions proposer. Nous voulions réaliser un produit qui fonctionne parfaitement. Notre objectif était de rendre la voiture télécommandable, mobile (alimentée grâce à une batterie), de proposer un détecteur d obstacle et de chute (avec le principe d écholocalisation). Dans cette optique, nous avons décidé d utiliser une connectivité Bluetooth pour commander la voiture à distance. Une puce wifi étant très chère (environ 150 euros), nous nous sommes contenté d un périphérique Bluetooth pour effectuer nos tests. Ce choix s avère être pertinent dans le sens où la portée de ce périphérique est amplement suffisante pour commander notre voiture. De plus, le Bluetooth a le mérite d être moins énergivore que le wifi. Figure 1 Périphérique Bluetooh Dans un second temps, nous devions réaliser un détecteur d obstacle et de chute. Pour cela, nous avons utilisé deux émetteurs/récepteurs à ultrasons qui nous ont été fournis. Grâce à ces composants nous arrivons estimer des distances de 10 cm à environ 3m, de manière relativement fiable. En plaçant le premier sur le châssis et en le dirigeant vers l avant, nous pouvons récupérer la distance entre la voiture et un éventuel obstacle. 2

4 Si l obstacle est à une distance inférieure ou égale à 20 cm, la voiture fait un demi tour automatiquement. Figure 2 Capteur à ultrasons Orienté vers le bas à l arrière de notre voiture, le second capteur devait fonctionner en inverse. Si la distance mesurée par le capteur était supérieure à 10 cm (distance sol/capteur) alors la voiture faisait demi tour. Sauf que dans ce cas, ce capteur montra très rapidement ses limites. La mauvaise réflexion des ondes sur le sol engendrait trop d erreurs. Nous avons donc préféré renoncer au détecteur de chute. Un capteur de distance laser aurait été plus adapté pour réaliser cette fonction. Après étude des différents châssis proposés par l établissement, nous en avons choisi un possédant quatre roues et quatre moteurs. Nous pensions n en alimenter que deux au départ. Mais après plusieurs essais, nous avons vite compris que nous devions alimenter les quatre. En effet, en alimentant seulement les roues avant, la voiture patinait. Nous n avions alors pas d autre choix que d alimenter toutes les roues. Chaque moteur a besoin d un courant de 50mA pour fonctionner. Une batterie d intensité de 300 mah était donc un minimum pour réaliser notre projet. La tension optimale à appliquer pour faire tourner les roues est de 12V, mais une batterie de 9V convient parfaitement pour réaliser des essais avec la voiture. C est d ailleurs ce que nous avons utilisé quand nous n avions pas encore de batterie. Nous avons choisi une batterie 11,3V/ 2200mAh qui permet d utiliser en théorie la voiture pendant une dizaine d heures. 3

5 Bien entendu, si ce modèle venait à être commercialisé, une batterie bien moins puissante serait à privilégier afin de réduire au maximum les coûts de production et de miniaturiser la voiture. Pour alimenter notre carte Arduino, nous avons fait le choix d utiliser une batterie nomade avec un port micro USB (batterie externe de téléphone portable). Figure 3 Batterie externe utilisée pour alimenter l Arduino Enfin, il nous fallait un composant permettant de contrôler les moteurs : le pont en H. Nous avons utilisé le composant L293D qui dispose de 2 ponts. Cela a été très pratique dans notre cas, puisqu il nous a fallu alimenter le coté gauche de la voiture avec le premier pont en H et l autre côté avec le second. Grâce à ce composant, il est tout a fait possible de faire tourner les roues gauches et droites de la voiture dans des sens identiques ou différents. Ça n aurait pas été possible avec un seul pont en H. Figure 4 Schéma du L293D et états logiques à appliquer pour le commander Grâce aux deux figures ci-dessus, nous avons pu intégrer sans difficulté le L293D à notre système. 4

6 2 Fonctionnement de la voiture La manipulation de la voiture s effectue via bluetooth. Des chiffres que notre programme est capable d interpréter sont envoyés depuis l application Bluetooth Electronics. La commande Avancer correspond à l envoi de la donnée 3, Reculer correspond à 1, Tourner à Droite correspond à 2 et Tourner à Gauche correspond à 4. Enfin pour effectuer un Demi-Tour, un 5 est envoyé. Figure 5 Capture d écran sur l application Bluetooth Electronics Notre code Arduino a été conçu pour faire avancer la voiture pendant 100 ms à chaque réception de commande. Il faut donc paramétrer l application de sorte que lorsqu on reste appuyé sur un bouton en continu, les envois de commandes se fassent toutes les 100 ms. La carte Arduino et l application étant synchronisées avec un même delay, la conduite est fluide et très précise. Pour avertir l utilisateur du comportement de la voiture, 3 diodes sont disposées sur le châssis. Une diode verte est allumée quand la voiture est prête à recevoir les commandes. Une diode orange s allume lorsqu on effectue un demi-tour commandé. Enfin, une diode rouge s allume lorsque la voiture est en mode automatique (c està-dire qu elle fait demi-tour toute seule lorsqu elle détecte un obstacle). 3 Difficultés rencontrées Le grand nombre de petits câbles que nous avons utilisé pour réaliser notre projet a été notre principale source de problèmes. En effet, aucune soudure n ayant été faite, 5

7 la voiture tombait très souvent en panne à cause de câbles qui se débranchaient ou encore à cause de faux contacts entre les fils à moitié dénudés. Une solution à ces problèmes aurait été de concevoir la partie électronique sur un circuit imprimé. Nous avons eu à faire face aux limites d un composant : l émetteur/récepteur à ultrasons. Dans le cadre de la réalisation du détecteur d obstacle, le composant était approprié. Mais pour le détecteur de chute, ce n a pas été aussi simple. La mise en mouvement de la voiture occasionnait des vibrations du châssis qui perturbaient le bon fonctionnement du capteur à ultrasons. Les données de distance étaient vraiment aléatoires et on ne pouvait donc pas proposer la fonction anti-chute prévue initialement avec ce capteur. 4 Vision globale du produit Le produit que nous avons réalisé est à la hauteur de ce que nous espérions. Bien que nous ayons dû renoncer au détecteur de chute, la voiture fonctionne très bien. Il serait intéressant d utiliser un capteur laser pour réaliser l anti-chute. Ce dernier étant moins sensible aux vibrations, et étant plus précis, il est selon nous, le composant idéal pour réaliser cette fonction. Ce projet nous a permis de réaliser pour la première fois un système complet par nous même. Il nous a fallu mettre en commun les connaissances que nous avons acquises pendant ces deux années dans un seul et même produit. Nous avons appris à mieux gérer les problèmes de réalisations et à trouver des solutions durables (isoler les pièces métalliques susceptibles d entrer en contact avec des câbles... ). Figure 6 Assemblage final 6

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