Radio-commande multi-voies

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1 Projet d électronique N3 - année 2007 Radio-commande multi-voies 1 - Préambule L objectif de ce projet est de mettre en application sur un exemple pratique les connaissances que vous avez acquises cette année durant le cours et les Travaux Pratiques d électronique. Vous aurez à répondre de façon autonome et dans un temps imparti (environ 70 heures réparties sur 8 semaines) au cahier des charges qui vous est donné ci-dessous, en proposant une solution technique que vous devrez réaliser et présenter en fin de projet. Le travail se fait par binômes: même si le sujet est commun pour l ensemble de la promotion, chaque groupe devra présenter une réalisation qui lui est propre. Il vous est également demandé d appliquer une méthodologie de conduite de projet, en établissant notamment un planning prévisionnel qui vous permette d identifier les grandes étapes du travail à mener. Ce planning prévisionnel sera à remettre aux encadrants du projet à l issue de la 1 ère semaine. Il est conseillé de tenir à jour régulièrement la documentation qui accompagne votre réalisation, afin de faciliter la rédaction du rapport final. Celui-ci décrira le système que vous avez conçu et justifiera la solution que vous avez adoptée. Enfin, vous aurez la liberté de commander les composants qui vous semblent nécessaires (sous réserve bien sûr de ne pas dépasser le montant imposé), à condition de suivre une procédure qui permette de connaître à tout moment le montant des dépenses que vous avez engagées. Avant de vous lancer dans la phase de prototypage, prenez soin de valider vos solutions, notamment par le biais de la simulation lorsque c est possible. 2 - Fonction à réaliser L objectif est de réaliser une radio-commande multi-voies, permettant de commander à distance plusieurs fonctions, et qui pourrait être utilisée pour contrôler à distance un véhicule ou un robot. (Les circuits radiofréquence ne sont pas à réaliser dans le cadre du projet: vous utiliserez des modules pré-conçus qui seront mis à votre disposition.) Les actionneurs à commander seront ceux que l on peut trouver sur un véhicule radiocommandé, à savoir: - un moteur à courant continu, fonctionnant sous 12 V, pouvant délivrer une puissance mécanique de l ordre de 6 W, et qui doit être commandé dans les deux directions (correspondant à l avance / recul du véhicule) avec une vitesse variable, - un servo-moteur, fonctionnant sous 5 V (correspondant à la commande des roues directrices),

2 - une sortie tout-ou-rien (correspondant par exemple à la commande des phares du véhicule), qui permettra dans le cas présent d allumer ou éteindre une LED. Ces différents organes seront pilotés à distance à l aide d un boîtier comportant les commandes suivantes: - un joystick 2-axes pour la commande du moteur à courant continu (avance / recul avec commande proportionnelle), et la commande du servo-moteur (droite / gauche avec commande proportionnelle), - un interrupteur pour la commande tout-ou-rien (allumage / extinction de LED) Le schéma synoptique de l ensemble est le suivant. alimentation joystick avant / arrière droite / gauche microcontrôleur ST7LITE émetteur radio 433 ou 868 MHz interrupteur RADIO-COMMANDE alimentation récepteur radio 433 ou 868 MHz microcontrôleur ST7LITE interface moteur courant continu servo-moteur LED RÉCEPTEUR Certains modules du système seront mis à votre disposition. C est notamment le cas des joysticks, de l émetteur et du récepteur radio, ou des moteurs. Ils seront déjà assemblés sur deux

3 cartes séparées (une pour la partie radio-commande, une autre pour la partie réception), et vous devrez connecter votre réalisation sur ces cartes. Vous aurez donc deux circuits à réaliser, et au final, le système complet se présentera sous la forme suivante: carte déjà réalisée carte à réaliser alimentation 5 V acquisition joystick interrupteur émetteur radio connecteur nappe (a) connecteur constitution de la trame à émettre RADIO-COMMANDE (a) : Vcc Gnd Joystick1 Joystick2 interrupteur entrée émetteur carte déjà réalisée carte à réaliser alimentation 12 V moteur à courant continu servo-moteur LED récepteur radio connecteur nappe (b) connecteur pilotage des moteurs décodage de la trame émise (b) : Vcc (x2) Gnd (x2) moteur + (x2) moteur - (x2) commande servo commande LED sortie récepteur RÉCEPTEUR Caractéristiques demandées: - La liaison radio sera assurée par deux modules travaillant dans une gamme de fréquences sans licence (433 ou 868 MHz). L émetteur comporte une entrée qui doit être pilotée par un signal logique: cela permet de moduler la signal émis. Le récepteur comporte une sortie logique qui recopie le signal modulant appliqué sur l émetteur. L information transmise de la radio-commande vers le récepteur est donc une trame envoyée sous forme série, qui doit être mise en forme par le micro-contrôleur côté radiocommande, et décodée par le micro-contrôleur côté récepteur. Le format utilisé pour

4 coder l information n est pas imposé, mais le débit maximum supporté par les modules radio est de 9600 bits/sec. - Le système fonctionnera sans quartz. Les micro-contrôleur seront cadencés par leurs oscillateurs RC internes. Ceux-ci devront être calibrés à 1 MHz +/- 1 %. - Les cartes réalisées dans la cadre du projet seront alimentées par celles sur lesquelles elles viennent se connecter. La radio-commande recevra donc du 5 V via le connecteur. Le récepteur recevra du 12 V. Attention: le micro-contrôleur est un composant 5 V. (Son alimentation ne doit pas être supérieure à 5 V, la tension sur ses entrées ne doit pas être supérieure à 5 V, la tension sur ses sorties ne peut pas être supérieure à 5 V!) - La carte pré-réalisée côté récepteur comportera: une LED avec la cathode connectée à la masse et une résistance en série avec l anode. Elle sera donc allumée avec une tension de 5 V appliquée sur la broche correspondante du connecteur. un interrupteur à 2 positions connecté entre la masse et la broche correspondante du connecteur. un servomoteur 5 V. Il peut donc être directement piloté par le micro-contrôleur. un moteur à courant continu 12 V. Attention: le courant dans le moteur est typiquement compris entre 150 et 850 ma. Il est donc hors de question de l exciter directement avec le microcontrôleur. De plus, la tension à appliquer à ses bornes vaut 12 V, alors que le micro-contrôleur doit être alimenté sous 5 V! Fonctionnalité optionnelle (pour les groupes qui le souhaitent): - Alimentation de la radio-commande à partir d une tension 1,5 V (1 pile)

5 synoptique des cartes déjà réalisées Vcc 5 V Gnd joystick avant / arrière joystick droite / gauche interrupteur émetteur RF entrée émetteur Vcc 12 V (broche 1) Vcc 12 V (broche 2) Gnd (broche 1) Gnd (broche 2) moteur + (broche 1) moteur + (broche 2) moteur moteur - (broche 1) moteur - (broche 2) servo-moteur LED récepteur RF sortie récepteur

6 3 - Programmation des micro-contrôleurs programmation des micro-contrôleurs sur les cartes, par connecteurs HE10 10 broches (fournis) programmes développés en assembleur exclusivement 4 - Circuit imprimé Les divers tests et prototypages pourront se faire sur plaquette d essai. Néanmoins, le montage final devra être réalisé sur circuit imprimé. Chaque groupe pourra faire réaliser un (et un seul!) jeu de circuits (un pour la radio-commande, un pour le récepteur). Ceux-ci devront être en simple face. Les dimensions maximales à respecter seront précisées ultérieurement. La conception sera obligatoirement réalisée sous PROTEL DXP. (Une formation à la réalisation de circuit imprimé sera proposée dans le courant du projet). 5 - Matériel - Budget En début de projet seront fournis pour chaque groupe les composants suivants: 2 micro-contrôleurs ST7LITE30 2 supports à souder pour circuit intégré DIP20 (pour le montage des µc) 2 connecteurs à souder type HE10 10 broches pour la programmation des µc 1 connecteur à souder type HE10 10 broches pour la liaison avec la carte pré-montée de la radio-commande 1 connecteur à souder type HE10 14 broches pour la liaison avec la carte pré-montée du récepteur En complément des composants fournis au départ, chaque groupe a le droit de commander pour 10 de composants. Remarque n 1: Remarque n 2: La commande du moteur à courant continu nécessite la réalisation d une interface de puissance: le montant total des composants qui la composent ne doit pas excéder 5. Pour les résistances et les condensateurs, le prix à considérer sera le suivant: résistances 0,25 W (toutes valeurs): 0,02 condensateurs (toutes valeurs): 0,10 (Même si ces composants ne sont pas commandés auprès d un fournisseur et pris dans la réserve en salle de projet, leur prix devra être pris en compte pour calculer le montant de la commande.) 6 - Commande des composants Les composants seront exclusivement commandés auprès des fournisseurs FARNELL et RADIOSPARES (catalogues disponibles en bibliothèque et salle de projet). Après validation

7 auprès d un moniteur et report de la date et du montant sur votre fiche de suivi de projet, votre commande (utiliser le bon de commande type disponible sur le campus) pourra être passée. Vos composants vous seront alors fournis durant la séance de projet de la semaine suivante. Spécifiez bien sur votre bon de commande la référence fournisseur, et faites attention aux Unités de Vente (UDV) et types de boîtiers (CMS ou non). 7 - Echéances du projet 2 mai: démarrage du projet - fourniture des composants pour chaque groupe 4 mai (18h au plus tard): remise du planning prévisionnel 30 mai (12h au plus tard): remise des fichiers pour la fabrication du circuit imprimé 6 juin: fourniture des circuits imprimés 11 au 13 juin: recette 14 et 15 juin: soutenances 8 - Barème de notation La note finale faisant suite à l évaluation du projet sera attribuée individuellement et sera calculée de la manière suivante: - réalisation technique + rapport: 1/2 - méthodologie + rigueur: 1/4 - soutenance finale (10 mn exposé + 5 mn questions): 1/4

8 FICHE DE SUIVI DE PROJET Noms: - - Numéro de groupe: Principales étapes date signature du moniteur remise du planning prévisionnel test du système a remise du rapport a. performances obtenues à reporter au dos de cette feuille Commandes numéro a date montant (hors taxes) signature du moniteur a. par exemple A3-2 (commande n 2 du groupe A3)

9 Performances obtenues Fonctionnalité globale: oui non Activité du micro-contrôleur: oui non Mise en forme / décodage d une trame: oui non Pilotage de la LED: oui non Pilotage du servo-moteur: oui non Pilotage du moteur à courant continu: oui non Précision de l horloge du micro-contrôleur:... Observations: