INF 211 Détection et mesure d obstacle par infrarouge Bilan des Informations Collectées BOIVIN Grégoire DRAME Yakhoub FAU Simon TROCME Benoit
Introduction Que ce soient les capteurs de distance, de lumière ou encore de pression, ces composants électroniques se sont faits une place dans notre vie quotidienne. Nous comptons de nos jours sur la mesure de distance pour créer, par exemple, des voitures dans lesquelles nous sommes plus en sécurité : une application directe des systèmes embarqués. Ces capteurs sont aussi utilisés dans les sèche-mains, les témoins de recul, chasse d eau automatique... Ils sont très petits et peu chers, et la valeur retournée est relativement précise. De plus on peut les connecter directement à un microcontrôleur. Ce sujet nous offre une première approche de ce type de projet, sur les lesquels les ingénieurs en électronique se penchent actuellement. Analyse du sujet : «Détection et mesure d obstacle par infrarouge» : Il nous faudra un composant qui permet de détecter un obstacle, et surtout de donner une distance l en séparant. Généralités sur les rayonnements infrarouges Au-delà du rouge, se situe une zone du spectre électromagnétique dont les longueurs d ondes sont comprises entre 700 et 1 000 000 nm. Ces ondes portent le nom d infrarouge. Le nom signifie «en deçà du rouge» du latin infra : «en deçà de», car l'infrarouge est une onde électromagnétique de fréquence inférieure à celle de la lumière rouge (et donc de longueur d'onde supérieure à celle du rouge s arrêtant à 700nm). L'infrarouge est subdivisé en l IR proche (PIR : de 0,78 µm à 1,4 µm), l IR moyen (MIR : de 1,4 à 3 µm) et l IR lointain (de 3 µm à 1000 µm). Ils sont également utilisés
dans la commande à distance, préférés aux ondes radios car ils n interfèrent pas avec d autres signaux électromagnétiques. Ils sont très utilisés dans le domaine de la robotique ou dans les appareils nécessitant des transmissions de données à courte distance sans obstacle. Capteurs Sharp Nous nous sommes tournés vers l ECEborg qui nous a indiqué les «capteurs Sharp», ce sont des capteurs de proximité fonctionnant avec des ondes infrarouges. Après des recherches sur Internet pour consulter la datasheet (document technique fourni par le constructeur), nous avons trouvé le mode de fonctionnement des capteurs Sharp ainsi que la façon de traiter les données que renvoie le capteur : Une led infrarouge émet un signal lumineux modulé dans une plage de fréquence autour de 40 khz, ce qui permet d éviter les perturbations dues à la lumière visible. Le signal lumineux est réfléchi par l obstacle, selon les lois de l optique, et un récepteur infrarouge récupère ce signal réfléchi, ce dernier le convertit en une tension proportionnelle à son intensité lumineuse. Il existe deux types de capteurs Sharp analogiques (qui renvoient une tension entre 0 et 3V) selon la distance de détection : le GP2D120 qui permet une détection entre 4 et 30 cm et le GP2Y0A02YK qui permet de déterminer la distance d un objet entre 20 et 150 cm. Nous avons eu comme idée de faire une sorte de tourelle radar composée d un pylône comportant 2 à 3 capteurs Sharp et d un moteur permettant la rotation de l ensemble. Moteur pas-à-pas Un problème s est alors posé : en effet nous avons pour but de retranscrire sur ordinateur les obstacles ainsi que leur distance. Pour cela nous avons besoin de savoir dans quelle direction pointe le faisceau du capteur, il nous faut donc avoir un angle de rotation du moteur. La solution d un moteur qui permettrait d avoir l angle de la tourelle était un servomoteur, malheureusement ce type de moteur ne permet pas de faire un tour à 360 et surtout de tourner indéfiniment. Heureusement, les moteurs pas-à-pas se sont révélés adaptés, ces moteurs tournent pas par pas, un pas allant d environ 6 à 1 selon le nombre de pas du moteur. Ce type de moteur nécessite un double pont en H qui permet d inverser le courant dans les deux bobines qui composent le moteur et permettant à celui-ci de tourner.
La bobine gauche est alimentée, elle est polarisée en Sud. L autre bobine n est pas alimentée et n est donc pas polarisée. La bobine du bas est alimentée, elle est polarisée en Nord. Le moteur tourne d un pas. L autre bobine n est pas alimentée et n est donc pas polarisée. La bobine gauche est alimentée, elle est polarisée en Nord. Le moteur tourne d un pas. L autre bobine n est pas alimentée et n est donc pas polarisée. La bobine gauche est alimentée, elle est polarisée en Nord. Le moteur tourne d un pas. L autre bobine n est pas alimentée et n est donc pas polarisée. Le microcontrôleur Pour contrôler le moteur, recevoir les données des capteurs Sharp et envoyer les données à un PC, il nous faut un microcontrôleur, qui réalisera un prétraitement des données et les enverra par liaison Série ou USB. Celui-ci sera un PIC de Microchip. Partie logicielle Nous souhaitons afficher les données des capteurs sous forme d un écran radar sur un PC. Pour cela le pic enverra l angle du moteur ainsi que les distances des obstacles qu il détecte. Pour réaliser l interface nous utiliserons GTK, bien que cela soit de l évènementiel nous avons trouvé une méthode permettant de traiter un flux continu de données. Pour la liaison série, Windows gère cette interface en C, contrairement à l USB où nous aurons besoin d une bibliothèque annexe.
Problématique : Voici le diagramme que nous en déduisons et qui représente ce que nous aurons à faire.
Bibliographie Datasheets des composants Cours GTK Ing 2 Cours d électronique http://fribotte.free.fr/ http://www.astro-carl.com/ http://forums.futura-sciences.com/electronique http://www.pobot.org/ http://www.microchip.com/ http://en.wikipedia.org/ http://fr.wikipedia.org/ http://col2000.free.fr http://www.vieartificielle.com http://www.sharpmeg.com/ http://ancrobot.free.fr/ http://www.gtk.org/ http://www.developpez.com/