Étape 5 - Montage électronique
Nous allons maintenant rentrer dans plus de détails sur la partie mesure et la partie commande moteur.
Alimentation générale
La partie électronique Arduino est alimentée à 5V que ne pouvons pas changer, malheureusement ce n’est pas suffisant pour alimenter les moteurs, il nous faut donc une deuxième source à 18V (tension nominale de la perceuse choisie). Nous avons utilisé des transformateurs de récupération pour n'utiliser que le réseau électrique domestique comme source de départ.
Moteur et Driver
Comme décrit ci-dessus, nous avons dû séparer la partie électronique de la partie puissance car non compatible (le 5V de l’Arduino n’est pas assez puissant pour faire fonctionner le moteur). Pour pouvoir commander les moteurs à notre guise, bi-directionnel et à vitesse variable nous avons choisi d’utiliser un driver de moteur industriel basé sur un pont en H. Pour ceux qui ne sont pas familier avec la commande par PWM (Pulse Width Modulation) de moteur à courant continu, beaucoup de sources sont disponibles pour l’expliquer, il serait bon de faire un bon sur celle-ci avant de continuer à lire. Voici la fiche technique du driver. Il est séparé lui aussi en deux parties, la partie puissance (figure de gauche) permettant de transmettre une tension de contrôle moteur:
- Pin N°1 et 2 sont les bornes d’alimentation de la partie puissance, entre 6V et 27V. Celle-ci sera modifiée puis transmise en fonction de la commande choisie.
- Pin N°2 et 3 sont reliées au moteur de perceuse.
La partie commande qui est relié à l’Arduino, permettant de faire varier la vitesse et le sens de rotation du moteur de perceuse :
- Pin N°1 et 2 permettent de faire varier la vitesse de rotation de la perceuse grâce à une modulation PWM de la tension de sortie.
- Pin N°3 et 4 permettent de choisir le sens de rotation de la perceuse (attention ne pas actionner en même temps)
Pour le câble entre le moteur et le driver, un câble solide et robuste serait intéressant. Car celui-ci est amené à rester dehors sous tous types d’intempéries. Par exemple. Le moteur peut être débranché de la glacière par une prise secteur préalablement installée.
Capteurs (photorésistance)
En sortie du shadow band, un câble (également robuste pour rester dehors) partira pour aller chercher la glacière. Ce câble est composé d’au minimum 3 fils (correspondant au 5V, signal 1 et signal 2). Celui-ci peut-être déconnecté de la glacière grâce à une prise en T.
Une fois que le signal des capteurs est rentré dans la glacière, il doit être traité par un jeu de résistances avant d’être envoyé dans l’Arduino. Pourquoi faire un traitement de signal ?
Une photorésistance est un composant électronique qui a sa résistance qui varie en fonction de l’intensité lumineuse reçue : plus il reçoit une intensité lumineuse élevée plus la résistance est petite. Pour capter les différentes résistances équivalentes que les photodiodes peuvent nous transmettre, nous utilisons différents ponts diviseurs de tensions pour au final capter une tension entre 0 et 5V au bornes d’entrées analogiques de l’Arduino.
L’Arduino va lire ce signal analogique et le numériser en un signal compris entre 0 et 1023 (ce signal est directement lisible). Cependant il faut que ce signal (de 0 à 1023) corresponde bien à des valeurs d’intensités solaires que l’on va recevoir. Hors ce capteur sera utilisé sur des intensités allant de l’ombre à une forte intensité solaire l’été en passant par un soleil caché derrière un voile nuageux, si on considère qu’une seule résistance équivalente, alors l'acquisition numérique sera saturé à 0 ou 1023 dans beaucoup de cas de figure et donc on n’arrivera pas à capter l’ombre. Nous avons donc choisi d’avoir deux modes d’acquisition, un mode “ombre” et un mode “plein soleil”, chacun de ces modes correspond à une résistance équivalente choisie différente(Réq petit pour le mode soleil et Réq grand pour mode ombre) .
NB: on peut penser à ajouter d’autres modes si les conditions d’intensité lumineuses sont encore plus changeantes.
Ainsi il faut réaliser un traitement de signal pour que celui-ci soit exploitable lorsqu’il y a de l’ombre et un soleil d’été. Chaque photorésistance doit donc être couplée à une résistance R1=12 kOhms et une résistance R2=18 kOhms. Le montage est le suivant.
On a donc pour le mode ombre une résistance équivalente de R =12+18 kΩ = 30 kΩ et pour le mode soleil R = 18 - 12 kΩ = 6 kΩ.
Ces deux valeurs de résistance ont été calibrées pour un soleil sous le parallèle 45° Nord (Grenoble) en plein été pour ce type de photorésistance (cf référence matériaux). Si l’on change de photorésistance et d’endroit géographique, la valeur de ces résistances pourrait être amenée à changer.
Télécommande
Comme indiqué dans l’introduction, si le motoréducteur n’est pas débrayable alors il est nécessaire d’avoir une télécommande pour bouger le concentrateur. Sur notre étude,nous avons choisi d’avoir les fonctionnalités suivantes sur la télécommande : mode Manuel , mode Automatique et pour déplacer les concentrateurs à gauche et à droite. On peut penser à beaucoup d’autres fonctionnalités, notamment un bouton d’arrêt d’urgence sur l’alimentation.
Nous avons utilisé des boutons poussoirs pour la commande de direction. Un bouton poussoir est composé de 2 bornes, une connectée à la masse, l’autre sera connectée à un port d’entrée digital de l’Arduino. Nous avons utilisé la méthode sans résistance de PULL_UP pour connecter ces boutons, comme notamment décrit ici.
Nous avons utilisé un interrupteur SPDT pour le contrôle du mode manuel/automatique. Il est composé de 3 bornes : une masse, une 5V et une connectée à une entrée digitale de l’Arduino. Encore une fois beaucoup de sources sont disponibles pour expliquer comment utiliser ces interrupteurs, notammentici.
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