IMA5 2019/2020 P05

Présentation générale

• Nom du projet : Étude d'un système mécatronique piloté par Arduino
• Membre du projet : Hugo Delbroucq
• Superviseurs du projet : Mr Florian Chevalier
• Résumé :À partir d'un assortiment robotique comprenant un motoréducteur et différentes roues et engrenages, le but de ce projet est de proposer un moyen de contrôler le fonctionnement d'un système mécatronique comme un véhicule électrique. Le travail consiste à piloter le moteur électrique à partir d'un Arduino en régulant par exemple la vitesse, à partir d'une consigne et des données des différents capteurs du système. Le développement d'un banc de test contrôlé de manière indépendante, avec mesure de vitesse et contrôle du couple appliqué sur les roues du véhicule permettra d'en évaluer complètement les performances.

Objectifs

Le but de ce projet est de proposer une méthode à travers un banc de caractérisation afin d'identifier les différentes propriétés électriques et mécaniques d'un système mécatronique. Ce projet va se dérouler en effectuant les étapes suivantes :

• Concevoir le système mécatronique avec le matériel fournit par l'encadrant
• Concevoir le banc de caractérisation
• Analyser les différentes valeurs obtenues du système
• Proposer différents modes de contrôle de ce véhicule et les implémenter à l'aide d'une carte arduino

Les objectifs suivants sont pour le moment secondaires et à effectuer une fois la liste des tâches si dessus réalisées :

• Faire une carte de type PCB afin de contrôler le véhicule au lieu d'utiliser une carte arduino
• Ajouter une alimentation de type panneau solaire et définir un mode d'utilisation énergétique, puis ajouter ce mode dans la carte de commande.

Préparation du projet

Choix techniques : matériel et logiciel

Matériel à disposition :
Description	Fournisseur	Nombre	Lien	Photo
Assortiment robotique 917D14	GoTronic	1	assortiment robotic
Carte de puissance	GoTronic	1
Board Arduino	GoTronic	1
BreadBoard		1
Câbles Dupont		30
Cellule Solaire	GoTronic	1	[1]

Matériel nécessaire au projet
Description	Fournisseur	Nombre	Prix	Numéro Fabricant	Lien externe
Contrôleur moteur	Mouser	1		L293B	[2]
ATMEGA328P-AU					[https://]
Quartz 16MHz	Farnell	1		2308720	[3]
header 1*5	Mouser	1		CES-105-01-TS	[4]
pin header 2x3 icsp	Mouser	1			[5]
pin header 1x2 alim		1			[6]
Quartz 16MHz					[https://]
Quartz 16MHz					[https://]

Réalisation du Projet

Feuille d'heures

Tâche	Heures S1	Heures S2	Heures S3	Heures S4	Heures S5	Heures S6	Heures S7	Heures S8	Heures S9	Heures S10	Heures S11	Heures S12	Heures S13	Total
Rédaction du wiki
Prise en main du sujet
Commande de matériel
Documentation
Rédaction de schémas
Tests
Carte
Total

Introduction

Semaine 1

Identification du moteur présent dans le kit

D'après la datasheet le moteur que nous allons utiliser est un moteur à courant continu avec un mode opérationnel allant de 1.5V à 3V (0.2A à 0.8A) La table de réduction suivante est donnée en fonction de différents rapports de réduction :

Table de réduction (tour par min) :
Rapport de réduction	1,5V	3V
4 : 1	1850	3700
16 : 1	462	925
64 : 1	115	231
256 : 1	29	57
1024 : 1	7	14
4096 : 1	2	4

Néanmoins, on peut lire sur le site GoTronic les caractéristiques suivantes :11700 tour/min pour un rapport de 1 : 1 (contrairement à ce que laisse supposer la table de réduction fournie avec le kit) (lien du moteur) Il faudra donc vérifier ses caractéristiques. Afin de vérifier cette table, nous allons maintenant coupler (avec un rapport de réduction 1 : 1 une roue à ce moteur. Cette méthode pourra être ensuite réutilisé pour la création du banc de caractérisation. 3 méthodes sont possibles dans l’immédiat :

• 1. Calculer le rayon de la roue puis calculer la distance parcourue par celle ci en une minute afin de retrouver par calcul le nombre de tour en une minute(nécessite de l'espace)
• 2. Utiliser un marqueur sur la roue et compter manuellement le nombre de tours par minutes (Plus simple mais moins précis)
• 3. Utiliser un stroboscope, lorsque la roue paraîtra immobile, la fréquence du stroboscope et la fréquence de rotation de la roue seront alors en correspondance, ce qui permettra de calculer le nombre de tours par min de la roue (solution optimale)

Détermination des paramètres du système à étudier

Nous allons maintenant retourner sur l'étape principale de notre sujet, établir la méthode de caractérisation. Afin de réaliser le banc de caractérisation, il est nécessaire de définir les différentes caractéristiques à caractériser.

Semaine 2

Cette semaine a pour objectifs de réaliser le plan de travail pour les prochains mois ainsi que la commande de matériel. La séparation des tâches sera présente en début du wiki.

Carte de commande

Pour rappel, le système à piloter et à tester est un véhicule électrique à 4 roues. Le moteur est un moteur à courant continu (MCC). Afin de pouvoir faire la commande des composants, j'ai réalisé un schéma rapide de la potentielle carte qui aura surement plusieurs modifications au fil des prochaines semaines. Fichier:IMA5P4A1920 V1.pdf/ Schéma de montage Il restera notamment à prendre en compte les composants actifs dans la liste de matériel pour la possible recharge de la batterie à l'aide d'une cellule photovoltaïque.

Documentation

• Carte de contrôle avec arduino
• Carte de contrôle avec réversibilité de tension