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L’électronique de contrôle

Visite rapide de la passerelle

mardi 11 décembre 2007, par Eric P.

A présent que la plate-forme navigue, nous allons nous intéresser à l’électronique qui va contrôler tout cela.

 Le cahier des charges

- pilotage depuis le rivage au moyen d’une liaison radio numérique bi-directionnelle
- contrôle proportionnel des 2 moteurs de propulsion
- contrôle proportionnel du moteur du treuil, avec indication de la longueur de câble déroulé et sécurités de fin de course
- surveillance du niveau de charge des batteries propulsion et logique
- surveillance de température des moteurs de propulsion
- contrôle de 8 sorties sur relais
- acquisition de mesures via 6 entrées analogiques en surface (directement sur la plate-forme) et 4 entrées analogiques depuis une sonde envoyée au fond
- acquisition de la position du radeau par GPS
- acquisition du cap du radeau par compas numérique

Le poste de contrôle à terre est un simple PC portable, équipé d’un joystick pour le pilotage de la plateforme. Le poste de contrôleur remplit également la fonction d’enregistreur de données.

 Les principaux constituants

La centrale de contrôle est réalisée autour d’un micro-contrôleur ATMEL (on ne change pas une équipe qui gagne) ATMega128. Il présente l’avantage de disposer entre autres de deux USARTs et de l’I2C, de proposer une confortable RAM de 4K et une non moins confortable Flash de 128k.

En fait la raison du choix de ce modèle tient à la présence des 2 USARTs, car nous avons besoin de 2 liaisons série :
- pour la liaison RF avec le poste de contrôle
- pour le GPS

On aurait pu réaliser le deuxième USART en soft, mais c’est quand même plus confortable comme cela.

De plus, vu la profusion d’I/O nécessaires, les capacités de l’ATMega128 ne seront pas de trop. Il suffit de reprendre la liste des fonctionnalités énumérées dans le cahier des charges pour le vérifier.

De toute manière, on trouve actuellement des modules tout fait avec quartz et tutti quanti pour une bouchée de pain. En l’occurrence, nous avons choisi l’ET AVR STAMP, disponible chez Futurlec pour $19.90. Au cours de l’Euro, il ne faut pas s’en priver, même s’il faut ajouter quelques frais de port et de douane. Le module est de fabrication très soignée, et reste très compact malgré le fait qu’il offre un accès intégral à toutes les I/O du contrôleur.

Le GPS n’est pas encore choisi à ce jour, mais ce sera un module à base de puce SIRF III pour les performances, avec liaison série vers le MCU, et une antenne active déportée pour maximiser la qualité de réception (n’oublions pas qu’étant très près de l’eau, les conditions ne sont pas les plus favorables). Pour le moment, l’ET312 disponible chez Lextronic a nos faveurs sur le plan technique.
(màj du 30/10/08 : voir le post-scriptum pour les dernières évolutions en matière de choix du GPS)

Le compas numérique est un CMP03 disponible chez plusieurs revendeurs, dont Lextronic par exemple. Plusieurs types de connexion peuvent être utilisés, mais nous avons opté pour l’I2C.

Le modem radio est un module OEM TinyOne Pro de chez One-RF (rachetée depuis par la société Telit [1]). Il présente pas mal d’avantages, dont une portée très confortable (4000m en champ libre pour 500mW de puissance) et également le fait que l’un des ses concepteurs n’est autre que notre ami Gilles, joyeux POBOTien.

Le contrôle des différents moteurs est réalisé par des variateurs de modélisme (ESC), reliés par opto-coupleurs au MCU par sécurité. Au chapitre de l’opto-couplage, notons aussi celui de la mesure de la tension des batteries de propulsion, mettant en oeuvre un opto-coupleur analogique AVAGO. Cette disposition permet une totale isolation galvanique masse comprise entre les circuits logiques et les circuits puissance, afin d’éviter des remontées de parasites pouvant perturber le bon fonctionnement de l’ensemble.

Enfin, deux bus I2C sont de la partie :
- un bus local directement connecté eu device intégré du MCU, et utilisé pour la liaison du compas numérique comme déjà mentionné
- un bus I2C "fond" pour les capteurs immergés, relié au MCU via un bus extender PCF82B715 afin de pouvoir disposer d’une confortable longueur de câble. A l’autre extrémité de ce bus "fond", sera connecté (via un deuxième extender) un convertisseur A/D I2C (PCF8591) pour les 4 sondes immergées.

Vous trouverez plus de détails dans l’article décrivant la carte principale ainsi que dans celui qui montre le tout en coffret.


[30/10/08] Nous n’avons finalement pas utilisé le modèle de GPS présenté ici car nous avons eu l’opportunité de disposer d’un GARMIN 35 (GPS souris destiné à des applications de suivi de flottes de véhicules) à des conditions défiant toute concurrence.

En effet, la société EasyRobotics a trouvé notre projet très intéressant et nous en a gracieusement offert un. Encore merci Nicolas pour ton soutien.


[1cf cet avis

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