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Embedded Systems & AI (M115-122) Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué Approfondir vous connaissances sur les capteurs & les Actionneur dans un SE Définition et le rôle des capteurs & des Acti...

Embedded Systems & AI (M115-122) Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué Approfondir vous connaissances sur les capteurs & les Actionneur dans un SE Définition et le rôle des capteurs & des Actionneur Types généraux des capteurs & des Actionneur Principe de fonctionnement Les capteurs & des Actionneur couramment utilisés Capteurs Actionneurs 2024 / 2025 94  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 1. Introduction aux capteurs ▪ Que ce soit dans l’industrie, la recherche scientifique, les services, les loisirs, le sport … il est utile de mesurer ou contrôler des grandeurs physiques comme la force, la température, la vitesse, la position, la luminosité, le bruit,… pour cela nous avons besoin des capteurs ▪ Les capteurs jouent un rôle essentiel dans la collecte de données environnementales, permettant ainsi aux systèmes de contrôle de fonctionner de manière optimale. Signale Signale Signale Signale sonore électrique Lumineuse électrique 2024 / 2025 95  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 2. Définition et le rôle des capteurs ▪ Un capteur est un dispositif d’entrée qui fournit un signal en fonction d'une quantité physique mesuré (température, lumière, etc.). ▪ c'est un dispositif qui convertit des signaux d'un domaine d'énergie à un domaine électrique ou autre forme exploitable par un système embarqué. 2024 / 2025 96  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 3. Importance des capteurs dans un SE ▼ Éléments capables de détecter des changements dans l'environnement. ▼ Convertissent des grandeurs physiques (température, pression, lumière) en signaux électriques. ▼ Utilisés dans une variété d'applications industrielles et domestiques. ▼ Fondamentaux pour l'automatisation et le contrôle des systèmes numériques. 2024 / 2025 97  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 4. Types généraux de capteurs Passifs et Actifs ▪ Capteur passif ne nécessitent aucun signal d'alimentation externe Capteurs ▼ Exemples : accéléromètre, capteur d'humidité du sol, et capteur de température … Analogiques et Numériques ▪ Capteur actif nécessitent un signal d'excitation externe ou un signal d'alimentation ▼ Exemples : radar, sondeur et altimètre laser Scalaires et Vectoriels 2024 / 2025 98  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 4. Types généraux de capteurs ▪ Capteur analogique La réponse ou la sortie du capteur est Passifs et une fonction continue de son paramètre d'entrée. Actifs Produise un signal de sortie continu en fonction de la quantité mesurée. Capteurs ▼ Exemples : capteur de température, LDR, capteur de pression analogique … Analogiques et Numériques ▪ Capteur numérique Réponses de nature binaire Conçu pour surmonter les inconvénients des capteurs analogiques En plus du capteur analogique, il comprend également des composants électroniques Scalaires et supplémentaires pour la conversion en bits Vectoriels ▼ Exemples : capteur infrarouge passif (PIR) et capteur de température numérique (DS1620) 2024 / 2025 99  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 4. Types généraux de capteurs ▪ Capteur scalaire La réponse du capteur est une fonction Passifs et de la magnitude du paramètre d'entrée Non affecté par la Actifs direction du paramètre d'entrée Capteurs ▼ Exemples : capteurs de température, de gaz, de contrainte, de couleur et de fumée Analogiques et Numériques ▪ Capteur vectoriel La réponse du capteur dépend de la magnitude, de la direction et de l'orientation du paramètre d'entrée ▼ Exemples : accéléromètre, gyroscope, champ Scalaires et magnétique et capteurs de détection de Vectoriels mouvement 2024 / 2025 100  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 5. Principes de fonctionnement des capteurs ▪ Fonctionnement d’un capteur est basé sur l’un ou plusieurs principes physiques tels que la résistance, la capacitance ou l’inductance Indication 2 1 2 Grandeur Indication 1 Grandeur physique à mesurer 2024 / 2025 101  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 5. Principes de fonctionnement des capteurs ▪ Le principe de fonctionnement d’un capteur repose sur sa capacité à convertir une grandeur physique (comme la température, la lumière, la pression, etc.) en un signal exploitable par un système électronique, comme une tension électrique. ▪ Les capteurs se basent sur le phénomène physique qu’ils mesurent, qui peut être : ▼ Chimique (réaction à un gaz). ▼ Mécanique (changement de position ou de pression). ▼ Optique (intensité lumineuse). ▼ Thermique (changement de température). ▪ L'élément sensible du capteur réagit à ce phénomène et convertit cette réaction en un signal électrique. 2024 / 2025 102  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 5. Principes de fonctionnement des capteurs ▪ Le principe de fonctionnement d’un capteur repose sur sa capacité à convertir une grandeur physique (comme la température, la lumière, la pression, etc.) en un signal exploitable par un système électronique, comme une tension électrique. 1 5 2 3 4 Élément sensible Conversion Filtré ou amplifier Le signal conditionné Grandeur physique: Agir à la grandeur Convertir à un signal Le signal est est envoyé au Température, physique électrique (tension, souvent faible ou microcontrôleur (Arduino) lumière, courant, etc …) bruité pression … 2024 / 2025 103 5. Principes de fonctionnement des capteurs Les Capteurs couramment utilisés dans un Système Embarqué ▪ Les capteurs sont essentiels pour le bon fonctionnement des systèmes embarqués permettant la collecte de données critiques sur leur environnement ✓ Le fonctionnement de chaque capteur ✓ Le schéma de montage avec Arduino ✓ Comment programmer Arduino pour lire des données depuis chaque capteur 2024 / 2025 104  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de lumière ▪ Mesure l’intensité lumineuse dans un environnement donné ▪ Essentiel pour les systèmes d’éclairage automatisés et les appareils intelligents ▪ Types incluent les photoconducteurs et les photodiodes ▪ Utilisé dans l’optimisation énergétique des bâtiments ▼ Exemple : ajustement automatique des lumières extérieurs selon la lumière du jour Résistance Résistance LDR diminuant avec la lumière Intensité LDR Intensité de lumière 2024 / 2025 105  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de lumière ▪ l'entrée sur la broche analogique A0 (valeur entre 0 et 1023) ▪ Dépend aussi à la résistance entre le LDR et le GND ▪ LDR ne reflète que la variation approximative de l'intensité de la lumière, il ne représente pas le flux lumineux exact 2024 / 2025 106  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de température ▪ Mesure la température ambient ou d’un objet ▪ Utilisé dans les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation …. ▪ Peut être de type thermocouple, thermistance ou infrarouge ▼ Thermocouple : génèrent une tension proportionnelle à la différence de température entre deux jonctions de métaux différent ▼ Thermistance : changent de résistance en fonction de la température. ▼ Infrarouge : détectant le rayonnement thermique infrarouge émis ▪ Essentiel pour la gestion de la température dans les processus industriels 2024 / 2025 107  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de température Le LM36 est un capteur de température (analogique) à semi-conducteur basé sur une diode. 6 ▪ La tension de sortie de la diode varie en fonction de la température, et cette variation est utilisée pour produire un signal de sortie proportionnel à la température en degrés Celsius. (4 – 20V) ▪ Pour trouver la valeur de température on suit les deux étapes suivantes : Conversion de la valeur ADC en tension (Vout) Conversion de la tension (Vout) en température en °C 𝐴𝐷𝐶𝑣𝑟𝑒𝑓 𝑇 °𝐶 = (𝑉𝑜𝑢𝑡 − 0.5) × 100 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐴𝐷𝐶 × ( ) 𝐴𝐷𝐶𝑟𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 𝐴𝐷𝐶 La valeur de l'entrée analogique du capteur À 0°C, le LM36 produit une tension de 0,5V. Donc, pour trouver la 𝐴𝐷𝐶𝑣𝑟𝑒𝑓 la tension de référence utilisée par l’ADC (souvent 5V ou 3,3V, selon température, nous soustrayons 0,5V à la tension mesurée le type de microcontrôleur) Le facteur 100 est utilisé puisque chaque augmentation de 1V correspond à 𝐴𝐷𝐶𝑟𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 la valeur maximale possible de l'ADC (1024 pour une une augmentation de 100°C de la température résolution de 10 bits) ▪ Exemple : On suppose que la valeur de sortie ADC du capteur est 512 et la tension de référence Vin est 5V alors ✓ Voltage = 512 × 5𝑉 / 1024 ≈ 2.5𝑉 ➔ Température = (2.5𝑉−0.5𝑉) × 100 = 200°𝐶 2024 / 2025 108  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de température Le LM35 est un capteur de température (analogique) à semi-conducteur basé sur une diode. ▪ La tension de sortie de la diode varie en fonction de la température, et cette variation est utilisée pour produire un signal de sortie proportionnel à la température en degrés Celsius. (4 – 20V) ▪ Pour trouver la valeur de température on suit les deux étapes suivantes : Conversion de la valeur ADC en tension (Vout) Conversion de la tension (Vout) en température en °C 𝐴𝐷𝐶𝑣𝑟𝑒𝑓_𝑚𝑉 𝑇 °𝐶 = 𝑉𝑜𝑢𝑡𝑚𝑉 /10 𝑉𝑜𝑢𝑡_mV = ( ) 𝐴𝐷𝐶𝑟𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 𝐴𝐷𝐶𝑣𝑟𝑒𝑓 _𝑚𝑉 la tension de référence utilisée par l’ADC (souvent 5V On divise par 10 pour convertir le voltage en température ou 3,3V, selon le type de microcontrôleur) 𝐴𝐷𝐶𝑟𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 la valeur maximale possible de l'ADC (1024 pour une résolution de 10 bits) 2024 / 2025 109  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de température – LM36 2024 / 2025 110  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de température – LM35 2024 / 2025 111  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de température ▪ DHT11 est un capteur combiné qui utilise un capteur de température basé sur un thermistor et un capteur d'humidité capacitif pour mesurer les conditions environnementales. ▪ Le DHT11 fournit une sortie numérique qui transmet directement les valeurs mesurées de température et d'humidité ▼ Plage de Température : allant de 0°C à 50°C avec une précision de ±2°C. ▼ Résolution : Résolution de 1°C pour la température ▼ Tension d'Alimentation : une alimentation de 3V à 5V. VCC Sortie GND 2024 / 2025 112  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de température 2024 / 2025 113  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de proximité et distance ▪ Détecte la présence ou l’absence d’objet sur une distance donnée ▪ Utilisé dans l’automatisation industrielle et la robotique ▪ Types courants : inductifs, capacitifs et ultrasoniques ▪ Aide à automatiser les lignes de production et à réduire les erreurs humaines ▼ Exemples : détection d’articles sur une chaîne de montage 2024 / 2025 114  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de proximité et distance Optical Ultrasonique Inductive Capacitive ▪ Le capteur ultrason HC-SR04 se compose de deux parties principales: un émetteur d’ultrasons TRIG et un récepteur d’ultrasons ECHO. ▪ L’émetteur envoie des ondes sonores à une fréquence de 40 kHz, qui se propagent dans l’air jusqu’à ce qu’elles atteignent un objet en face du capteur. ▪ Si l’onde sonore rencontre un objet, elle est réfléchie et renvoyée vers le récepteur, qui mesure le temps écoulé entre l’envoi et la réception de l’onde sonore. 2024 / 2025 115  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de proximité et distance ▪ Ce capteur émet des ondes sonores. Puis, il attend que le premier écho soit renvoyé par un objet. Il calcule ensuite la distance à laquelle se trouve l'objet en mesurant le temps nécessaire pour que le son se réfléchisse ▪ Le temps de propagation de l’onde peut être converti en une distance approximative ensuite. 1. Génère un pulse de 10 microsecondes sur la broche TRIG 2. Mesure le temps du trajet (durée de l'impulsion sur la broche ECHO) de l'onde ultrasonique. 3. calcule de la distance entre le capteur et l'obstacle ▼ distance de trajet = vitesse * temps de trajet ▼ distance = distance de trajet / 2 2024 / 2025 116  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de proximité et distance 1. Générer un pulse de 10 microsecondes sur la broche TRIG 2. Mesurer la durée de l'impulsion sur la broche ECHO 3. calcule de la distance entre le capteur et l'obstacle delayMicroseconds(μs) : Pause du programme pendant une durée spécifiée par le paramètre en μs PulseIn(pin, value, [timeout]) : Permet de lire une impulsion (HIGH ou LOW) sur une broche, elle attendre que la broche change d'état ( LOW à HIGH ou HIGH à LOW), commence le timing, puis attend que la broche change à nouveau et arrête le timing. Puis, renvoie la durée de l'impulsion de 10 μs à 3 minutes ou 0 en cas d'erreur 2024 / 2025 117  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de proximité et distance Optical Ultrasonique Inductive Capacitive ▪ Le capteur d’obstacle infrarouge FC-51 utilise une paire d’émetteur-récepteur infrarouge. L’émetteur envoie un faisceau infrarouge, et si cet infrarouge est réfléchi par un obstacle, le récepteur détecte le signal réfléchi. ▪ C'est un capteur Numérique, la valeur lue sera HIGH (1) si aucun obstacle n’est détecté, et LOW (0) si un obstacle est détecté. 2024 / 2025 118  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de proximité et distance 2024 / 2025 119  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de proximité et distance Optical Ultrasonique Inductive Capacitive Plus d’information sur ce type des capteur avec Arduino dans ce lien : proximity sensors 2024 / 2025 120  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de mouvement et d’accélération ▪ Le capteur de mouvement PIR HC-SR501 est un capteur de mouvement infrarouge détecte la présence ou l'absence de mouvement dans un environnement ▪ Fonctionne grâce aux variations infrarouges émises par les objets en mouvement ▪ Utilisé pour automatiser l'éclairage, les alarmes de sécurité, et les dispositifs de surveillance ▪ Lorsque le mouvement est détecté, il donne un signal de 3,3 V sur la broche de sortie Numérique Distance de détection délai Tension de sortie Fonctionne sur Angle de détection 3–7m 3s – 5minutes 3,3 V 4.5 – 20 V < 140° 2024 / 2025 121  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de mouvement et d’accélération VCC GND VOUT (5 à 12 V) Clockwise ➔ diminuer la distance. Le minimum est de 3 mètres. Anti-Clockwise ➔ Augmenter la distance. Le maximum est de 7 mètres Clockwise ➔ Augmenter le délai. Jumpper Le maximum est de 5 minutes. Réglage de Réglage Anti-Clockwise ➔ Diminuer le délai. sensibilité de délai de de détection réponse Le minimum est de 3 secondes 2024 / 2025 122  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Exemple de manipulation avec Arduino ▪ Construire un système de détection qui déclenche une alarme sonore et visuelle en fonction de la présence d'un objet détecté par le capteur PIR 2024 / 2025 123  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Exemple de manipulation avec Arduino ▪ Maintenant avec le capteur Ultrason le système déclenche une alarme en fonction de la distance d’objet. Plus l’objet est proche, plus la fréquence du buzzer augmente. 2024 / 2025 124  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de gaz ▪ Détecte la présence de fumée ou de gaz dans l'air ▪ Peut être de type électrochimique, ou infrarouge ▪ Utilisé pour la surveillance de la qualité de l'air et la prévention des incidences ▼ Exemple : activation automatique d'un système de ventilation en cas de détection de gaz nocif changement de la résistance = Résistance présence du gaz Résistance 2024 / 2025 125  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de gaz Alimentation électrique 5V Type d’interface Analogique et Digitale Sensibilité Haute sensibilité au GPL La réponse rapide Plage de concentration 200 – 10000 ppm 2024 / 2025 126  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs de gaz A0 2024 / 2025 127  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs d’humidité ▪ Mesure le niveau d’humidité dans l’air ou dans les matériaux VCC ▪ Crucial pour les applications météorologiques et agricoles Sortie GND ▪ Peut être de type capacitif ou résistif ▪ Utilisé pour le contrôle de la qualité de l’air et des conditions de stockage ▼ Exemple : optimisation des systèmes d’irrigation dans l’agriculture Capteur d'humidité du sol 2024 / 2025 128  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 6. Types de capteurs couramment utilisés dans les SE Capteurs d’humidité du sol Alimentation électrique 3,3 – 5 V Type d’interface Analogique / Numérique ▪ Utiliser une broche digitale pour alimenter le capteur uniquement lors de la prise de mesure afin de réduire la corruption (au lieu d’alimenter par 5V avec VCC) 2024 / 2025 129  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 8. Introduction aux Actionneurs ▪ Les actionneurs, tout comme les capteurs, jouent un rôle crucial dans les systèmes embarqués. Contrairement aux capteurs qui collectent des données, les actionneurs agissent sur l'environnement en fonction des signaux reçus. ▪ Ils sont utilisés dans diverses applications comme les robots, les systèmes industriels, ou les dispositifs domestiques automatisés…. ▪ Les actionneurs traduisent un signal électrique en une action physique (comme un mouvement ou un changement d'état), permettant ainsi de contrôler l'environnement ou d'effectuer des tâches spécifiques. Signal Action électrique physique 2024 / 2025 130  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 9. Définition et le rôle des actionneurs ▪ Un actionneur est un dispositif capable de transformer une entrée électrique ou une commande en une action physique (mouvement, éclairage, etc.). ▼ Rôle : est de produire un effet concret (mouvement, ouverture, fermeture, etc.) basé sur les décisions prises par le contrôleur du système. ▪ Il est souvent considéré comme la dernière étape dans la chaîne de contrôle d'un système embarqué, après que les capteurs ont collecté des informations et que les commandes ont été calculées. 2024 / 2025 131  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 10. Types généraux d’actionneurs 2024 / 2025 132  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE SONNEUR PIÉZO-ÉLECTRIQUE ▪ Un buzzer est un dispositif qui produit un son ou un bruit de bourdonnement ▪ Buzzer Arduino ce composant piézo-électrique qui transforme l’énergie électrique en vibration (son) à environ 400Hz. ▪ Les buzzers piézoélectriques contiennent une plaque vibrante en céramique piézoélectrique ou un élément piézoélectrique dans un boîtier moulé. ▪ En principe, le son est généré lorsqu’une tension est appliquée et que l’élément pièze vibre à l’intérieur du boîtier. 2024 / 2025 133  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS Il existe trois types de moteurs largement utilisés avec Arduino ▪ Servomoteur (Servo Motor) ▪ Moteur pas à pas (Stepper Motor) ▪ Moteur à courant continu (DC Motor) Le choix d'un moteur pour un projet dépend de nombreux facteurs: le poids transporté, alimentation électrique, les caractéristiques de l'application... 2024 / 2025 134  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS (servo Moteur) ▪ Les servomoteurs sont des moteurs qui permettent de contrôler avec précision les mouvements physiques, car ils se déplacent généralement vers une position plutôt que de tourner en continu. ▪ Ils sont simples à connecter et à contrôler, car le pilote du moteur est intégré à l'appareil. 2024 / 2025 135  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS (servo Moteur) ▪ Comment fonctionnent les servomoteurs ? ✓ Vous pouvez contrôler le servomoteur en lui envoyant une série d'impulsions. ✓ Un servomoteur classique attend une impulsion toutes les 20 millisecondes ✓ La longueur de l'impulsion détermine la position du servomoteur. NB: Il n'existe pas de norme concernant la relation exacte entre les impulsions et la position. Vous devrez donc peut-être modifier votre croquis pour l'adapter à la plage de votre servo. De plus, la durée d'impulsion peut varier selon les marques ; par exemple, elle peut être de 2,5 ms pour 180 degrés et de 0,5 ms pour 0 degré. Plus d’information sur ce principe dans la démonstration suivante : servo moteur 2024 / 2025 136  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS (servo Moteur) La couleur des fils varie selon les servomoteurs, mais le fil rouge est toujours de 5 V GND est noir ou marron. Le fil de Signale est généralement orange ou jaune. Le fil orange/jaune doit être connecter à une broche activée par PWM dans notre cas on utilise la broche 3 2024 / 2025 137  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS (servo Moteur) L'IDE Arduino comprend une bibliothèque appelée Servo. Elle contient des commandes simples qui peuvent être utilisées pour ordonner rapidement au servo de tourner à un angle spécifique 2024 / 2025 138  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS à courant continu (DC Moteur) ▪ Un moteur DC est un moteur électrique qui fonctionne en courant continu et convertit l’énergie électrique en énergie mécanique ▪ Le moteur à courant continu a deux fils : Fil + et Fil - ▪ Lorsque vous alimentez le moteur par une source d'alimentation 12V : ✓ 12V et GND au fil + et au fil -, respectivement: le moteur à courant continu tourne à vitesse maximale dans le sens das aiguilles d'une montre ✓ 12V et GND au fil - et au fil +, respectivement: le moteur à courant continu tourne à vitesse maximale dans le sens inverse das aiguilles d'une montre la vitesse de rotation peut être contrôler via un signal PWM, plus le rapport cyclique et long plus la vitesse de rotation du moteur est élevée 2024 / 2025 139  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS à courant continu (DC Moteur) ▪ Ce pilote peut être utilisé pour contrôler un DC moteur et un moteur pas à pas ▪ Il a une plage d'alimentation de 5 V à 35 V et est capable de fournir un courant continu de 2 A par canal. ▪ Il peut contrôler indépendamment deux moteurs en même temps (moteur A et moteur B) il possède 13 broches 2024 / 2025 140  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS à courant continu (DC Moteur) ▪ Comment contrôler la direction d'un moteur à courant continu via le pilote L298N ? ▪ Comment contrôler la vitesse d'un moteur à courant continu via le pilote L298N ? Le sens de rotation d'un moteur peut être contrôlé en appliquant une logique HIGHT / LOW aux broches IN1 et IN2 Entrée 1 Entrée 2 Sens de rotation LOW(0) LOW(0) Moteur OFF HIGHT(1) LOW(0) des aiguilles d'une montre LOW(0) HIGHT(1) Inverse des aiguilles d'une montre HIGHT(1) HIGHT(1) Moteur OFF 2024 / 2025 141  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS à courant continu (DC Moteur) ▪ Comment contrôler la direction d'un moteur à courant continu via le pilote L298N ? ▪ Comment contrôler la vitesse d'un moteur à courant continu via le pilote L298N ? On peut contrôler la vitesse du moteur en générant un signal PWM sur la broche ENA du L298N ▪ la vitesse est donc une valeur compris entre 0 et 255. ▪ Si la vitesse est de 0, le moteur s'arrête. ▪ Si la vitesse est 255, le moteur tourne à une vitesse maximale 2024 / 2025 142  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS à courant continu (DC Moteur) 2024 / 2025 143  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS Pas à Pas (Stepper motor) ▪ Les moteurs pas à pas se situent entre un moteur à courant continu classique et un servomoteur. ▪ Ils peuvent tourner en continu comme les moteurs à courant continu et être positionnés avec précision (par étapes discrètes) comme les servomoteurs 2024 / 2025 144  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS Pas à Pas (Stepper motor) 1. Les moteurs pas à pas utilisent une roue dentée et des électroaimants pour déplacer la roue d'un « pas » à la fois. 2. Chaque impulsion élevée envoyée dynamise la bobine, attirant les dents les plus proches de la roue dentée et faisant tourner le moteur par incréments d'angle précis et fixes appelés pas. 3. Le nombre d'étapes que le moteur pas à pas a dans une rotation de 360 degrés est en fait le nombre de dents sur le rouage. 2024 / 2025 146  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS Pas à Pas (Stepper motor) ▪ Le 28BYJ-48 est un moteur pas à pas unipolaire à 5 fils qui fonctionne sur 5 V. ▪ Le moteur pas à pas 28BYJ-48 possède cinq fils. Bobine 2 (rose) Bobine 4 (Bleu) +5V (Rouge) Bobine 3 (Jaune) Bobine 1 (Orange) ▪ Le 28BYJ-48 possède deux bobines, chacune dotée d'une prise centrale. Ces deux prises centrales sont connectées en interne et ressortent comme le 5ème fil (fil rouge) 2024 / 2025 147  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE MOTEURS Pas à Pas (Stepper motor) ▪ Le 28BYJ-48 est un moteur pas à pas unipolaire à 5 fils qui fonctionne sur 5 V. ▪ Le moteur pas à pas 28BYJ-48 possède cinq fils ▪ Le 28BYJ-48 possède deux bobines, chacune dotée d'une prise centrale. Ces deux prises centrales sont connectées en interne et ressortent comme le 5ème fil (fil rouge) La façon dont vous pulsez les broches du pilote L298N affecte le comportement du moteur. ▪ La séquence d'impulsions détermine le sens de rotation du moteur. ▪ La fréquence des impulsions détermine la vitesse du moteur. ▪ Le nombre d'impulsions détermine la distance à laquelle le moteur va tourner. 2024 / 2025 148  Ch3. Les Capteurs et les Actionneurs dans un Système Embarqué 11. Types d’actionneurs couramment utilisés dans les SE Contrôle simultané de 2 moteurs pas à pas avec Arduino ▪ L’objectif est de contrôler simultanément deux moteurs pas à pas 28BYJ-48, en les faisant tourner dans des directions et à des vitesses différentes. 1. Connectez les modules ULN2003 aux moteurs et à l’Arduino 2. Écrire un programme Arduino permettant de contrôler les deux moteurs de manière simultanée, avec les consignes suivantes : ▪ Le premier moteur doit tourner à une vitesse de 10 tours par minute (RPM) dans le sens des aiguilles d’une montre. ▪ Le deuxième moteur doit tourner à une vitesse de 15 RPM dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. 2024 / 2025 149