8/14/2019 Applications Microcontroleurs

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E.K.Boukas,2002

Mecatronique

Commande dun moteur DC de robot mobile

Pourquoi a-t-on besoin dun controleur pour notre robot?Pourquoi ne pourrait-on pas seulement appliquer lalimentation aux moteurs du robotet le laisser se mouvoir comme il lentend?On peut faire ca, mais le robot ne pourra jamais maintenir une vitesse constante. Ilira lentement sur une moquette, rapidement sur un parquet lisse, lentement sur unecote, rapidement sur une descente, etc. De plus, dans les virages, les roues tournent ades vitesses differentes et il sera difficile de les faire tourner a la meme vitesse surnimporte quel terrain.

Un autre probleme est quon ne peut pas fournir une faible puissance au moteur pour

le faire ralentir, parce que le moteur dispose dun couple limite et nimporte quoipeut le stopper a faible couple.Sur cet exemple simple, on va montrer comment faire pour que le moteur fournisseun feedback a un microcontroleur et ensuite commander la vitesse du moteur avecune assez bonne precision.

Lorsquon utilise la vitesse du moteur comme feedback et ensuite on lajoute aucircuit dajustement de cette vitesse, on realise seulement un feedback proportionnel.

Un avantage a ce type de commande est quon peut suivre la distance parcourue parles moteurs. On utilise ensuite cette information pour faire des virages precis et ausside la navigation par balises.

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Commande dun moteur DC de robot mobile - schema-bloc

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Commande dun moteur DC de robot mobile - Le materiel

Microcontroleur PIC 16C73A : La MLI (modulation a largeur dimpulsion) ou PWM(pulse width modulation) est integree. On aurait pu choisir le microcontroleur dAT-MEL, le AT90S4433 ou tout autre microcontroleur de MOTOROLA.

Le moteur DC de Globe est choisi parce quil a un petit encodeur integre. Lencodeur

fournit 2 impulsions par tour equivalentes a environ 240 impulsions par tour darbredu moteur.

Alimentation de 12 Volts : Le moteur peut supporter 24 V mais on doit utiliser unradiateur pour le refroidissement des chips de controle. Si on utilise 12 V, on napas besoin de radiateur. On utilise alors soit des batteries soit une alimentation

quelconque. Pic Basic Pro : Langage de programmation cher mais facile a lire. On peut aussi

utiliser un langage dassemblage.

Un convertisseur hexadecimal 74HCT04 : On utilisera un seul canal sur les six. Les

autres canaux (dans le chip) peuvent servir dextension au controle de 2 moteurs ouen tant que convertisseurs pour la communication en serie avec un ordinateur (oules 2).

Un controleur de moteur SN754410 : Dual H-Bridge. Il supporte un courant relati-vement grand et est efficace.

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Commande dun moteur DC de robot mobile - Le materiel (suite)

Une plaque pour le montage electronique. Un regulateur de tension 7805 ou tout autre alimentation stabilisee a 5 Volts pour

le microcontroleur PIC et autres chips.

Un quartz a 20 mHz.

Conducteurs et autres materiels pour le montage electronique.

Rappelons que ce montage nest valable que pour un seul canal de commande. Lemode de controle est le proportionnel (P). On peut, si necessaire, utiliser les autresmodes PID.

Lidee derriere le codage est de calibrer le signal feedback de lencodeur pour quilsoit egal a la vitesse que lon veut obtenir. Une fois le calibrage fait, on verifie si lemoteur tourne a la vitesse desiree.

Si on nobtient pas le resultat escompte, alors on augmente ou diminue la MLI (PWM)jusqua ce que le moteur soit dans lintervalle de la vitesse desiree.

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Circuit de Commande dun moteur a courant continude robot mobile - Circuit electronique

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Commande dun moteur DC de robot mobile - Circuit de base

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Commande dun moteur DC de robot mobile - Vue generale du montage

On aimera certainement faire lexperience avec differentes vitesses, periodes et ampli-tudes dechantillonnages, frequences PWM et gains proportionnels (sil est trop haut,le moteur oscillera). Lexperience en vaut la chandelle.