rapport_hacheur.pdf

COMMANDE DUN MOTEUR PAS A PAS AVEC

UN HACHEUR

25/06/2013 Projet de Synthse

Il sagit ici dorienter laxe du moteur pas pas dans une direction voulue

par rapport au Nord magntique.

N I C O L A S M E N D E S L U D O V I C R E Y N O U A R D B A C H I R M E G H N I N E Y O A N N D U T E L

Commande dun moteur pas pas avec un hacheur

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REMERCIEMENTS

Nous remercions Mr James et Mr Laffont pour leur aide et les conseils quils nous ont donn tout

au long du projet durant les horaires encadres et en dehors. Nous tenons galement remercier Mr

Pasquier pour ses divers conseils quil nous a donns durant la ralisation et la rflexion du hacheur ainsi

que Mr Landrault pour ses conseils sur les transistors et les optocoupleurs.

Enfin nous remercions le technicien Mr Sanchez pour nous avoir mis disposition de manire trs

rgulire la salle de projet ainsi que pour le matriel prt pour raliser nos diffrents tests.


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INTRODUCTION

Dans le cadre du projet de synthse nous avons eu comme sujet :

Commande dun moteur pas pas avec hacheur . Un hacheur est un dispositif de llectronique

de puissance permettant de convertir une tension continu en une autre tension continu. Il peut y avoir

intervention de un ou plusieurs interrupteurs commands. Dans notre cas, on aura affaire un hacheur

dvolteur, c'est--dire quon diminuera la tension dentre laide dun circuit de puissance adapt qui

sera dvelopp plus tard dans ce rapport. Le moteur fournit, par Mr James, tait vraisemblablement un

ancien moteur dimprimante pris lIUT voisin. Nous avons ralis lensemble de nos programmes sur

MPLAB, un logiciel fournit par le fabricant du microcontrleur.

Comme indiqu par nos professeurs le but du TP de synthse est de synthtiser lensemble des

enseignements de la 1re anne du cycle Ingnieur de Gnie Electrique. De plus cet exercice est une

premire confrontation au travail dun ingnieur en entreprise.


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SOMMAIRE

REMERCIEMENTS ..................................................................................................................1

INTRODUCTION ...................................................................................................................2

SOMMAIRE ...........................................................................................................................3

1. ETUDE PRELIMINAIRE ....................................................................................................4

1.1. Cahier des charges ...................................................................................................................... 4

1.2. Etude fonctionnelle ....................................................................................................................... 4

1.2.1. Schma fonctionnel .............................................................................................................. 4

1.2.2. Dcoupage fonctionnel ....................................................................................................... 4

1.3. Etude structurelle ........................................................................................................................... 5

1.3.1. Schma structurel .................................................................................................................. 5

1.3.2. Choix des solutions structurelles ......................................................................................... 5

2. HACHEUR ......................................................................................................................6

2.1. Ralisation du hacheur ................................................................................................................. 6

2.2. Choix des composants ................................................................................................................. 9

2.3. Routage ........................................................................................................................................ 10

3. PROGRAMMATION ................................................................................................... 12

3.1. Les composants utiliss ............................................................................................................... 12

3.1.1. La boussole HMC6352 .............................................................................................. 12

3.1.2. Lcran LCD JM164A ................................................................................................. 13

3.1.3. Le clavier ............................................................................................................................. 13

3.2. Les algorithmes ............................................................................................................................ 14

3.2.1. Attribution des ports (setup.h) .......................................................................................... 14

3.2.2. Fichier main.c ....................................................................................................................... 14

3.2.3. Fichier setup.c ...................................................................................................................... 15

3.2.4. Fichier boussole.c ................................................................................................................ 16

3.2.5. Fichier lcd_4bits.c ............................................................................................................... 19

3.2.6. Fichier can.c ......................................................................................................................... 21

3.2.7. Fichier commande_hacheur.c ........................................................................................... 22

4. TESTS .......................................................................................................................... 25

4.1. Test hacheur ................................................................................................................................. 25

4.2. Test programmation ................................................................................................................... 25

4.2.1. I2C et boussole ................................................................................................................... 25

4.2.2. Ecran ..................................................................................................................................... 27

4.2.3. Clavier .................................................................................................................................. 28

CONCLUSION .................................................................................................................... 29


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1. ETUDE PRELIMINAIRE

1.1. Cahier des charges

Le systme concevoir comporte une boussole numrique monte sur un moteur pas pas.

A l'aide d'un clavier matric et d'un afficheur, un oprateur choisira un angle par rapport au

Nord magntique et le moteur pas pas positionnera automatiquement le capteur boussole numrique

dans la bonne direction.

Pour raliser ce systme, nous devrons concevoir une interface de puissance isole galvaniquement

permettant de piloter les deux bobines du moteur pas pas.

Le moteur pas pas fourni par Mr James ralise 200 pas par tour et supporte une intensit

maximale de 1 ampre. Chaque pas ralise un angle de 1.8.

Des plaquettes sont mises notre disposition afin de raliser nos essais ainsi que des gnrateurs

de tous types.

De plus une plaquette contenant entre autre le microcontrleur nous a t donne au dbut du

projet. Mr Laffont a galement mis notre disposition divers logiciels et tutoriels permettant le

fonctionnement du microcontrleur sur nos machines et ce grce la forge (un site internet o nous devions

notamment crire lavancement de notre projet).

1.2. Etude fonctionnelle

1.2.1. Schma fonctionnel

1.2.2. Dcoupage fonctionnel

FP1.1 : Acquisition des donnes permettra au systme de rcuprer les donnes corriger.

FP1.2 : Consigne entre par lutilisateur offrira la possibilit lutilisateur dentrer lui-mme une valeur dangle qui sera ensuite corrige en fonction du nord.

FP2 : Traitement des donnes permettra de traiter la donne c'est--dire de dfinir la correction appliquer aux donnes.

FP3.1 : Affichage sur LCD permettra lutilisateur de connaitre la correction effectue. FP3.2 : Commande du moteur agira directement sur le moteur et lorientera vers le nord

en fonction de la valeur de la donne corrige.

Acqurir les donnes

Traiter les donnes

Afficher sur un cran LCD

Commander le moteur

FP1 FP2

FP3


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1.3. Etude structurelle

1.3.1. Schma structurel

1.3.2. Choix des solutions structurelles

Pour la boussole, on utilisera la boussole HMC6352 fourni par Mr James. Une recherche de la

documentation de cette boussole a t ncessaire. Cette dernire a t trouve sur le site du fabricant

Honeywell.

Pour le microcontrleur comme donn dans le cahier des charges, on utilisera le microcontrleur

PIC18F4550 de MICROCHIP.

Le Hacheur sera compos de deux hacheurs 4 quadrants chacun (les raisons de ce choix seront

expliques ultrieurement).

Pour laffichage on utilisera un afficheur LCD, fourni par le magasin de Polytech (que Francisco

Sanchez nous a donn). Cet afficheur en question est un afficheur du fabricant SHENZEN JINGUA DISPLAY,

et nous avons eu le modle JM164A. Ici encore une recherche de la documentation a t ncessaire. Le

fonctionnement et tous renseignements relatifs cet afficheur seront dvelopps plus tard.

Pour le clavier, on nutilisera pas un clavier matric comme dfini dans le cahier des charges, en

effet Mr James nous ayant inform de lindisponibilit de ce dernier, nous avons donc remplac le clavier

par un potentiomtre et un convertisseur analogique numrique (CAN) .Le potentiomtre sera un

potentiomtre classique disponible dans le magasin et pour le CAN on utilisera le CAN intgr au

microcontrleur.

Boussole HMC6352

Micro-Controlleur PIC18F4550

Deux hacheurs quatre quadrants

Moteur 23LM-C303-10

Isolation galvanique CNY74-4

Ecran LCD JM164A

Potentiomtre 100 k

Protocole I2C

CAN

LEDS de contrle


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2. HACHEUR

2.1. Ralisation du hacheur

La premire partie de la ralisation du hacheur consistait comprendre et dcouvrir le

fonctionnement dun moteur pas pas, pour ce faire nous avons test le moteur en question en alimentant

chaque bobine de ce dernier.

En effet, ce moteur possde 4 fils visibles, nous avons donc d au pralable dterminer quels fils

taient lis ensemble. Pour cela nous avons utilis un multimtre sur position mesure dinductance. On a

alors dduit que les fils rouge et bleu taient relis la mme bobine dinductance 5.21 mH, et que les fils

noir et vert taient relis la bobine de 5.26 mH.

On a ensuite cherch faire tourner le moteur dun pas. Pour cela, nous avons utilis une

alimentation en source de courant, c'est--dire que nous avons fix la tension une valeur trs basse

(infrieur 1 volt) et avons ensuite augment lintensit progressivement jusqu' voir le moteur effectuer un

pas. Nous avons conclu qu partir de 0.8 ampres le moteur effectuait un pas.

A partir de plusieurs essais dalimentation des bobines, on a mis en vidence le fait que la

rotation du moteur seffectue en alimentant les bobines lune aprs lautre. De plus, pour faire des pas

dans le mme sens, il faut veiller inverser les polarits des bobines lune aprs lautre comme suit :

Ordre Polarits

+ -

1 Vert Noir

2 Bleu Rouge

3 Noir Vert

4 Rouge Bleu

On en a donc dduit qu'un hacheur 4 cadrans tait ncessaire.

On a d'abord ralis le hacheur sans prendre en compte la partie commande.

NB: Les caractristiques de chaque composant seront dveloppes dans la partie 2, de plus les diffrents

courants, rsistances, tensions seront visibles sur lillustration 1 reprsentant un hacheur 4 quadrants.


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On a tabli le calcul suivant pour trouver la valeur de Rlimite :

V = (R I ) + V ( ) + V

IE_K1 = IEA + IC_K1

IC_K1 =IE_K1 - IEA = 0.8 - 0.1 = 0.7 A

R =V V ( )

V ( )

I

= 0.6

AN: = . .

. = .

A partir de cette formule, on se retrouve avec deux inconnues : Rlimite et Vext.

On a uniquement les deux inconnues qui sont des variables dpendantes l'une de l'autre, quand

Rlimite augmente, Vext augmente galement. On a donc dcid de fixer arbitrairement Vext pour obtenir une

valeur de rsistance qui soit la plus petite possible. Ainsi on obtient une valeur de Vext petite et on perd le

moins d'nergie possible.

On a donc pour Vext = 9 Volts, une valeur de Rlimite gale 11,14 ohms.

On passe prsent au courant ncessaire pour la commande de nos transistors. Ayant choisi un

optocoupleur qui dlivre au maximum un courant de 50 mA dans l'metteur, on s'est donc confront au

problme de courant faible dans la base du transistor de commande (Kn sur lillustration 1). Pour remdier

ce problme on a dcid d'amplifier ce courant l'aide d'un transistor (TA sur lillustration 1).

On arrive donc au calcul de RA pour fixer le courant du collecteur du transistor d'amplification

50 mA pour ainsi avoir 100 ma dans le courant de l'metteur du mme transistor.

Calcul de RA :

V = (R I ) + V

+ V ( ) + V ( )

IEA = ICA + IBA

ICA = IEA IBA

Pour saturer K1 il faut 0.1A dans IEA

ICA = 0.1 -0.05 =0.05 A

R =V V ( )

V ( ) V ( )

I

V ( ) = 1.2 V

( ) = 1.3

A.N : = . . .

. =


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On arrive donc au rglage du courant dans l'optocoupleur, pour cela on utilise une rsistance que

l'on calcule comme suit :

Calcul de Ropto

V = R I + V ( )

+ V + V ( )

+ V ( )

R =V V ( )

V ( )

V V ( )

I

=

On prend donc I = 50mA

V ( )

= 0.3V

V ( ) = 1.2V

V ( ) = 0.6V

V ( ) = 1.3V

A.N : = . . . .

. =

Maintenant que la partie courant fort de loptocoupleur a t dfinie, on va sintresser la

partie microcontrleur. Au niveau de la diode de loptocoupleur, il faut une tension de 1.6 volts, pour

rgler cette tension on utilise une rsistance RF que lon a calcul comme ci-dessous :

Calcul de RF :

Vcc = RF IF + VF

IFmax = 50 mA

On prend : IF = 20 mA

R =V V

I

AN: = .

. = 170

Comme on peut le voir il y a des diodes prsentes au niveau des transistors de commandes (Kn sur

lillustration 1), celles-ci permettent de dissiper lnergie prsente dans lune des bobines lorsquaucun des

interrupteurs (Kn) nest passant et que lon passe un autre hacheur.

A partir de nos calculs, nous sommes alls voir ce quil y avait disposition dans le magasin afin

de choisir nos composants.

Les hacheurs 4 quadrants raliss sous le logiciel de CAO Proteus sont visibles sur lannexe 4.


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2.2. Choix des composants

Pour les transistors Kn, nous avons cherch des transistors qui avaient un courant de saturation

proche de 1 Ampre. On a donc choisi les transistors SGS Thomson BD237. A saturation ce transistor a les

caractristiques suivantes :

Icsat = 1 A /// Ibsat = 0.1 A /// Vcesat = 0.6 V /// Vbesat = 1.3 V

Le choix de Rlimite a t dfini par la puissance dissipe qui vaut :

P = R * I2 = 11.14 * 0.72 = 5.46 W

On a donc d prendre une rsistance de puissance 10 Watts de 12 ohms.

Concernant le choix du transistor damplification, il nous fallait en sortie de lmetteur un courant

de 100 mA, nous avons donc choisi le transistor de PHILIPS semi-conductors 2N2219A avec les

caractristiques suivantes :

Iesat = 150 mA et Ibsat = 15 mA pour Vcesat = 0.3 V et Vbesat = 1.2 V

On a choisi loptocoupleur afin de faire une isolation galvanique, qui consiste sparer la partie

commande de la partie puissance, par sparation on entend aucune connexions lectrique entre les deux

parties. Ici on a choisi loptocoupleur CNY74-4 du fabricant TEMIC qui prsente les caractristiques

suivantes :

Une tension aux bornes de la diode de 1.6 Volts Un courant dans le collecteur du phototransistor de 50 mA.

Concernant la diode, on a choisi une diode laissant passer un courant de 1 Ampre. Dans le

magasin on a trouv des diodes laissant passer un courant maximum de 1 Ampre. Cependant tant

donn que nous tions proche de notre courant circulant dans la bobine, nous avons opt pour une diode

laissant passer un courant maximum de 3 ampres afin davoir la certitude que tout le courant circulant

dans la bobine puisse circuler dans la diode.

Pour les autres rsistances, on a une puissance dissipe de :

P = Ra * Ica2 = 118 * 0.052 = 0.295 W pour Ra P = Ropto * Ic_opto2 = 0.28 W pour Ropto

Ces puissances tant proches de 0.25 Watts, en accord avec les professeurs, nous avons dcid

de prendre des rsistances de 0.25 Watts (ces rsistances chaufferont durant lutilisation du moteur sans

aucun risque de perte du composant).

Concernant la rsistance RF, on a une puissance ses bornes de :

P = RF * IF2 = 170 * 0.022 = 0.068 W

Donc pour cette dernire une rsistance de 0.25 Watts est largement suffisante.

On ajoute que la tension Vext continue de 9V sera dlivre par une alimentation continue fourni

par Mr Sanchez.


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2.3. Routage

Afin dapporter un complment ce projet nous avons dcid de raliser le routage de la

carte de commande du moteur, celle-ci contenant lisolation galvanique, ltage damplification et le

hacheur. Pour cela nous avons dcid de raliser deux cartes diffrentes, une pour chaque bobine du

moteur. Il aurait donc suffi de raliser le routage une fois, puis on aurait imprim deux fois la mme carte.

Pour cela nous avons repris le schma de commande dune des bobines ralis durant les

TP de CAO. Il a tout de mme fallu faire attention au choix des composants mettre sur le schma afin

que leurs empreintes soient en accord avec nos composants, c'est--dire quils aient la mme taille mais

aussi que les trous soit percs et placs correctement. Voici donc le schma ralis sous le logiciel Proteus :


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Ensuite on a conu le routage de la carte sous Ares toujours laide de Proteus. On a pu

remarquer que les pistes avaient une largeur par dfaut de 10th, ce qui est normalement suffisant pour

notre courant qui est au maximum de 1A. En effet aprs le calcul on a trouv une largeur de 2.6th pour ce

courant. Mais aprs plusieurs conseils nous avons choisi une largeur de piste de 30th pour la partie

puissance et de 20th pour la partie commande. Voici donc le routage ralis :

On peut remarquer que nous avons d crer le connecteur J1 avec dix broches, il en existait dj

un dans la librairie de Proteus mais cela ne nous convenait pas car les broches ntait pas plac au bon

endroit. Nous avons aussi d augmenter le diamtre des pastilles pour les diodes car celle de Proteus

ntait pas assez grosses, donc nous avons cr un nouveau package en plus de celui qui existait dj

dans la librairie Proteus.

Pour des raisons de manque de temps, mais aussi le fait de ne pas avoir de composants de secours

en cas de problmes. Nous avons dcid de ne pas raliser ces cartes.


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3. PROGRAMMATION

3.1. Les composants utiliss

3.1.1. La boussole HMC6352

3.1.1.1. FONCTIONNEMENT GENERAL

La boussole possde deux adresses desclave :

Ladresse 0x42 pour crire une commande dans la RAM ou dans lEEPROM Ladresse 0x43 pour lire des donnes de la RAM ou de lEEPROM

La boussole possde deux modes de fonctionnement. On peut :

lui dire de calculer langle une certaine frquence et lors de la rception des donnes on obtiendra la dernire valeur calcule et stocke dans la RAM

ou on peut lui commander de calculer langle un instant t et dacqurir cette valeur calcule (beaucoup plus long car il faut attendre que le calcul soit effectu avant

dacqurir).

Voici les diffrentes adresses dcritures et de lectures de la boussole :

3.1.1.2. LIAISON I2C

Pour la liaison I2C, on utilisera une mulation de cette dernire et non le priphrique intgr du

microcontrleur. Pour ce faire nous avons donc d crire plusieurs sous-programmes permettant de raliser

les oprations quaurait fait le priphrique. Ceci a notamment t commenc en TD.

Tout dabord entre chaque envoi et rception, il faut envoyer des conditions de start et de stop

pour signifier une communication sur le bus I2C.

Pour envoyer une commande, on configure la broche SDA en sortie et on envoie bit bit sur un

signal dhorloge les donnes. Puis on configure la broche SDA en entre pour rceptionner le 9me bit qui

est le bit confirmant la bonne rception de la commande (ou de la donne). Cet acknowledge est 0

pour une bonne commande et 1 pour une mauvaise.

Pour rceptionner une donne, on fonctionne en deux parties car la donne reue est sur 16 bits.

Tout dabord, on envoie ladresse de lesclave signifiant la lecture puis passe en mode rception. En

rception on configure le port SDA en entre et on lit sa valeur chaque coup dhorloge de SCL. Pour la

rception de la premire partie (MSB) il faut que le matre envoie un acknowledge et pour la

deuxime partie (LSB) il faut que le matre envoie un non-acknowledge .

Voir les algorithmes pour les diffrentes fonctions dinitialisations et de transferts au paragraphe

3.2.3.


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3.1.2. Lcran LCD JM164A

Cet cran LCD possde le mme fonctionnement que celui tudi lors des TP de SP. Ainsi, nous

avons choisi de communiquer avec lui sur 4 bits pour conomiser les ports du microcontrleur.

Nous avons donc connect :

RS la broche RD0 E la broche RD1 R/W la masse car nous sommes toujours en criture donc au potentielle 0 Le bus de donnes sur les broches RD5RD2

Pour envoyer une commande, il faut mettre la broche RS 0. Puis (comme nous sommes en

fonctionnement 4 bits) crire la partie haute de la donne sur le port de donne et mettre E 1 pour

valider lenvoi et faire la mme chose pour la partie basse.

Pour envoyer un caractre, lenvoi sexcute de la mme faon (en deux parties) mais cette fois il

faut mettre la broche RS 1.

Pour la question dinitialisation de cet afficheur (choix du mode de fonctionnement, prsence du

curseur,) se rfrer aux algorithmes prsents au paragraphe 3.2.4.

3.1.3. Le clavier

Comme dit prcdemment, aucun clavier matric n'tant disponible, il fut remplac par un CAN

(Convertisseur Analogique Numrique) et un potentiomtre. Lide tant que lorsque l'on augmente ou

diminue le potentiomtre, la boussole se dcale du nord en fonction du sens tourn du potentiomtre (donc

en fonction de l'augmentation ou diminution de la tension).

Le potentiomtre est un potentiomtre classique pris dans le magasin. Le CAN est celui intgr au

microcontrleur que nous avons programm l'aide de la documentation (dont les registres configurs ont

t mis en annexe paragraphe 2.3).

Il nous a fallu configurer trois registres pour le CAN:ADCON0, ADCON1 et ADCON2.

Pour ADCON0, on a mis le 1er bit 0 afin d'activer le CAN, les 5 bits suivants sont 0 afin de

slectionner le canal AN0 du microcontrleur (qui est sur le port RA0) et qu'aucune conversion n'est en cours

(bit 2).Les bits 7 et 8 sont 0 comme indiqu dans la documentation.

Pour ADCON1, la combinaison 1110 sur les bits de poids faible permet de mettra AN0 en

analogique est les autres AN en numriques (donc de les laisser par dfaut) .On met les 2 bits suivants 0

afin d'avoir comme tension de rfrence VCC (bit 5) et la masse (bit 6).Les deux derniers bits tant 0

comme indiqu dans la documentation (unimplement).

Pour ADCON2, on divise par 32 la frquence du microcontrleur, car sinon d'aprs nos test,

lorsque le pr-diviseur diminue et que l'on tourne le potentiomtre, les changements sont trop rapide.

Lorsquon augmente le pr diviseur et que l'on augmente le potentiomtre les changements sont trop lents.

Le pr-diviseur 32 est dans notre cas le juste milieu. On met donc la combinaison 010 sur les bits de poids

faible du registre. On a besoin de Tad (>0.7 us daprs le constructeur) pour convertir un bit, on aura donc

besoin de 8 Tad pour convertir 8 bits (on veut faire une conversion de 8 bits ) donc on aura la combinaison

100 sur les bits 4 6.Le bit numro 7 est 0 car indiqu dans la documentation et le dernier bit (le 8) est

0 car on justifie gauche, cest dire que le rsultat sur 8 bits sera contenu sur la partie haute de adres

(le registre contenant la conversion).

Les algorithmes relatifs au fonctionnement de ce potentiomtre se trouvent au paragraphe 3.2.5.


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3.2. Les algorithmes

3.2.1. Attribution des ports (setup.h)

LED0 correspond LATEbits.LATE0 LED1 correspond LATEbits.LATE1 LED2 correspond LATEbits.LATE2 T1 correspond LATBbits.LATB1 T2 correspond LATBbits.LATB2 T3 correspond LATBbits.LATB3 T4 correspond LATBbits.LATB4 RS correspond LATDbits.LATD0 E correspond LATDbits.LATD1 DATA correspond LATD SCL correspond LATCbits.LATC0 SDA correspond LATCbits.LATC1 SDA_return correspond PORTCbits.RC1 SDA_IO correspond TRISCbits.TRISC1

Variables Globales constante vitesse_moteur


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3.2.2.2. MAIN()

Fonction principale du programme.

Dbut Initialisation de tout les composants avec init(0) Tant que(1) Obtenir langle de la boussole Obtenir langle du potentiomtre Orienter le moteur sur langle voulu du potentiomtre Fin tant que Fin

3.2.3. Fichier setup.c

3.2.3.1. TEMP_MS(ENTIER DUREE)

Cette fonction a pour but de crer une temporisation variable de lordre du ms. Elle est utilise dans

toutes les parties du programme. Toutefois on ne peut pas dpasser 348 ms.

Variables Entier buffer Dbut

duree=0XFFFF-(188*duree) buffer


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3.2.3.3. INIT_PORT()

Cette fonction sert initialiser tous les ports du microcontrleur. Si ils sont en sorties, en entres, ainsi

que leurs valeurs initiales.

Dbut Mettre le port D en sortie // afficheur LCD en sortie Initialiser 0 le port D Mettre le port B en sortie // hacheur en sortie Initialiser 0 le port B Mettre RC0 en sortie // SCL en sortie Mettre RC1 en sortie // SDA en sortie Mettre le port E en sortie // LED en sortie Initialiser 0 le port E Mettre RA0 en entre // potentiomtre en entre Fin

3.2.3.4. AFFICHER_DONNEES(ENTIER POSITION_CURSEUR, ENTIER ANGLE)

Cette fonction sert transformer un nombre dcimal de trois chiffres (angle) en caractres ascii dans

un tableau. Puis afficher ce nombre ascii sur lafficheur.

Variables Tableau de caractre st[]


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3.2.4.2. START()

Fonction ralisant la condition de start de li2c.

Debut SDA


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3.2.4.5. ENTIER RECEPTION_I2C(ENTIER ACK)

Cette fonction sert rceptionner un mot de 8 bits venant de la boussole et de lui rpondre par un

ACK ou un NACK (suivant le paramtre dentre).

Variables Entiers i, a=0x00

Dbut Configurer SDA en entre Pour i de 0 8 //on change la valeur de chaque bit Attendre 5us //gnration impulsion horloge SCL


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3.2.4.8. ENTIER RETOUR_ANGLE()

Cette fonction rceptionne les donnes de la boussole et renvoi langle par rapport au Nord en

degr.

Variables entiers MSB, LSB, angle Dbut Rceptionner la partie haute (MSB) et la partie basse (LSB) de langle Dcalage droite de 8 de MSB angle


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3.2.5.2. LCD_COM(ENTIER COMMANDE)

Cette fonction a pour but denvoyer une commande de 8 bits sur lcran LCD rceptionnant sur 4 bits.

Variables Entier buffer Dbut buffer


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3.2.5.5. LCD_STR(TABLEAU DE CARACTERE STR)

Fonction qui crit une chane de caractre.

Variables Entier i


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3.2.7. Fichier commande_hacheur.c

Variables Globales Entier static etat


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Fin selon Fin pour LED1


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3.2.7.5. TOURNER_AVEC_POT(ENTIER DEGRE_BOUS, ENTIER DEGRE_POT)

Cette fonction sert diriger laxe du moteur vers la valeur que nous retourne le potentiomtre (entre

0 et 360).

Variables Entier pas Dbut Si degre_bous < degre_pot pas 2 Tourner dans le sens horaire de pas Fin si Sinon pas 2 Tourner dans le sens antihoraire de pas Fin si Fin si Fin


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4. TESTS

4.1. Test hacheur

Nos premiers tests ont port sur les transistors Kn, pour ce faire nous avons remplac la bobine

par un ampremtre afin de relever la valeur et le sens du courant. On a donc command les transistors

K1 et K4 on a observ un courant de 0.8 A de plus lorsquon a command les transistors K2 et K3 on a

observ un courant de -0.8 A ce qui correspondait bien la valeur souhaite dans les calculs thorique. La

commande des transistors a ncessit l'utilisation d'une alimentation en source de courant que nous avons

rgl la valeur de 0.1 A. Lors de notre premier test, nous avions oubli de prendre en compte le fait

qu'une rsistance de quart de watt ntait pas suffisante au niveau de la rsistance Rlimite, on a donc eu une

surchauffe de cette rsistance.

Ensuite ayant constat que l'optocoupleur ne dlivrait pas assez de courant pour saturer le

transistor Kn, nous avons d ajouter un tage d'amplification, pour cela nous avons ajout le transistor Ta

qui a t command en simulant le courant de l'optocoupleur l'aide de l'alimentation. En faisant cet essai

nous avons eu les mmes rsultats que prcdemment.

Une fois ces essais effectus, nous avons ajout l'optocoupleur puis fait un nouvel essai avec les

sorties du microcontrleur.

Grce a cet essai on a remarqu que certains optocoupleurs prsents dans le boitier en contenant

quatre ne fonctionnaient pas, on a donc rsolu ce problme en les remplaants. Au pralable nous avons

mesur la tension Vcc et le courant maximal dlivr par le microcontrleur, nous avons mesur Vcc=5V et un

courant environ gale 36 mA en accord avec nos calculs thorique. Par la suite notre hacheur tait

oprationnel.

Pour finaliser l'tude du fonctionnement du hacheur, on a branch chaque bobine du moteur

leurs hacheurs respectifs. On a observ le moteur effectuait des pas ( l'aide d'un programme dvelopp

dans la partie programmation). Puis pour vrifier que les diodes effectuaient bien leur rle (dissipation de

l'nergie emmagasine dans la bobine) on a utilis un oscilloscope afin de s'assurer que le potentiel a la

sortie de la bobine tait inferieur au potentiel situ a la cathode de la diode suppos conductrice, cette

vrification s'est avr correcte.

4.2. Test programmation

4.2.1. I2C et boussole

De manire gnrale, nous avons eu un gros souci de comprhension de la documentation de la

boussole. Au-del du fait que cette dernire est en anglais, elle est trs mal expliqu et galement mal

prsente. De ce fait, nous avons perdu beaucoup de temps sur la comprhension de cette documentation,

les problmes ci-dessous sont notamment dus la documentation mais pas uniquement.

Nous avons cherch comprendre ce que renvoyait la boussole mais aussi si nous pouvions lui

envoyer des commandes. Lors des premiers tests, cette dernire ne ragissait pas. On a voulu voir si les

acknowledge taient bien mis 1 (voir algorithme send_i2c). Nous avons alors constats que ce n'tait pas

le cas. Nous avons tudi de nouveau la documentation et c'est ce moment que l'on a vu un mode appel

exit sleep mode (commande 'W'). Nous avons alors test le rveil de la boussole, les acknowledges

sont ce moment passs 1 (pour le rveil dans un premier temps). Ce problme a t long debugger.


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A partir de l, nous avons alors dcid d'envoyer de nouvelles commandes pour tester le bon

fonctionnement de la boussole (crire dans la RAM, lire la RAM). L encore, on pouvait voir des

acknowledge 0 toutefois le rveil avait son acknowledge 1. Nous avons cherch longtemps ou tait le

problme. On a alors dcid d'observer les signaux l'oscilloscope sur conseil de nos professeurs. On a

alors observ le signal suivant pour SCL :

On a alors cherch supprimer les petits crneaux, nos tests nous ont mens diminuer la

frquence de l'horloge d'envoi de donnes (SCL). Ainsi nous avons pu supprimer les petits crneaux qui ne

devaient pas tre l. Ici encore, ce dbogage a t long.

Les deux problmes prcdents rsolus, toutes les conditions ncessaires afin d'envoyer des

commandes taient runis, du moins nous le pensions. Nous avions crit le programme send_i2c afin de

rceptionner des donnes. Ce programme ne renvoyait pas ce qu'il tait cens renvoyer. Nous nous y

sommes intresss de plus prs, cest l que nous avons vu sur le programme mme que SDA et SCL

ntaient pas remis 0 au bon moment (dans notre programme nous le faisions pas du tout). Le rsultat

tait donc logique. Seulement, il n'y avait pas qu'un unique problme, en effet aprs avoir relu la

documentation, nous avons pu constater que l'envoi d'un acknowledge(ACK) n'tait pas suffisant, il fallait

aussi envoyer un NACK (non acknowledge). Ici encore le rsultat ne pouvait tre correct. Aprs ces deux

corrections, le programme rception ralisait la fonction voulut.

Ensuite, nous pouvions priori raliser tous les envois de commande que nous voulions. Nous avons

ralis plusieurs essais, en observant chaque envoi les acknowledge. L nous avons constat que ces

acknowledges taient pour certains 1 d'autres 0. Nous tions surpris de voir cela car en thorie les

programmes fonctionnaient tous. L encore, une tude de la documentation a t ncessaire, et nous

n'avions pas remarqu le tableau suivant, et surtout la colonne delays .


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Comme on peut le voir des temporisations dure prcise (que nous avons considrs comme

minimale en raison des ventuelles imprcisions des temporisations). Nous avions au dpart mis des

temporisations de la dure gale la temporisation utilis dans le programme I2C, en prcautions nous en

avions mis plusieurs, cependant ce n'tait pas suffisant. Nous avons donc corrig cette erreur en rajoutant

des temporisations qui respectaient au moins les dlais voulus. Si cette temporisation tait trop longue, cela

ne posait en aucun cas de problme, il y aurait juste eu un dlai de rponse entre chaque instruction.

Une fois la rception des donnes de la boussole et l'envoi de commande rgl, nous pouvions

enfin tester les donnes que renvoyait la boussole. Nous avions trouv un registre dans la documentation

renvoyant les coordonnes X et Y par rapport au nord. Nous pensions tort que nous devions consulter ce

registre selon un ordre prcis et rcuprer au fur et mesure les donnes X et Y par rapport au nord.

Nous nous sommes alors lancs dans l'criture de programme rendant un angle en fonction des

coordonnes. Cependant la consultation de ces coordonnes ncessitait un accs au registre de la RAM.

Nous cherchions par tous les moyens rcuprer les coordonnes X et Y, que nous avons russi en

consultant la documentation :

Nous avons alors remarqu un mode supplmentaire : heading mode . Nous ne russissions pas

comprendre quoi correspondait ce mode, on a alors test ce mode en envoyant la commande en

question (0x00). A ce moment on a remarque que l'on recevait l'angle lui-mme. Notre programme de

conversion n'tait donc pas ncessaire, et la documentation n'avait pas prcis que l'angle pouvait tre

directement rcuprer (du moins nous ne l'avions pas compris).

Pour finir, nous prcisons que les valeurs d'angles ne sont pas exactes en raison des perturbations

magntiques que peuvent crer divers appareils lectronique autour mais aussi cause du fait que la

boussole est dsaxe.

4.2.2. Ecran

Tout d'abord, le fonctionnement de l'cran a t long mettre en uvre car nous n'avions

pas reli la broche V5 de l'cran la masse. L'cran ne pouvait donc pas fonctionner. Ce bug a t rsolu

avec l'aide de nos collgues, ces derniers ont eu le mme problme.

Lors de l'insertion du CAN notre solution, nous avons d changer les ports de l'cran car

ce dernier se trouvait sur l'une des broches ncessaires au fonctionnement du CAN. Nous avons alors mis

l'cran sur le port C par accident (les broches du port C et D tant mlangs sur la carte), ce port tant

utiliss par l'USB, nous ne pouvions plus connecter notre PIC notre ordinateur. Nous avons l'aide de l'un

de nos professeurs remarqu cette erreur et remplac les broches utilises par le port C par uniquement

des broches du port D pour l'cran. Lcran tait aprs oprationnel.


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4.2.3. Clavier

Le principal problme constat rsidait dans la frquence, en augmentant le pr-diviseur et

en tournant le potentiomtre, les variations taient lentes arriver et l'inverse lorsque l'on diminue le

pr diviseur et qu'on augmente le potentiomtre, les variations sont plus rapides arriver .Nous avons

donc choisit le juste milieu et pris le pr-diviseur 32.

De manire gnrale, nous avions un problme avec nos temporisations variables, nous avions

envoy la partie basse avant la haute, ce qui tait une erreur. En envoyant la partie basse avant la haute,

lenvoi de la partie haute crasait la partie basse. Nous avons donc invers ces envois, la temporisation

fonctionnait ensuite comme voulu. Nous n'avions pas fait attention cela mais cette donne tait une

donne constructeur.


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CONCLUSION

Pour conclure, nous proposons une solution rpondant au cahier des charges, les petites

diffrences prsentes sont dues la boussole elle-mme qui peut tre perturbe par des appareils

lectroniques. En l'absence de clavier, ce point du cahier des charges n'est pas rempli et a donc t

remplac par un CAN et un potentiomtre.

Cependant, nous aurions pu avec plus d'heures de TP de synthse, amliorer nos programmes en

ajoutant notamment des interruptions ou simplement en les optimisant. De plus, pour pleinement remplir le

cahier des charges, avec plus de temps nous aurions pu commander un clavier et l'implanter dans notre

systme. Nous aurions pu galement crer une carte qui aurait comport les diffrents lments du

hacheur, ceci aurait fait suite au routage fait sur Proteus. Enfin, nous aurions pu nous passer des transistors

d'amplification en passant une commande de transistor ncessitant un courant dans la base plus petite.

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