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Département Génie Electromécanique Filière : génie électromécanique : Energie e

Département Génie Electromécanique Filière : génie électromécanique : Energie et Maintenance électromécanique Rapport du Projet d’expertise Sous le thème Conception et réalisation d'un Radar Détecteur / Véhicule Commandé Réalisé par : EL HAOUARI HICHAM MOHIB Salima Encadré par : Pr. BROURI Adil Année universitaire 2021-2022 Membre de jury : Pr. BROURI Adil Pr. RACHIDI Mohammed Remerciement : Au terme de ce modeste travail, je présente mes profonds remerciements à mon encadrent interne à l’ENSAM Mr. BROURI Adil, qui m’a suivie efficacement et méticuleusement tout au long de ce projet, pour ses conseils et orientations. Je remercie les membres du jury, Mr. RACHIDI Mohammed et Mr. BROURI, pour l’honneur qu’ils m’ont fait, en acceptant d’examiner et d e juger mon travail. Je ne saurais oublier dans ces remerciements l’ensemble du corps professoral de l’ENSAM, pour la qualité de son enseignement ainsi que sa disponibilité tout au long de ces deux ans de formation. Finalement, je remercie tous ceux qui m’ont aidé, de près ou de loin, à la réalisation de ce projet. 3 Résumé : Dans le cadre des projets expertise, proposé par les professeurs afin de donner à l’étudiant l’occasion d’appliquer les notion théorique ou pratique sur un projet à rendre, ça peut s’élargir sur un seul semestre ou une année et il est spécifique à chaque filière appart. Notre projet UEX (projet d’expertise), intitulé de « la conception et la réalisation d’un radar détecteur d’objets fixes ou mobiles / véhicule commandé » de la filière électromécanique, option énergie et maintenance électromécanique, consiste à réaliser deux choses : En premier, le radar détecteur, à ce sujet nous réaliserons : Un radar fixe basé sur Arduino, ce type de radar est beaucoup utilise dans le domaine automobile qui consiste à éviter les collisions du véhicule avec n’importe qu’il obstacle par alarmer le conducteur (alarme sonore, lumineuse). • Exemple : radar de recule, Lidar (à base de laser) pour véhicules autonomes… Un radar mobile, qui détecte les objets mobiles autour d’une zone, ce radar va être à base de FPGA parcerque il doit balayer la surface rapidement et régulièrement et donner les rapports par la suite en temps réel. On doit prévoir un système mécanique spéciale pour cela • Exemple : Radar militaire, Radar d’avions et de navires, radar télécom … En second lieu, le véhicule commandé, pour cela nous allons procéder à l’achat d’un petit véhicule dont nous électrifier et réaliser les 3 types de commande : ✓ Commande avec le file : avec une manette de jeux, réaliser le Protocol de communication (I2C), puis, programmer la carte de commande ; ✓ Commande sans fil : avec une télécommande nous allons utiliser la commande infrarouge, à base de rayons photoélectriques. ✓ Commande radio, où nous allons prendre notre manette de base et la rendre sans fil à base d’antenne et circuit 433MHz. Dans la conclusion nous allons identifier le lien entre les deux réalisations. 4 Table des matières : Introduction ............................................................................................................................................... 7 Chapitre1:Emploi et fonctionnement des différents composant .............................................................. 9 1 – La carte Arduino : ................................................................................................................. 10 ............................................................................................................................................................. 10 1.1 Explication du fonctionnement ............................................................................................. 10 1.2 Dix-sept versions des cartes de type Arduino ont été produites et vendues dans le commerce à ce jour dans l'ordre chronologique ci-dessous : ........................................................ 11 2 - Le capteur de distance à ultrasons HC-SR04 ................................................................... 12 2.1 Comment fonctionne le HC-SR04 ......................................................................................... 12 2.2 Branchement du HC-SR04 ..................................................................................................... 15 3 - Le ServoMotor : ........................................................................................................................... 15 3.1 Types de servomoteurs : ....................................................................................................... 16 3.2 Servomoteurs analogiques .................................................................................................... 16 3.3 Comment fonctionnent les servos ? ............................................................................................... 17 3.4 Synchronisation des servomoteurs conventionnels : ......................................................... 17 3.5 Tension de fonctionnement : ................................................................................................ 18 4 - Le DC Motor et Circuit de control L298N : ........................................................................ 19 4.1 Comment fonctionnent les moteurs à courant continu : .................................................... 19 4.2 Pont en H ................................................................................................................................ 20 4.3 Le pont en H L298N : ............................................................................................................. 22 4.4 Brochage du module L298N .................................................................................................. 22 Chapitre 2 ................................................................................................................................................... 25 Chapitre2:Réalisation radar détecteur d’objets : ................................................................................ 25 1 - Radar fix…………………………………………………………………………………………………………………………………..24 2 - Radar mobile pour la détection des objets……………………………………………………………………………….27 Chapitre 3 ................................................................................................................................................... 44 Chapitre 3:Réalisation d’un petit véhicule commandé : .................................................................... 44 3.1 - Commande par file………………………………………………………………………………………………………………..43 3.2 - Commande radio……………………………………………………………………………………………………………………47 5 3.2.1 Bases de la radiocommande ........................................................................................................ 50 3.2.2 Canaux .......................................................................................................................................... 50 3.2.2 Modes d'émission ........................................................................................................................ 51 3.2.3 Récepteurs .................................................................................................................................... 52 3.2.4 Protocoles de réception ............................................................................................................... 52 3.2.5 Flysky FS-I6X ................................................................................................................................ 53 3.2.6 Receveur ....................................................................................................................................... 53 3.2.7 Utilisation d'un contrôleur RC seul ............................................................................................ 54 3.2.8 Mappage d'un commutateur à une sortie ................................................................................. 55 3.2.9 Utilisation des sorties PWM – Arduino Uno .............................................................................. 56 3.2.10 Connexion Arduino Uno ............................................................................................................ 56 3.2.11 Exemple de programme par bibliothèque iBUS : .................................................................... 56 3.3 - Commande infrarouge…………………………………………………………………………………………………………64 Conclusion Générale …………………………………………………………………………………………………………………..…….74 Références ……………………………..…………………………………………………………………………………………………………75 6 Liste des figures : Figure 1:carte ARDUINO .............................................................................................................................. 10 Figure 2:capteur ultrason HC-SR04 ............................................................................................................. 13 Figure 3:Principe de fonctionnement des ultrasons HC-SR04 .................................................................... 14 Figure 4:L'onde de capteur ultrasonore HC-SR04 avec un obstacle ........................................................... 14 Figure 5:Capteur ultrasonore HC-SR04 en face et en arrière ...................................................................... 15 Figure 6:Branchement du capteur HC-SR04 ................................................................................................ 15 Figure 7:Un servomoteur ............................................................................................................................ 16 Figure 8:Signal PWM pour le contrôle des moteurs ................................................................................... 18 Figure 9:La connexion d'un servomoteur .................................................................................................... 19 Figure 10:Moteur à courant continu ........................................................................................................... 19 Figure 11:Modulation de largeur d'impulsion (PWM) ................................................................................ 20 Figure 12:L'arret du moteur ........................................................................................................................ 20 Figure 13:Des interrupteurs ouvertes (H-Bridge) ........................................................................................ 21 Figure 14:Principe de fonctionnement du moteur en agissant sur les interrupteurs................................. 21 Figure 15::Principe de fonctionnement du moteur en agissant sur les interrupteurs ............................... 21 Figure 16:schéma des brochages d'un circuit intégré L298N...................................................................... 22 Figure 17:Une carte L298N typique............................................................................................................. 23 Figure 18:Tableau des entrées et direction des moteurs ........................................................................... 24 Figure 20:Branchement du capteur DHT22 ................................................................................................. 26 Figure 21:Réalisation d'un radar mobile pour la détection des objets ....................................................... 30 Figure 22:affichage la réalisation contact dans un seul boîtier................................................................... 30 Figure 23:Processing 4 ................................................................................................................................. 34 Figure 24:Multimètre .................................................................................................................................. 49 Figure 25: radiocommande ......................................................................................................................... 50 Figure 26:canaux de contrôle ...................................................................................................................... 51 Figure 27:Les modes d'émission .................................................................................................................. 51 Figure 28:Receveur ...................................................................................................................................... 53 Figure 29:contrôleur RC .............................................................................................................................. 54 Figure 30:Les sorties d'un Flysky FS-I6X ...................................................................................................... 55 Figure 31:Connexion Arduino Uno avec un Flysky ...................................................................................... 56 Figure 32:Branchement de l'Arduino Mega 2560 avec des différents composants ................................... 58 Figure 33:Les caractéristiques des modules émetteur et récepteur .......................................................... 63 Figure 34:Réalisation d'une véhicule par commande infrarouge ............................................................... 64 Figure 35:Récepteur infrarouge VS1838 ..................................................................................................... 70 Figure 36:Réalisation complete ................................................................................................................... 73 7 Introduction : Le présent travail contient une etude complète et pratique de deux réalisations diffèrent à base d’Arduino, la carte programmable la plus connue. Nous allons réaliser en premier lieu un radar détecteur d’objets dans la typologie et les applications sont très répondue, en suit, un véhicule commandable dont on va utiliser tous les types de commande possible. Le premier chapitre, présentera des informations globales sur les différentes composantes électroniques, la technologie utilisé et li mode d’emploi de chacune. Nous enchainerons par le deuxième chapitre qui traitera le partie radar, dans lequel nous allons réaliser une etude complète incluant le programme et le câblage du premier type de radar qu’on appelle fixe et le programme, le câblage ainsi que la réalisation du second type qu’on appelle mobile. Ensuite, nous attaquons le troisième chapitre dont on étudiera trois les type de commande : ✓ Commande par fil électrique sous protocole I2C et manette de jeu. ✓ Commande Radio émetteur-récepteur 2.4 GHz et Circuit 433 MHz. ✓ Commande Infrarouge IR à base de télécommande. Dont on donnera l’etude, la procédure et les programmes fonctionnelles pour commander un véhicule électrique qu’on construit nous-même. La commande IR sera réalisée sur terrain. 8 La charte du projet : ENSAM-Meknès CHARTE DU PROJET Date début : 13/10/2021 Responsables : El HAOAURI Hicham Date Fin : 01/02/2022 MOHIB Salima Date Création : 27/10/2021 Nom de département : AEEE / filière : Energie et Maintenance Electromécanique Nom du Projet : Conception et réalisation d'un Radar détecteur / Robot multifonctions Nom de l’Encadrant : Prof. Brouri Adil Objectifs de Projets : ✓ Construire un système capable de réaliser la détection des objets fixes et mobile au même temps ; ✓ Réaliser l’acquisition et le traitement de donnes pour la contre-attaque ; ✓ Visualiser les différentes positions en temps réel ; ✓ Construire, en suit, un robot commandé (véhicule dans notre cas) ; ✓ Réaliser tous les types de commandes possibles ; Les contraintes : ➢ Contrainte temps : réaliser le projet dans les deadlines exigés ; ➢ Contraintes de ressources matérielles : obtention des composantes électroniques ; ➢ Contraintes des études : activité normale vs activité projet ; ➢ Contrainte du groupe : trouver un temps libre pour les deux intervenants ; ➢ Contrainte du groupe : Engagement mutuelle ; Les ressources : o Les équipements et les cartes électroniques (Arduino, FPGA, …) ; o Logiciels informatique (Catia) et langages de programmation (VHDL, Arduino, C et Processing) ; o Outils de soudage, assemblage, et du test électrique (multimètre) ; o Ressource Web : vidéos, cours, réalisations, … ; o Expertise du Professeur ; Les uploads/Industriel/ projet-dexpirtise-radar-vehicule.pdf