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Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 ESIEA Paris Juin 2003 Rapport de Pro

Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 ESIEA Paris Juin 2003 Rapport de Projet Matériel Réalisation d’un robot téléguidé par infrarouge Réalisation : • BARDON Damien • BONNEVILLE Geoffroy • CLEMENT Quentin • CROCHON Guillaume • GENEVOIX Marc • SERVANT Benjamin Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 2 / 18 Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 3 / 18 Table des Matières I. Introduction................................................................................4 II. Cahier des charges et schéma fonctionnel................................5 1. Cahier des charges..........................................................................................................5 2. Schéma fonctionnel........................................................................................................5 III. 1ère partie : la télécommande.....................................................6 1. Protocole de communication..........................................................................................6 2. Codage du signal ............................................................................................................7 3. Schéma du circuit...........................................................................................................8 4. Emission du signal : diodes infrarouges.........................................................................8 IV. 2ème partie : le récepteur ..........................................................10 1. Réception : diode infrarouge........................................................................................10 2. Décodage du signal ......................................................................................................11 3. Schéma du circuit.........................................................................................................12 V. Motorisation du robot..............................................................14 1. Schéma du circuit.........................................................................................................14 2. Explication de l’interfaçage des moteurs .....................................................................14 VI. Partie personnelle.....................................................................16 1. Apports.........................................................................................................................16 2. Perspectives d’évolutions.............................................................................................16 VII. Conclusion.................................................................................17 VIII. Annexes .....................................................................................18 1. Bibliographie................................................................................................................18 2. Liste des composants utilisés .......................................................................................18 Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 4 / 18 I. Introduction Notre projet propose la réalisation d’une transmission par infrarouge entre une base et un robot motorisé. En effet, nous disposons déjà du robot motorisé, et il ne nous reste plus qu’à adapter la partie transmission de données(émission et réception) sur le robot, ainsi que de créer la télécommande. Nous avons donc scindé notre projet en deux, et nous serons donc deux équipes, qui réaliserons respectivement chaque partie du projet. Notre objectif est de transmettre un certain nombre d’informations entre le robot et la base. La diversité des informations qu’il sera possible de transmettre dépendra de l’avancement du projet. Ainsi, sa réalisation se fera étape par étape, dans le but de pouvoir proposer à la fin un système plus ou moins évolué, en fonction des difficultés que nous allons rencontrer. Une première étape consistera à réaliser la partie commande des moteurs, la base devra alors transmettre au robot des informations afin que celui-ci sache s’il faut avancer, reculer, tourner à gauche, à droite, s’arrêter etc.… La deuxième étape, réalisable seulement si nous avons le temps, consisterait à récupérer sur le robot des informations qui peuvent être de mesures de luminosité, ou encore la distance entre un obstacle et le robot, et à transmettre ces informations à la base, afin que celle-ci les traite. Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 5 / 18 II. Cahier des charges et schéma fonctionnel 1. Cahier des charges - Réaliser un robot téléguidé par infrarouge à l’aide d’une télécommande que l’on devra également réaliser. - Contrainte de temps : quatre jours. 2. Schéma fonctionnel R Ré éc ce ep pt te eu ur r I IR R Décodage du signal Commande des moteurs E Em me et tt te eu ur r I IR R Codage du signal CAN Boutons Moteur Gauche Moteur Droit Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 6 / 18 III. 1ère partie : la télécommande 1. Protocole de communication La plupart des systèmes audio et vidéo sont munis d’une télécommande infrarouge. Il existe plusieurs protocoles de communication infrarouge pour ces télécommandes, chaque compagnie ayant le sien. Le code « RC5 », de Philips, est le plus utilisé. Il est composé de mots 14 bits transmis en code Manchester, aussi connu sous le nom de code biphasé. • Les deux premiers bits de chaque mot sont des bits de départ, ayant toujours la valeur 1. • Le bit suivant est un bit de contrôle, ou « toffle bit », qui est inversé à chaque fois qu’un bouton est appuyé sur la télécommande. • Cinq bits d’adresses sont utilisés afin que seulement le bon système réponde au code. • La séquence de commande a 6 bits de long, permettant jusqu’à 64 commandes différentes par adresse. Ce format « RC5 » est illustré ci-dessous. Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 7 / 18 Nous nous sommes inspirés de ce format pour créer notre propre code. Ce dernier se compose d un bit de départ, d un bit de contrôle et de deux bits de commande. Nous pouvons ainsi exécuter quatre actions : Avancer Avancer gauche Avancer droite Reculer 2. Codage du signal Pour ce circuit logique, nous avons utilisé des portes OR (74LS32), AND (74LS08), XNOR (74LS86), inverseuses (74LS04), des bascules D (74LS00), un multiplexeur (74LS153) ainsi qu’un compteur modulo 10 (74LS90) qu’on a limité à 4. Des résistances, des boutons poussoirs, des LED nous ont été également nécessaires au montage. Nous nous sommes inspiré de l’encodage RC5 de Philips pour coder l’information et avons décidé de coder l’information émettrice simplement sur 4 bit puisque nous avions que 4 états à coder pour piloter le robot (haut, bas, gauche, droite) : le premier bit correspondant au bit de « Contrôle », le second au bit de « Toggle » et les 2 derniers bit au codage de l’état à transmettre. Ctrl- Toggle Bit – Bit1 – Bit 2 0 1 0 0 par exemple Le bit de contrôle indique si le système est en marche. Le bit de Toggle est en quelque sorte un bit d’erreur qui permet de détecter une séquence insignifiante pour le système : pour résumer son fonctionnement, son état change à chaque fois qu’une touche différente de la précédente est pressée. Avec ce système on peut repérer une erreur simplement : par exemple pressons un bouton 1, le bit de Toggle sera à 1 puis pressons un bouton 2, le Toggle passera à 0. Si l’état codé sur les 2 derniers bits est le même, il y a une erreur puisque 2 boutons ne peuvent avoir le même état ou la même séquence. Si l’on presse 2 fois de suite le même bouton, le Toggle garde le même état ; si les 2 séquences sont les mêmes, il y a cohérence alors que si les 2 séquences ne sont pas les mêmes il y aura erreur puisque le Toggle n' a pas changé ce qui veut dire qu’on a pressé la même touche. Ce système rajoute donc un test supplémentaire sur l’état précédent du Toggle (1 bascule supplémentaire). Quand aucune touche n’est enfoncée, le reset du compteur est activé en permanence (cf schéma), il démarrera que si une touche est enfoncée. Le multiplexeur transmet la séquence de données en fonction de l’horloge du compteur. Nous avons 4 états à coder (haut, bas, gauche, droite). Voici les différentes séquences associées à ces états : Haut : 1X10 Bas : 1X00 Gauche : 1X11 Droite : 1X01 Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 8 / 18 Pour coder ces 4 états, les fonctions de transfert correspondent tout simplement à B1+B2 et B3+B2 (nous utiliserons donc des portes OR pour coder des états) avec B1 le bouton 1, B2 le bouton 2 … Ces informations sont donc par la suite testées, envoyées au multiplexeur pour être ensuite redirigées vers la sortie. Nous avons par la suite connecté les diodes émettrices à la sortie pour finir ce montage. Nous obtenons alors une télécommande infrarouge qui comprend le codage + l’émission. 3. Schéma du circuit 4. Emission du signal : diodes infrarouges Pour transmettre les informations à notre robot, nous avons utilisé des diodes infrarouges de type CQY 89. Chaque diode émettait sur un rayon de 40° : nous en avons mis quatre en parallèles pour avoir un plus grande surface couverte par l’émission. Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 9 / 18 Schéma du montage : Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 10 / 18 IV. 2ème partie : le récepteur 1. Réception : diode infrarouge Pour la réception des données, nous avons utilisés une diode infrarouge de type NPN PT 331. Nous avons rencontrés des problèmes sur la distance de réception de la diode : pour capter le signal émis par les diodes réceptrices, nous devions mettre le montage émetteur très proche du montage récepteur. Après avoir réalisé des tests, nous nous sommes aperçu que lorsque que l’on envoyait un « 0 » logique, la tension de sortie de la diode réceptrice était de 3V. De meme, lorsque l’on envoyai un « 1 » logique, la tension de sortie était de 4V. La suite de notre circuit est composée de circuit intégré TTL : nous avion donc besoin d’une tension comprise entre 0V et 0,8V pour le « 0 » logique et d’une tension entre 2V et 5V pour le « 1 » logique. Pour remédier au problème, nous avons ajouté un montage comparateur apres la sortie de la diode : les entrées du montage étaient constituées de la tension à la sorite de la diode et d’une tension de 3,5V. Le montage réalisé est le suivant: Rapport de Projet Matériel Année 2002/2003 Page 11 / 18 2. Décodage du signal Le schéma de décodage du signal a été réalisé grâce à une étude systémique telle qu’on nous l’enseigne en deuxième année à l’ESIEA. Pour la première fois, nous avons pu mettre en pratique l’apprentissage des cours de système. Nous vous proposons cette étude uploads/Industriel/ technique-rapports-realisation-d-un-robot-teleguide-par-infrarouge.pdf