ETUDE D'UN ROBOT MOBILE

ETUDE D'UN ROBOT MOBILE [pic] I- Mise en situation On se propose d'étudier la réalisation d'un petit robot mobile composé de :
2 capteurs T1 et T2 permettant de détecter un obstacle
2 voyants (led)
2 Servomoteurs (SM) sur lesquels sont montés des roues de diamètre Rs
1 buzzer (avertisseur sonore) + interface de puissance.
1 régulateur 5V
( Repérer ces différents éléments sur le schéma. II- Etude des capteurs T1 et T2 1- Donner le niveau logique de A0 lorsque qu'un obstacle est détecté ( T1
fermé ) A quelle tension cela correspond t-il ?
2- Donner le niveau logique de A0 si pas d'obstacle ( T1 ouvert ) . A
quelle tension cela correspond t-il ?
3- Les ligne A0 et A1 du port A sont t-elles des entrées ou des sorties ?
4- Pour savoir si le capteur T1 a heurté un obstacle, que doit faire le
microcontrôleur : une opération de lecture de A0 ou d'écriture de A0 ?
5- Une autre solution technique possible pour réaliser un détecteur
d'obstacle serait la suivante :
[pic]
III- Etude des voyants Les deux leds sont pilotées par le microcontrôleur pour signaler une
rotation à gauche ou à droite du robot
1- compléter le tableau de fonctionnement ci-dessous : |A4 |LED (allumée ou |
| |éteinte) |
| 0| |
|1 | |
Note : le niveau logique 1 correspond à 5V 2- la ligne A4 du port A doit-elle être configurée en entrée ou en
sortie ?
3- Pour allumer la led, le microcontrôleur doit réaliser une opération
d'écriture ou de lecture de A4 ?
4- Calculer la valeur de la résistance R1 pour limiter le courant dans la
led à 20mA. On donne Vled = 2V .(appliquer la loi des mailles !)
5- D'après la documentation constructeur du microcontrôleur, indiquer si
A4 peut commuter 20mA.
[pic] 6- En Qbasic, pour mettre A4 à 1 on peut écrire PORTA.4 = 1 . On peut
aussi réaliser l'opération suivante :
PORTA = PORTA OR %00010000. (le sigle % signifie mot en binaire)
Compléter la dernière ligne du tableau ci-dessous : |A7 |A6 |A5 |A4 |A3 |A2 |A1 |A0 |PORT A |
|X |X |X |X |X |X |X |X |VALEUR |
|OR |Ou |
| |Logique |
|0 |0 |0 |1 |0 |0 |0 |0 |MASQUE |
| | | | | | | | |Résultat| Note : X = 0 ou 1 . on ne connaît pas à priori le contenu du port A. Les
bits A0 à A3 et A5 à A7 ne doivent pas être modifiés, seul A4 doit être mis
à 1.
7- En Qbasic, pour mettre A4 à 0 , on peut écrire PORTA.4 = 0. On peut
aussi réaliser une opération logique avec un masque (compléter le
tableau ci-dessous, trouver l'opération logique et la valeur du
masque !) |A7 |A6 |A5 |A4 |A3 |A2 |A1 |A0 |PORT A |
|X |X |X |X |X |X |X |X |VALEUR |
|? |opératio|
| |n |
| |Logique |
| | | | | | | | |MASQUE |
|X |X |X |0 |X |X |X |X |Résultat| Compléter : PORTA = PORTA ..... ................... IV- Etude de l'interface de puissance du Buzzer 1- Quel niveau logique doit-on avoir en sortie B0 pour commuter le relais
(et activer le buzzer) ?
2- Calculer le courant dans le relais sachant que la résistance interne
du relais est de 110(
3- D'après la documentation technique de l'uln2803, indiquer si ce
composant est capable de commuter le courant dans le relais.
[pic]
4- L'utilisation d'un relais pour commuter la puissance au buzzer est-il
réellement justifié ici, sachant que le buzzer consomme 75mA ?
Proposer un schéma sans le relais (compléter ci-dessous) :
[pic]
V- Etude des servomoteurs
Un servomoteur est composé d'un moteur à courant continu, d'un réducteur
(engrenages) et d'une électronique de commande avec un potentiomètre qui
permet d'asservir la position de l'arbre en sortie à un angle déterminé
(entre 0 et 180° environ).
Pour utiliser le servomoteur comme un moteur de propulsion (pouvant
tourner normalement ) , il est nécessaire d'effectuer une modification
mécanique (du type réalisé en miniprojet)
1- La mesure de la vitesse de la roue avec un tachymètre donne N=
120tr/min
Calculer la vitesse de rotation du moteur (en tr/min) sachant que le
rapport de réduction est de 1/20
2- On donne V= (R , avec :
( :vitesse angulaire en radian/s
R rayon de la roue en mètre ( R= 2cm à convertir en mètre )
V : Vitesse linéaire du véhicule en m/s
De plus on donne ( = 2(N avec N : vitesse de rotation en
tour/minute (Tr/min)
60
Calculer la vitesse V du véhicule en m/s . En déduire la vitesse V en
km/h
3- Le servomoteur consomme 250mA sous 5V .
Calculer la puissance absorbée Pabs (On donne Pabs = U * I , avec U
en volt, I en ampère, Pabs en Watt) Calculer la puissance mécanique (en watt) disponible en sortie sachant que
cette puissance est le produit du couple en sortie par la vitesse de
rotation.
Ps = Cs*(s . on donne Cs=0,08Nm et (s=12,5rd/s Ps en Watt En déduire le rendement (= _ Ps__
Pabs VI - Etude du régulateur 7805 Le régulateur 7805 permet d'obtenir une tension d'alimentation 5V à partir
de la source 12V (venant d'une batterie ou accumulateurs)
Calculer la puissance dissipée par ce régulateur sachant que le courant
fourni est de 700mA.
(Rappel : P = U*I , U tension aux bornes du régulateur et I courant le
traversant) Cette puissance dissipée dans le régulateur est de l'énergie perdue par
effet joules (chaleur) !
Quelle est la puissance absorbée par le régulateur ? (Pabs = tension
d'entrée * courant)
Quelle est la puissance fournie par le régulateur ? (Pfournie = tension
sortie * courant )
Quel est le rendement du régulateur ? (( =Pfournie/Pabs)
Conclusion : Que faudrait-il faire pour améliorer le rendement ? (et donc
limiter la puissance perdue par effet joules dans le régulateur) Note : Meilleur sera le rendement, meilleur sera l'autonomie de votre
robot. En pratique, on utilise le régulateur que pour alimenter la carte
microcontrôleur 68HC11 qui nécessite du 5V stabilisé. On alimente les
servomoteurs avec 4 batteries de 1,2V (1,4V chargées) soit 5,6V ce qui
évite de perdre de la puissance dans le régulateur par effet joules !
-----------------------
a- Donner la tension sur l'entrée A0 en présence puis en absence
d'obstacle
b- Calculer le courant dans R3 lorsque T1 fermé . On donne R3 = 10k(
[pic]
ULN2803