Discussion :

[Exzaria]

Bonjour à tous,
Je suis chercheur (pas en électronique malheureusement ) et pour une expérience j'ai besoin d'un matériel spécifique, qu'il me faut construire. Je suis vraiment débutante et j'ai vraiment besoin d'un coup de main pour le schéma électronique et les composants nécessaires...

Fonctionnement :

Il faut que j'active un seul moteur pas à pas bipolaire sur 12 qui seront connectés (par exemple choisi aléatoirement). Il semble impossible de connecter les 12 directement à l'Arduino mais vu que je n'ai besoin que d'un seul activé à un moment, j'imagine qu'il existe une autre possibilité...
Ce moteur activé le sera en fonction de la pression exercée sur un capteur de force.

Infos :
L'arduino reste connecté au port USB.

Matériel que je possède :
Modèle Arduino : Mega
Modèle capteur force : http://snootlab.com/adafruit/253-cap...force-fsr.html
Modèle moteur : http://fr.aliexpress.com/item/Mini-l...e-819b57f24d04)

Il semble qu'il faille un L298 pour gérer le/les moteurs?
Si l'Arduino est connecté au PC, je ne suis pas obligé de rajouter une alim externe au vu des moteurs?
Est-ce que quelqu'un pourrait m'aider à réaliser le schéma électronique et déterminer le matériel dont j'ai besoin?
Niveau programmation en général c'est ok, c'est vraiment l'électronique qui bloque... Merci par avance si vous pouvez m'aider!

[Vincent PETIT]

Salut et bienvenue sur le forum Exzaria,
Alors, il y a plusieurs choses à dire sur ton projet.

Il semble qu'il faille un L298 pour gérer le/les moteurs?

En effet, il vaut mieux un driver pour piloter un moteur pas à pas et le L298 en est un parmi d'autres. Ici on en voit un autre http://megasimple.free.fr/spip.php?article328, le A4983.

Si l'Arduino est connecté au PC, je ne suis pas obligé de rajouter une alim externe au vu des moteurs?

Le régulateur de tension sur ton Arduino MEGA peut fournir 800mA et un moteur consomme entre 400mA et 200mA d'après les données incompréhensibles de Alixpress !
D'après eux la tension nominale du moteur est de 4V 5V 12V, ça doit dépendre de l'humeur de celui que le branche bref... j'ai fait la puissance / tension min -> 1.6W / 4V = 400mA au pire.
Cependant, certain driver demande deux alimentations distincts, une pour l'électronique et une pour le moteur en lui même. La raison est qu'un moteur a tendance a "polluer" son alimentation, ce genre de système créait des appels de courants, des couplages, des oscillations et il est préférable d'avoir une alimentation juste pour lui au risque de voir toutes ces perturbations sur l'alimentation générale et qui alimente aussi le microcontrôleur du Arduino.

Il semble impossible de connecter les 12 directement à l'Arduino mais vu que je n'ai besoin que d'un seul activé à un moment, j'imagine qu'il existe une autre possibilité...

Avec ce genre de shield https://www.adafruit.com/product/1438 tu peux facilement connecter 12 moteurs pas à pas puisque que chaque shield a une adresse. Le Arduino ne s'adresse qu'a un seul shield et donc qu'a un seul moteur à la fois. L'inconvénient c'est que c'est cher et il t'en faut 6 puisque tu peux mettre 2 moteurs pas à pas par carte.
On pourrait être tenté de prendre un seul shield et faire une espèce d'aiguillage en amont pour piloter un seul moteur en particulier mais c'est plus compliqué qu'il n'y paraît et aucun shield ne sera prévu pour faire ça. Il faudrait faire de l'électronique sur mesure et elle serait complexe pour créer 12 interrupteurs derrière un seul shield. L'idée serait de relier tous les moteurs en parallèle sur le shield sauf que seul un interrupteur serait actif pour ne faire tourner qu'un seul moteur.



Pour le capteur de force/pression, tu as besoin de précision ?
Le câblage classique est celui ci (FSR étant le capteur ):

Il existe une relation simple entre la tension "Analogue Voltage" et les composants formant ce qu'on appelle un pont diviseur de tension.

Analogue Voltage = (10kohms / (résistance du capteur + 10kohms)) * 5V

résistance du capteur est donnée par une courbe qui est fonction de la force qu'on applique sur le capteur.

Pour avoir plus de précision, c'est un pont de Wheaston qu'il faudrait faire mais je ne pense pas que tu souhaites aller jusque là sinon tu aurais choisie un capteur avec un plage de détection différente et moins grandre. C'est une des techniques des "Ohmmètres", R1, R2 et R3 sont des résistances de précision (tolérance à 1%) et choisies en fonction de la valeur de RG (ton capteur) lorsqu'on n'appuie pas dessus. La tension V sur le schéma est proportionnelle aux très faibles variations de pression de ton doigt sur le capteur. Ce montage est très efficace avec un capteur ayant une faible plage de sensibilité.



Par simple curiosité, ça te servira a quoi exactement ?
A+

[Exzaria]

Merci beaucoup pour cette explication détaillée! J'y vois bien plus clair...
Je garde la solution des shields qui est effectivement la plus simple pour un débutant comme moi. Le problème est un peu le cout.
Pour le capteur de force donc c'est simple. Je vais regarder si j'ai besoin d'un pont de Wheaston en terme de précision.

Mais je viens de me rappeler un vieux cours d'élec : Est-ce que je ne pourrais pas utiliser un démultiplexeur pour adresser les moteurs sinon?

Le dispositif servira a stimuler la peau à plusieurs endroits (les moteurs sont linéaires). J'étudie la perception tactile et comment on localiser quel point de la peau est stimulé : par exemple si une bête vous pique le bras, vous allez savoir tout de suite où est dans l'espace le point de la peau concerné. La question est de comprendre comment les cerveau arrive à savoir cela sachant que l on bouge tout le temps!

[Auteur]

Bonjour,

Est-ce que je ne pourrais pas utiliser un démultiplexeur pour adresser les moteurs sinon?

tu n'as qu'une possibilité :
Tu as autant de ponts en H (les L298 peuvent piloter 1 moteur pas à pas) que de moteurs et les interrupteurs se trouvent avant tes ponts. Le démultiplexeur va donc te servir à sélectionner le pont qui correspond à ton moteur. Tu économises des sorties de ton Arduino.

Je pense aux line driver (74xx240 par exemple). Je me demande si certains peuvent drainer un courant aussi élevé... Dans ce cas on peut imaginer un L298, 4 drivers de lignes après le pont et activer les 4 sorties nécessaires pour piloter le moteur voulu.

[Vincent PETIT]

[...]
tu n'as qu'une possibilité :
Tu as autant de ponts en H (les L298 peuvent piloter 1 moteur pas à pas) que de moteurs et les interrupteurs se trouvent avant tes ponts. Le démultiplexeur va donc te servir à sélectionner le pont qui correspond à ton moteur. Tu économises des sorties de ton Arduino.

Je pense aux line driver (74xx240 par exemple). Je me demande si certains peuvent drainer un courant aussi élevé... Dans ce cas on peut imaginer un L298, 4 drivers de lignes après le pont et activer les 4 sorties nécessaires pour piloter le moteur voulu.

Très intéressant !
Par contre le 74xx240 (peu importe la série) ne pourra pas délivrer plus que 20mA.... mais.... tu as trouvé une solution très low cost, si on met les drivers avant les ponts en H. On peut faire peut être encore moins cher en remplaçant les 12 L298 (à 4€ pièces) par 6 ULN2803 (à 0.65€ pièces)
Voici un schéma :

Toutes les résistances sont simplement là pour la condition du tout premier démarrage et pour fixer des états logiques, leurs valeurs importes peu, 10k ferait très bien l'affaire.
Le principe est simple, 4 signaux PWM issus de l'Arduino arrivent en même temps sur, ici, 4 drivers 74LS240. Le Arduino décide d'activer un seul des drivers grâce aux signaux MOTEURx. Les autres drivers sont, quant à eux, simplement "éteint".
Les 4 signaux PWM vont traverser un ULN2803, qui n'est autre qu'un réseau de gros transistors, qui va donner de la pêche aux signaux PWM. Assez de pêche pour pouvoir alimenter des bobines de moteurs.

Si les signaux PWM ressemblent à ça issus de l'Arduino alors ils ressembleront à la même chose (à une inversion prés) après les ULN2803 mais une tension plus forte (12V dans mon exemple) et un courant bien balaise.

Code :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

1
2
3
4
5
6
7
8
        _           _  
PWM1 __| |_________| |_____
           _           _
PWM2 _____| |_________| |_____
              _           _
PWM3 ________| |_________| |_____
                 _           _
PWM4 ___________| |_________| |_____

Avec cette exemple, normalement le moteur tourne ! Mais le câblage est beaucoup plus conséquent !!!!

[Auteur]

Comment gères-tu les sorties PWM ? Car il faut les activer au bon moment et dans le bon ordre pour que le moteur tourne dans le bon sens.

[Exzaria]

Wow!
Merci Auteur et Vincent!
Je vois le principe (même si la mise en pratique va générer des questions ). Si on arrive à un petit prix comme ça ce serait super!
J'ai quelques questions :
Pourquoi faut-il une tension plus forte (12vs5V) ?
Comment on produit les signaux PWM?
Le schéma est pour 4 moteurs donc je fais *3..?

[Auteur]

Pourquoi faut-il une tension plus forte (12vs5V) ?

Tes moteurs fonctionnent sur du 12V. D'ailleurs, même s'ils fonctionnaient sur du 5V ils te faudrait une alimentation externe car la sortie 5V (qui correspond au 5V fourni par l'USB) ne pourra pas débiter assez de courant.

Comment on produit les signaux PWM?

Les signaux PWM sont générés par l'Arduino. Fonction analogWrite() qui porte mal son nom cela dit en passant. Le PWM est un signal carré à fréquence fixe mais dont le rapport cyclique (rapport de la durée de l'état haut part la période du signal) varie.

Le schéma est pour 4 moteurs donc je fais *3..?

oui. Pour le coup je pense que tu devrais faire faire un circuit imprimé.



Vincent, tu penses que les résistances à la masse sont nécessaires ? Le potentiel des entrées des ULN (IC2 et IC4) est fixé par les sorties des 74LS240. Non ?
Je mettrais un petit condo aux bornes des alimentations des CI.

[Exzaria]

oui. Pour le coup je pense que tu devrais faire faire un circuit imprimé.

Ou peux-t-on faire imprimer des circuits?
Y-a-t il des logiciels pour les dessiner?

J'ai trouvé dans mes composants un ULN2803A <- le "A" : c'est pareil que ULN2803 ?
Quel signal faut-il envoyer à MOTEURx pour que cela active le 74LS240N ?

[Auteur]

Ou peux-t-on faire imprimer des circuits?
Y-a-t il des logiciels pour les dessiner?

Tu as des sociétés qui font ça et tu peux avoir de très très gros écarts de prix (entre 1 et 10 !). En ce qui me concerne je passe par Eurocircuits mais il faut leur donner le typon.
Tu as des logiciels qui te permettent de faire le circuit et le typon :
Eagle, Diptrace sont gratuits.


Sinon tu peux réaliser toi-même ton circuit en utilisant des plaques percées avec des bandes cuivrées. C'est un peu plus long à faire.

[Vincent PETIT]

Hop, hop, hop !
Je viens de voir que les moteurs, que tu as choisie Exzaria sont des bipolaires et mon schéma fonctionne pour des moteurs unipolaires je viens de m'en rendre compte y a 5min, c'est écrit dans la description du produit.....
Voici un exemple sur Arduino https://www.arduino.cc/en/Tutorial/StepperUnipolar qui utilise des ULN2003, quasi idem que des ULN2803 et le programme était a moitié fait en plus, c'est vraiment dommage.

Si il faut piloter des moteurs bipolaires il faut contrôler, en plus, le courant dans les bobines du moteur et ça va sacrément complexifier le schéma. L'intérêt du prix des ULN2803 est perdu.

Il va malheureusement falloir passer par un driver dédié L298 ou autres.

Vincent, tu penses que les résistances à la masse sont nécessaires ? Le potentiel des entrées des ULN (IC2 et IC4) est fixé par les sorties des 74LS240. Non ?
Je mettrais un petit condo aux bornes des alimentations des CI.

Les sorties des 74LS240 sont en haute impédance lorsqu'ils sont inactifs, les résistances de pulldown assuraient un maintient, à l'état bas, sur les entrées des ULN. Pour être sur de ne pas activer un moteur sans qu'on le veuille.

J'utilise aussi Eagle pour mes schémas électroniques.

Je vois pour une autre solution.... arf je suis déçu !!!

[Vincent PETIT]

Bon, il existe des drivers de moteur pas à pas moins cher que le L298.
DRV8833C pour contrôler 1 moteur => 1.94€ HT pièce
MTS62C19A pour contrôler 2 moteurs => 1.07€ HT pièce

Le soucis est qu'il faut connaître la tension de fonctionnement des moteurs pas à pas et sur Aliexpress il y a 3 tensions, ce que je ne comprends pas.

[Exzaria]

Le soucis est qu'il faut connaître la tension de fonctionnement des moteurs pas à pas et sur Aliexpress il y a 3 tensions, ce que je ne comprends pas.

Je ne sais pas pourquoi mais voici le lien vers une description plus précise que sur le site: http://www.haydonkerk.com/?TabId=86

Sinon j'ai demandé au vendeur du moteur pourquoi il y avant 3 tensions, J'attend la réponse...

[Exzaria]

Le vendeur Aliexpress m'a dit que le moteur était compatible avec les 3 voltages...

[Auteur]

Le vendeur Aliexpress m'a dit que le moteur était compatible avec les 3 voltages...

En d'autres termes il ne sait pas (ça ne m'étonne pas d'ailleurs). Il faut vraiment éviter ce genre de sites.

Il n'y a pas un étiquette sur le moteur avec une référence ou tout autre information ?

[Exzaria]

En d'autres termes il ne sait pas (ça ne m'étonne pas d'ailleurs). Il faut vraiment éviter ce genre de sites.

Il n'y a pas un étiquette sur le moteur avec une référence ou tout autre information ?

Oui c'est sur, j'ai mis la charrue avant les boeufs en commandant les moteurs en premier
La livraison est en cours...
J'ai regardé de la documentation pour le numéro de série et si je me base sur la photo du site, il s'agit du 4V.

[Vincent PETIT]

On va attendre la livraison de tes moteurs pour choisir le bon driver.
Je vais refaire un point sur un de mes projets et il se pourrait bien (a confirmer) que je réalise aussi une carte électronique pour le pilotage de plusieurs moteurs brushless ou pas à pas.

En ce qui me concerne je passe par Eurocircuits mais il faut leur donner le typon

Moi je passais par Barco, AC+ (e-circuit aujourd'hui), Atlantec (ACB aujourd'hui) et peut être bien par Eurocircuit mais plus sur. Bon par contre en tant que particulier je ne pense pas me tourner vers eux au vu du prix.
Sur un forum d'électronique, de qualité, et que je fréquente aussi, on conseille des fabricants chinois low cost qui offre de bonnes qualités, voir très bonnes même, c'est presque à la hauteur de grands groupe comme tu viens de citer. Les personnes qui les ont essayé sont de confiances et depuis un moment j'ai envie de tester juste pour voir. C'est peut être le bon moment !


Par contre Exzaria, mon ancien métier c'était justement de faire de la conception de schéma + routage de circuit imprimé + mise au point hard et soft dans un labo de R&D (chez eux http://www.oldhamgas.com/fr) et je peux te certifier que faire tip top du premier coup c'est très très dur (c'est comme quelqu'un qui ferait un programme informatique bon du premier coup et à la première compilation.... c'est quand même très rare) et il faut passer par au moins un premier jet prototype pour la mise au point.

Niveau timing tu es comment ? C'est urgent ? Je demande ça car en électronique comme dans tout d'ailleurs, vite et bien ça fonctionne pas bien !!!!

J'étudie la perception tactile et comment on localise quel point de la peau est stimulé : par exemple si une bête vous pique le bras, vous allez savoir tout de suite où est dans l'espace le point de la peau concerné. La question est de comprendre comment les cerveau arrive à savoir cela sachant que l'on bouge tout le temps!

Je comprends, donc le capteur de pression va te servir a doser le force du moteur sur la peau ?
Et comment tu analyses l'interprétation du cerveau ? Pas en faisant un EEG j'imagine ? Un IRM ?

[Auteur]

Je comprends, donc le capteur de pression va te servir a doser le force du moteur sur la peau ?
Et comment tu analyses l'interprétation du cerveau ? Pas en faisant un EEG j'imagine ? Un IRM ?

Je pense que le capteur de pression est pour le sujet : le sujet doit sans doute indiquer en retour la force qu'il ressent sur la peau. Sinon cela nécessiterait 12 capteurs.
Pour l'interprétation, tu ne peux pas faire d'IRM car les composants (les moteurs) ne sont pas IRM-compatibles. Les moteurs iraient directement dans le tunnel en faisant au passage de gros dégâts
Peut-être un EEG mais ce n'est pas nécessaire si c'est une étude comportementale : comment sont ressentis les pressions sur différents emplacements du corps pour divers sujets ? Par contre le MEG (magnéto encéphalogramme) est sans doute possible.

[Vincent PETIT]

Je pense que le capteur de pression est pour le sujet : le sujet doit sans doute indiquer en retour la force qu'il ressent sur la peau. Sinon cela nécessiterait 12 capteurs.

Ah, ok ! Moi au début je pensais que c'était pour contrôler la pression du moteur sur la peau. C'est parce que je partais d'une impression personnelle :

Si je pose en surface de ma peau un objet pointu, je sais a peu près où est cet objet.
Si j'enfonce cet objet pointu alors je sais précisément où j'ai mal.

Je sais pas pourquoi j'avais l'impression que la douleur/sensation ont plusieurs niveau de dispersion qui vont de diffus à ciblé. Un peu comme quand y a un truc qui te picote le bras, tu risques de tourner ton bras pour chercher où exactement. Par contre quand tu te piques bien comme y faut (épine de rosier, guêpe, abeille, barbelé, ...) tu n'as pas besoin de chercher... tu sais où c'est

Pour l'interprétation, tu ne peux pas faire d'IRM car les composants (les moteurs) ne sont pas IRM-compatibles. Les moteurs iraient directement dans le tunnel en faisant au passage de gros dégâts

Ouais c'est vrai ça, j'aurai du y penser, de l'électronique dans un IRM a moins de mettre que la tête dedans mais même a proximité d'un IRM je ne sais pas comment va se comporter le montage !

[Exzaria]

Alors, c'est le capteur de pression qui va controler le niveau "d'appui" sur la peau du mouteur
, Vincent a bien deviné!
Auteur, effectivement il s'agit bien d'une étude comportementale. La personne aura la matrice de moteur sur l'avant bras et devra indiquer (sans voir) quelle est la localisation sur la peau de la stimulation (faite par le moteur)!
Par d'IRM effectivement avec ce matériel !