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capteur_actionneur

plan de cours, types de capteurs etc: http://edu.epfl.ch/coursebook/fr/capteurs-MICRO-330

http://gte.univ-littoral.fr/sections/documents-pdagogiques/chapitre-8-mesure/downloadFile/file/Les_capteurs.pdf?nocache=1289041293.82

1ère période: concepts et vocabulaires et assez guidé sur un capteur/actionneur identique pour tous les étudiants

2ème période: moins guidé, plus individualisé, et si les étudiants ont été lents en 1ere période, on les guidera +.

symboles normalisés

Capteurs interfaces (A/N) physique d'un capteur (exemple jauge de contrainte) avec carte convertisseur ADC + par exemple arduino + shield ethernet à faire en 2AU ou 2EN . ou sinon module ESP8266 en tant que module AT (plus simple que NodeMCU pour les programmes).

caractérisation: faire une série de mesures modèle linéaire et au dela, illustrer la répétabilité et les modèles de bruits, notion de moyenne et d'écart types, filtrer les données abhérantes

définir précision, répétabilité

caractérisation en statique et en dynamique (actionneur linéaire → réponse sinusoidale)

actionneur : piston piloté par moteur pas à pas (illustre passage mvt de rotation en translation): https://www.thingiverse.com/thing:733907

capteur de fin de course (optique et/ou mécanique)

exemple de capteur de force: https://www.lextronic.fr/force-flexion-pression/30866-capteur-de-force-fsr0.html

pour faire un peu de maintenance, prévoir de faire des maquettes avec des fautes et faire 'réparer' aux étudiants (identification, localisation et remplacement/réparation)

Intro Capteurs (séances 1 et 2) :

- définition générale, vocabulaire dédié : mesurande, mesure, corps d'épreuve, (capteurs proprioceptifs, extéroceptifs), norme ?

- choix de capteurs selon ce qu'on souhaite détecter (arbre de détermination à réaliser avec étudiants après étude de docs sur différents capteurs, notamment sur les capteurs tout ou rien)

- symboles normalisés ? termes techniques anglais

- schéma de câblage bras robot ?

- types de communication : sortie analogique (tension, boucle de courant 4-20mA), sortie numérique (liaison point à point P2P, bus, réseau) : souvent capteur à utiliser tel que fourni par le constructeur (exemple : http://www.keller-druck.com/home_e/paprod_e/33x_35x_e.asp)

- voir si nos capteurs ont différents connecteurs ? les leur faire reconnaître ?

- relever caractéristique entrée-sortie d'un capteur : discuter de la sensibilité, linéarité, hystérésis, erreur de linéarité relative typique

- lecture de data sheet : retour sur les caractéristiques principales des capteurs, temps de réponse, réponse fréquentielle, étalonnage

- raccordement 2fils, 3 fils…

- qualité métrologique : résolution (exemple sonde PT 100 sur Arduino, CAN 10 bits, référence 1,1V… ?)

- - liaison avec un transmetteur ? -

capteurs passifs/actifs, alimentation nécessaire?

insister sur les niveaux actif d'un capteur TOR

parler de la notion d'hystérésis → réalisation par une électronique analogique ou un traitement soft après numérisation

Parler des problèmes de compatibilité: mécanique et physique (par exemple robustesse, plages de température etc), électrique (niveau de tension par exemple), bus et protocoles

Intro vidéo

dans l'intro avec vidéo, y mettre aussi un robot humanoide HRP2 capteurs embarqués proprioceptifs:

  1. capteurs de force au niveau des chevilles
  2. capteurs de position angulaire pour les différentes articulation
  3. capteur de niveau de batterie
  4. capteur de température
  5. capteur de pression dans les doigts?

capteurs embarqués extéroceptifs:

  1. tête stéréovision x2

capteurs déportés:

  1. système de motion capture multicaméra

Proposition pour différents projets

  1. Caractérisation de joystick+adc (val=f(angle)) + correction pour avoir une réponse la plus linéaire possible (et gérer les problèmes d'offset)
  2. Mesure visuelle (position etc): CMUCam3 programmée pour localiser le plus gros objet rouge dans l'image
  3. Mesure de distance: Télémètre ultrason / Télémètre infrarouge / Télémètre laser LIDAR
  4. Mesure de position avec codeur incrémental + butée: fourche optique / led ir + TSOP4838 / codeur incrémental + butée pour initialisation
  5. Mesure de position absolue: potentiomètre ou resolveur
  6. Mesure de position à l'échelle de la terre: récepteur GPS + librairie arduino GPS+
  7. Capteurs de butée: interrupteur, fourche optique, capteur capacitif, interrupteur sans contact, clavier pour ihm en milieu industriel (eau et poussière)
  8. Sonde de courant (faire une manip avec une charge résistive et/ou inductive, et faire le lien avec la détection de blocage d'un moteur)
  9. capteur à effet Hall + aimant
  10. centrale inertielle (accéléromètres, magnétomètres, gyroscopes, baromètre)
  11. humidimètre, capteur optique, capteur de son etc. utilisant une carte avec hystérésis
  12. lecteur RFID + librairie (mais pour un binôme balaise)
  13. capteur de déformation piezzo
  14. capteur d'effort avec prise en compte des variations de température (R2⇒R1)

datasheet recepteur IR: http://www.farnell.com/datasheets/30485.pdf

trigger de Schmitt: https://fr.wikipedia.org/wiki/Bascule_de_Schmitt

égalisation d'histogramme: https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89galisation_d%27histogramme

Organisation

ESSAYER de mettre les séances les jeudi aprem ou mercredi matin (anglais/CC) ou lundi matin (au S3, amphi) pour avoir ER2EN libre → C'est mort la salle est en travaux… il faut en trouver une autre…

Manip TP

latence; cadence interface dynamique

TOR/progressif notion d'hysteresis

caractérisation étalonnage fonction affine: gain et offset analogique (étendre à par morceau ou autres fonctions)

quantification: gain et offset numérique et comparaison avec analogique

objectif: viser des (bouchons bouteille, confiture, support tournevis: pour visser c'est plus compliqué car il faut mettre l'effecteur à la bonne position angulaire)

actionneurs: -pince pour serrage

  1. moteur de couple de serrage avec reducteur mécanique (pont en H pour piloter sens de rotation + vitesse par PWM)
    1. prévoir un débattement limité pour faire du vissage en plusieurs passe

capteur angulaire de position + fin de course

coupler dans le module vision indus avec localisation du bouchon par vision

étalonnage repères caméra/robot

gérer l'horodatage de la mesure capteur en ajoutant RTC I2C


module balance pont de Wheatstone https://www.google.fr/search?q=pont+de+Wheatstone&oq=pont+de+Wheatstone&aqs=chrome..69i57j0l5.413j0j7&client=ubuntu&sourceid=chrome&ie=UTF-8 https://fr.wikipedia.org/wiki/Pont_de_Wheatstone http://ressources.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/electri/wheatstone.html

https://fr.wikipedia.org/wiki/Jauge_de_d%C3%A9formation

utilisation en tant que balance sur raspberry pi: https://tutorials-raspberrypi.com/digital-raspberry-pi-scale-weight-sensor-hx711/

achat modules + ADC: https://fr.aliexpress.com/item/Capteur-de-poids-de-cellule-de-charge-1-KG-5-KG-10-KG-20-KG-HX711/32949395083.html?albbt=Google_7_shopping&isdl=y&slnk=&albslr=116191644&src=google&acnt=494-037-6276&aff_platform=google&crea=fr32949395083&netw=u&plac=&albcp=1706977641&mtctp=&aff_short_key=UneMJZVf&gclid=Cj0KCQjwrdjnBRDXARIsAEcE5YmaZ_Glm6qu9o8Yc2f7Llk9wOmsKr1vejW9AaGNd8TC4oMmSs6uKjUaAraWEALw_wcB&albag=66909914152&albch=shopping&albagn=888888&trgt=310549338888&device=c&gclsrc=aw.ds

datasheet ADC HX711 avec exemple de code en C: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/hx711_english.pdf

https://www.sunrom.com/p/loadcell-sensor-24-bit-adc-hx711

carte module HX711 et schematique: https://www.sparkfun.com/products/13879 et https://cdn.sparkfun.com/assets/f/5/5/b/c/SparkFun_HX711_Load_Cell.pdf

schematique module chinois: https://www.sunrom.com/p/loadcell-sensor-24-bit-adc-hx711

video étalonnage etc: https://www.youtube.com/watch?v=5LzKFFdCazo

principe jauge de déformation avec équation du pont de wheatstone: https://fr.wikipedia.org/wiki/Jauge_de_d%C3%A9formation

détails pont de Wheatstone: https://fr.wikipedia.org/wiki/Pont_de_Wheatstone


manip capteur/actionneur monter un arduino pro mini au plus près du capteur et y intégrer l'actionneur interfacer la passerelle wifi sur le bus profinet →activation et relevé de couple de serrage) batterie embarqué (l'effecteur n'a besoin d'aucune connectique)

capteur de position angulaire optique+ fin de course


achat de module ESP01: https://www.ebay.fr/itm/2-5-10PCS-ESP8266-Esp-01-Serial-Port-WIFI-Transceiver-Module-LWIP-AP-STA/173525936309?hash=item2866f3a8b5:m:mA7UtrmZSd2xtOWVqZwiwGw:rk:7:pf:0

cablage et code d'exemple: https://www.youtube.com/watch?v=ayF4Oymf08k code: https://github.com/mrdavidjwatts/esp8266Module

flash ESP pour 9600bauds au lieu de 115200bauds, schema du programmateur: http://www.xess.com/blog/esp8266-reflash/

ca peut se faire avec une commande AT: AT+CIOBAUD=115200 ou AT+CIOBAUD=9600 Le réglage est conservé jusqu'à nouveau changement, même si coupure d'alimentation sur mes modules la commande d'interrogation ne fonctionne pas AT+CIOBAUD?

softwareSerial supposé fonctionner à 115200Bauds: https://www.arduino.cc/en/Reference/SoftwareSerial mais pas fiable: https://forum.arduino.cc/index.php?topic=339644.0

pour rechercher une chaine dans la réponse du modem: https://www.arduino.cc/en/Serial/Find

connexion du module ESP01 à une arduino mega: https://dalpix.com/connecting-your-arduino-wifi-esp-8266-module

VCC shall be connected to the 3.3V power supply
GPIO0 and GPIO2 are general purpose digital ports. GPIO0 also controls the module mode (programming or normal operation). In our case (normal operation), it shall be connected to 3.3V (high). GPIO2 is not used in this example, so I put it on 3.3V to simplify the connections
CH_PD: Chip enable. Keep it on high (3.3V) for normal operation
RST: Reset. Keep it on high (3.3V) for normal operation. Put it on 0V to reset the chip.
Tx: Goes to Arduino Rx
Rx: Goes to Arduino Tx (But needs a voltage adjusting)
GND is ground
testpont.ino
#define TXPIN 3
/
void setup()
{
    pinMode(TXPIN,OUTPUT);
}
void loop()
{
    digitalWrite(TXPIN,1);
    delay(2000);
    digitalWrite(TXPIN,0);
    delay(2000);   
}
serialtunnel.ino
#include <SoftwareSerial.h>
#define RXPIN 2
#define TXPIN 3
SoftwareSerial mySerial(RXPIN, TXPIN); //Création d'un port Série émulé nommé mySerial avec RX=pin 2, TX=pin 4
 
void setup()
{
    Serial.begin(9600);
    mySerial.begin(9600);
}
void loop()
{
    while (mySerial.available()) {
        Serial.write(mySerial.read());
    }
    while (Serial.available()) {
        char c=Serial.read();
        mySerial.write(c);
        Serial.write(c);
    }
}

tester les commandes AT depuis la console Serial miniterm.py (NE PAS UTILISER LA CONSOLE Arduino, ça déconne avec les retours chariots!!!!)


upload sketch via wifi sur nodemcu: http://blog.flynnmetrics.com/applications/nodemcu-esp8266-upload-sketches-wirelessly/

idées pour TP

pour la partie caractérisation, utiliser les DIL switches pour régler des paramètres d'un programme que les étudiants téléchargent sur la carte ( à partir d'un .hex), ils ont tous le même programme mais un comportement différent grace au switch et il doivent faire des relevés (par exemple latence, offset etc…)

Jeu de 40 capteurs

Appli python pour analyse statistique

tu devrais voir l'affichage se stabiliser vers:

tu dois pouvoir fermer l'application en tapant CTRL+C dans le terminal qui l'a lancé, au besoin, clique sur la croix pour fermer la fenêtre de l'application.

pip3 install matplotlib
capteur_actionneur.txt · Dernière modification: 2019/10/03 21:26 par bvandepo