Le monde de l'électronique peut être amusant et passionnant, mais il peut parfois paraître intimidant lorsqu'on regarde un schéma de câblage et qu'on ne sait pas par où commencer. De plus, comprendre le code d'un microcontrôleur peut être déroutant pour les novices. Heureusement, nous sommes là pour vous donner les informations nécessaires pour démarrer votre apprentissage !
Dans cet article, nous allons explorer ce qu'est un microcontrôleur en examinant ses avantages et ses fonctionnalités. Nous vous présenterons ensuite un projet simple pour piloter un actionneur linéaire à partir d'un microcontrôleur, en commençant par le faire s'étendre/se rétracter. Que vous soyez novice en microcontrôleurs ou amateur expérimenté souhaitant simplement vous perfectionner, cet article est fait pour vous. Il s'agit d'un article parmi tant d'autres à venir , où nous examinerons de plus près les shields de microcontrôleurs, les modules de capteurs et les pilotes de moteur. Mais commençons par les bases !
Qu'est-ce qu'un microcontrôleur : avantages et fonctionnalités ?
Regardez à gauche, puis à droite. Vous avez probablement déjà vu chez vous ou au bureau des objets équipés d'un circuit intégré (CI) ; ces petites puces en silicium sont le cerveau de vos appareils électroniques. Les cartes microcontrôleurs intègrent un ou plusieurs de ces CI, ainsi que de nombreux périphériques.
Les microcontrôleurs sont des appareils petits, polyvalents et peu coûteux qui peuvent être mis en œuvre et programmés avec succès non seulement par des ingénieurs électriciens expérimentés, mais également par des amateurs, des étudiants et des professionnels d'autres disciplines.
Un microcontrôleur comportera généralement les éléments suivants :
- Unité centrale de traitement (CPU) : effectue des opérations arithmétiques, gère le flux de données et génère des signaux de contrôle en fonction d'un ensemble d'instructions (c'est-à-dire du code).
- Mémoire non volatile : stocke le programme du microcontrôleur qui indique exactement au processeur ce qu'il doit faire.
- Mémoire volatile (RAM) : utilisée pour le stockage temporaire de données. Ces données sont perdues lorsque le microcontrôleur est hors tension.
-
Périphériques : modules matériels qui aident un microcontrôleur à interagir avec le système externe.
- Convertisseurs de données (AC-DC, DC-AC et générateurs de tension de référence).
- Génération d'horloge.
- Timing.
- Entrées et sorties.
- Communication série.
Un microcontrôleur est très rentable, car il peut être produit à un coût inférieur à celui de ses prédécesseurs électromécaniques. De plus, les cartes de développement, comme l' Arduino , permettent une programmation rapide et sont idéales pour les prototypes de systèmes. La majorité des circuits étant constitués de circuits intégrés, le coût énergétique d'un microcontrôleur est bien inférieur à celui des composants individuels d'un circuit logique à relais. Enfin, comme un microcontrôleur classique est programmable, il peut être réutilisé pour un autre projet si nécessaire.
Comment utiliser un microcontrôleur avec un actionneur linéaire pour étendre/rétracter
Il est temps de tester un actionneur linéaire Progressive Automations équipé d'un microcontrôleur et de l'étendre/rétracter ! Nous vous expliquerons le câblage et le fonctionnement du code afin que vous puissiez modifier le contrôle de l'actionneur linéaire à votre guise.
Ce dont vous aurez besoin
Voici ce dont vous aurez besoin pour commencer à coupler un microcontrôleur à un actionneur linéaire. Tous les composants sont disponibles sur le site web de Progressive Automations :
- Alimentation 12 V CC
- Arduino Mega
- Écran LCD avec boutons
- Relais à 2 canaux
- Actionneur (12 V CC avec consommation de courant max. 10 A)
- Câble USB de type A/B avec fils de liaison
Téléchargement du câblage et du code
Heureusement, grâce aux shields, le câblage est réduit. Ce câblage simple fait de ce projet le projet idéal pour débuter avec un microcontrôleur. Une fois les composants nécessaires en votre possession, suivez les étapes de câblage ci-dessous. Utilisez l'image du brochage Arduino comme référence.
- LCD empilé sur la broche 26 de l'Arduino
- Relais IN1 vers broche 30 de l'Arduino
- Relais IN2 vers Arduino 5V
- Relais VCC vers Arduino GND
- Relais GND vers relais NO2
- 12 V CC vers relais NC2
- 12 V CC vers relais NC1
- Relais NC2 vers relais NO1
- Relais NO2 vers actionneur positif
- Relais COM1 vers actionneur négatif
- Relais COM2
Explication du code
Voir le code complet de ce projet ici .
Le code compris par la carte microcontrôleur Arduino est C. Plusieurs bibliothèques ont été écrites, qui contiennent du code pour simplifier l'ajout de divers périphériques, dans ce cas, l'écran LCD (#include <LiquidCrystal.h>).
La première partie du code concerne la configuration des broches. Ces numéros correspondent aux connexions des relais sur l'Arduino. Si vous utilisez une autre carte Arduino, assurez-vous que ces numéros correspondent à la broche à laquelle vous connectez les relais.
La boucle de configuration affecte les broches du relais aux sorties et les met à l'état BAS. De plus, l'écran LCD reçoit quelques commandes pour afficher du texte et configurer les flèches du curseur. Dans la boucle principale, le code vérifie en permanence si l'un des boutons de la carte LCD a été actionné. Dans ce cas, les boutons sont connectés à la broche A0 de l'Arduino. Lorsqu'un bouton est actionné, la valeur lue par l'Arduino sera proche de 100 ou de 255, selon les boutons actionnés. Ces valeurs ne sont pas toujours exactes, surtout si des circuits supplémentaires connectés à l'Arduino peuvent interférer avec le signal. Par conséquent, une valeur seuil a été incluse et peut être ajustée si les boutons sont trop sensibles aux interférences.
Si votre Arduino est connecté à votre ordinateur via USB, vous pouvez utiliser le moniteur série de l'IDE Arduino pour visualiser le signal de sortie de la broche A0. Ajoutez simplement la ligne de code ci-dessous à la boucle principale :
Série.println(A0);
Une logique s'applique au signal de lecture pour déterminer si le bouton haut ou bas a été enfoncé. Si le bouton haut a été enfoncé, un relais est positionné sur haut et l'autre sur bas. Si le bouton bas a été enfoncé, la logique est inversée. L'activation et la désactivation des relais entraînent l'extension/la rétraction de l'actionneur.
Maintenant que vous connaissez le fonctionnement du code, vous pouvez l'adapter en ajoutant une logique supplémentaire, par exemple en allumant une LED lorsque l'actionneur sort et en l'éteignant lorsqu'il se rétracte. Cette opération est assez simple : il vous suffit de définir le numéro de broche, de l'affecter comme sortie, puis de la mettre à l'état haut (commande digitalWrite) dans l'instruction if ou else if.
Conclusion
Travailler avec un microcontrôleur Arduino pour un actionneur, entre autres, peut être très amusant et enrichissant. Apprendre à coder sur un microcontrôleur simple pour un actionneur, notamment en langage C, est un excellent moyen d'approfondir vos connaissances et de potentiellement faire de vos compétences en codage un métier. Commencez par les bases et progressez vers des projets plus complexes.
Dans les prochains articles, nous explorerons différents shields compatibles avec l'Arduino et vous présenterons des parties de code légèrement plus complexes. Nous étudierons également l'utilisation de capteurs pour contrôler des segments de votre code afin de piloter un actionneur linéaire. Pour toute question concernant les microcontrôleurs ou la connexion d'un actionneur linéaire à un microcontrôleur, n'hésitez pas à nous contacter !