Archives de catégorie : Electronique

Articles liés à l’électronique de l’imprimante 3D

Concevoir son drone : du choix des composants au premier vol

Dans cet article, on va présenter la marche à suivre pour construire de A à Z son propre quad, de la phase de conception jusqu’à son premier vol.

Après avoir découvert le FPV avec un nano drone, j’ai eu envie de passer à la vitesse supérieure en achetant un kit pour fabriquer mon premier multirotor 5 pouces, un Tyro99 de chez Eachine :

Le montage de ce quad m’a beaucoup appris et il est parfait pour débuter (j’ai quand même changé la caméra et les hélices). Maintenant, j’ai envie de concevoir mon propre quad : choisir les composants un par un selon mes besoins.

Le Net foisonne de tutos pour les débutants, on trouve plein d’articles et de vidéos sur des tests de produits, des vidéos de montage etc. Mais je n’ai pas trouvé de guide complet en français sur le sujet, j’ai dû fouiller un peu partout pour trouver les réponses à toutes mes questions. C’est l’ensemble de cette démarche que va présenter cet article, en se basant sur mon build à titre d’illustration (en bleu dans la suite de l’article), mais en essayant de rester générique.

Si vous avez déjà sélectionné ou acheté vos composants, n’hésitez pas à sauter les premières parties pour aller directement sur la préparation ou la réalisation du montage, il y aura certainement de bonnes astuces à prendre 🙂 Continuer la lecture

Piloter ses drones les mains au chaud !

Allé, l’impression 3D c’est rigolo, mais revenons aux choses sérieuses 😉

Sous nos tropiques, faire voler nos multirotors en hiver, ce n’est pas toujours une partie de plaisir. Pour contourner les problèmes de pluie ou de neige, il y a l’étanchéité du matériel électronique, mais ce n’est pas pour tout de suite. On va commencer par s’attaquer au problème du froid ! En particulier pour les mains : piloter avec les mains gelées, c’est mission impossible. Continuer la lecture

Horloge à base de tubes Nixie

Cette fois-ci, pas de robotique ni trop d’électronique, juste du fun à essayer de faire un bel objet. Il va s’agir d’une horloge, mais pas n’importe laquelle : une  « Nixie Clock ».

Evidemment, elle donne l’heure, mais son originalité repose sur les afficheurs utilisés, des tubes Nixie. Ils ont été inventés en 1954 et sont parmi les premiers afficheurs numériques. Ils ne sont plus fabriqués aujourd’hui, mais l’Union Soviétique en a produit énormément à l’époque et on peut encore en trouver assez facilement sur Ebay (Russie, Ukraine…). Continuer la lecture

Logger de température et d’humidité

Dans le précédent article, j’illustrais la technique de gravure à l’anglaise pour réaliser des circuits imprimés avec un cas pratique : un logger (enregistreur) de température et d’humidité. Ce nouveau billet est l’occasion de revenir plus en détails sur ce petit projet (et de le finir 😉 ).

L’objectif est d’enregistrer à intervalles réguliers la température et l’humidité d’un environnement donné pour pouvoir les étudier, les analyser. Ça peut-être intéressant pour optimiser son chauffage, vérifier le bon fonctionnement d’un réfrigérateur, analyser un environnement naturel etc. Continuer la lecture

Création de PCB avec une CNC (gravure à l’anglaise)

Nous y voilà, ma petite CNC étant maintenant 100% opérationnelle, je peux enfin m’attaquer à la gravure de PCB (circuits imprimés) « à l’anglaise ».

Avant d’entrer dans les détails, voici les grandes étapes du processus :

  • Conception du circuit électronique avec un outil de CAO
  • Modélisation de l’implantation des composants, toujours avec un outil de CAO
  • Export des pistes du circuit au format GERBER et du plan de perçage au format EXCELLON
  • Chargement des fichiers exportés dans FlatCAM, génération des géométries, génération des fichiers pour la CNC
  • Gravure du PCB avec un logiciel de pilotage de CNC (Candle)

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CNC : remplacement de l’électronique de contrôle (Protoneer 3.51) et améliorations

Suite à l’analyse des problèmes rencontrés avec la CNC low cost commandée, j’ai donc décidé de tout remplacer, sauf le châssis, pour partir d’une base saine et en espérant me débarrasser des problèmes rencontrés jusqu’ici.

Voici la liste des courses : Continuer la lecture

Ma petite CNC est arrivée !

J’y pensais depuis quelques temps, j’ai franchis le pas et j’ai commandé une petite CNC !

CNC signifie Computer Numerical Control, ce qui, en français, donnerait machine-outil à commande numérique, ou plus littéralement « commande numérique par calculateur ».

Alors qu’une imprimante 3D dépose de la matière en partant du bas de l’objet, la fraiseuse CNC va retirer de la matière en partant du haut de l’objet. Mais si souvent on y fixe une fraise pour faire de l’usinage, on peut aussi y attacher un foret pour réaliser des perçages très précis, ou encore un laser pour « dessiner » sur du bois ou du liège, voir découper certains matériaux.

On peut aussi l’utiliser comme graveuse (sur bois, plexi, alu…). Et l’un des usages qui m’intéresse le plus : la gravure de PCB ! Je ne réalise pas souvent des PCB, mais à chaque fois, avec la gravure chimique, c’est tout un chantier dans la salle de bains, les produits perdent leur efficacité avec le temps, on ne peux pas s’en débarrasser simplement, bref, la gravure m’ira très bien pour mes besoins 🙂

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Projet R.I.P.E.R. : étage alimentation

Après cette parenthèse culinaire, revenons à la technique. Dans un précédent article , je présentais l’étage des batteries du robot, passons à l’étage de gestion de l’alimentation.

Ce bloc va être chargé d’apporter l’énergie aux différents éléments du robots :

  • 5V pour l’électronique de bas niveau et pour le cerveau (mini PC)
  • 7.2V pour les moteurs à courant continu
  • 6V pour les servomoteurs

J’utilise 3 modules :

  • Pour l’électronique, l’alimentation DFRobot DFR0205 3.3-25V 25W convertira les 7.2V de la première batterie (ou de l’alimention externe) en 5V
  • Les moteurs seront alimentés par la seconde batterie et pilotés par le contrôleur SaberTooth 2x5A.
  • Pour les servomoteurs, le module d’alimentation Seeed Studio 1.25-35V 3A convertira les 7.2V de la première batterie (ou de l’alimention externe) en 6V

Lorsque que le robot sera alimenté en 12V (alim externe), il faudra le détecter parce que les moteurs ne pourront pas encaisser les 12V en continu (ou prévoir une alim externe de 9V) :

These motors are intended for use at 6 V. In general, these kinds of motors can run at voltages above and below this nominal voltage, so they should comfortably operate in the 3 – 9 V range, though they can begin rotating at voltages as low as 1 V. Higher voltages could start negatively affecting the life of the motor.

Voici le caisson prévu pour ces éléments :

Les 2 trous sur les extérieurs accueilleront les fiches d’entrée pour les alimentations (électronique/moteurs). Le petit trou accueillera un double switch (pour activer/désactiver les 2 sources de courant en même temps).

Comme cet étage sera « suspendu » dans le châssis par des fixations latérales, j’ai collé 2 plaques d’aluminium sur les côtés pour renforcer la structure et éviter un décollage des couches de plastiques.

La grande ouverture rectangulaire est destinée au connecteur 14 pins qui permettra la connexion avec le corps du robot.

De gauche à droite, la description de chaque pin :

  1. +5V électronique bas niveau
  2. 0V
  3. +5V électronique haut niveau (mini PC, hub USB)
  4. 0V
  5. +6V pour les servomoteurs
  6. 0V
  7. Néant
  8. Pont diviseur de tension sur batterie 1 (surveillance de la charge et détection alim externe)
  9. Pont diviseur de tension sur batterie 2 (surveillance de la charge et détection alim externe)
  10. Pilotage des moteurs (connexion série Arduino Mega –> SaberTooth)
  11. Encodeur A moteur 1 vers Arduino Mega
  12. Encodeur B moteur 1 vers Arduino Mega
  13. Encodeur A moteur 2 vers Arduino Mega
  14. Encodeur B moteur 2 vers Arduino Mega

La photo ci-dessous montre l’agencement des composants :

  • Rose : régulateur 5V
  • Vert : contrôleur des moteurs
  • Blanc : régulateur 6V
  • Bleu : carte d’interface entre les différents éléments
  • Rouge : fiches jack d’entrée pour l’alimentation en provenance des batteries/alim externe
  • Noir : double switch

Le schéma ci-dessous permet de mieux visualiser les connexions :

power_07

Vue du dessous : les composants sont fixés sur des entretoises.

Projet R.I.P.E.R. : étage batteries

La pause fun avec BB-8 étant terminée, on se remet aux choses sérieuses avec l’étage du robot qui contiendra les batteries. On reprend donc où on en était resté il y a quelques semaines : Projet R.I.P.E.R. (Robotic Intelligent Platform for Entertainment and Research).

Les choix concernant l’alimentation sont expliqués ici : Autonomie et alimentation d’un robot.

Une batterie de 7.2V/5Ah sera dédiée à l’alimentation des moteurs CC et servomoteurs, l’autre alimentera tout l’électronique du robot. Il pourra fonctionner au choix, sur batteries ou sur alimentation secteur (via régulation 12V). La bascule se fera automatiquement.

On pourra recharger les batteries du robot sans les sortir du chassis, via 2 connecteurs jack.

Voici le modèle 3D :

00_EtageBatteries

Et la sortie d’impression :

On commence par installer les connecteurs jack femelles :

  • Les 2 à l’avant permettront la recharge des batteries
  • Les 2 sur les côtés à l’arrière permettront d’alimenter l’étage supérieur (contrôle des moteurs et alimentation du robot)
  • Le connecteur du milieu est l’entrée pour une alimentation fixe de l’ensemble du robot

Le circuit électronique utilise le principe de commutation par diodes, décrit ici. Quand l’alimentation fixe du robot est coupée (12V), les batteries prennent automatiquement le relais (7.2V). Voici le schéma de la carte :

07_EtageBatteriesSchema

Les Jx sont des borniers, Cx des diodes Schottky. J3 est l’arrivée de l’alimentation fixe en 12V. J7 et J8 sont connectés aux prises jack de rechargement des batteries. Les borniers J1 et J2 permettent de raccorder les 2 batteries. Enfin, J4 et J8 sont les sorties vers les connecteurs jack qui alimenteront l’électronique et les moteurs du robot.

Après installation des 2 batteries :

J’ai également imprimé un couvercle, essentiellement pour des raisons esthétiques, en gardant une ouverture pour l’évacuation de la chaleur.

Le bloc prendra ensuite place dans le châssis.

J’espère que le diamètre des fils sera suffisant pour le courant qui circulera. J’ai été contraint d’utiliser des borniers plus petits que prévu initialement pour des raisons de place. On verra bien 🙂

BB-8 DIY (contrôlé par la Force ;)

Après quelques mois passés à bosser sur un gros projet, je m’offre une petite pause de fun pour un petit BB-8 fait maison, parce qu’il est vraiment trop mignon 😉 (vidéo disponible à la fin de l’article).

A la base, je voulais juste faire une une figurine et puis je me suis dit que ça serait sympa de l’animer un peu. Alors il ne se déplace pas, mais il tourne la tête, émet des sons et détecte les obstacles devant lui : un simple passage de la main devant lui déclenchera différentes animations.

Ci-dessous, l’ensemble des éléments utilisés (électronique, pièces imprimées, capteur ultrasons, servomoteur…). Le modèle 3D n’est pas de moi, il vient d’ici. J’ai fait des trous dans le corps pour pouvoir passer l’axe de la tête et imprimé des joints pour assembler le tout (+ le support).

Après ponçage, enduit, peinture et vernis, il ne reste plus qu’à assembler le tout.

L’image suivante représente le « cerveau » de BB-8 : un simple Arduino Nano, un buzzer et 3 borniers à visser (alimentation et capteur ultrasons).

Le code est disponible ici. C’est pas super propre mais bon, ça fait l’affaire. J’ai eu de petits soucis d’incompatibilité entre différentes librairies car elles utilisaient les mêmes interrupts : Servo, NewPing, Tone (ou même NewTone pour éviter le conflit avec NewPing). Au final, je n’utilise aucune librairie pour piloter le buzzer).

Vue du boitier une fois tous les composants en place :

Le servomoteur est fixé au centre du boitier :

Pour prolonger l’axe du servomoteur, j’ai utilisé un tube (qui remontera jusqu’à la tête) et imprimé 2 joints qui s’emboîtent dans le tube de PVC : le premier a un emplacement prévu pour intégrer le connecteur à la tête du servomoteur (en noir, que j’ai découpé d’un support vendu avec le servo) et le second qui permet de faire la jonction avec la tête).

Au passage, le socle au dessus du servo est constitué de 2 pièces : la première permet de surélever le support au dessus des vis du servo et le second est un cône qui donnera l’illusion d’une dune (le sable a été saupoudré sur une couche de colle à bois) parce qu’on rencontre BB-8 dans le désert ;).

Aperçu du système de rotation de la tête :

A l’arrière : un interrupteur et un connecteur USB (le robot peut fonctionner sur USB ou sur pile, au choix) :

Et voilà !

Pour finir, une démonstration de notre petit BB-8 en vidéo 🙂

 

Tous les fichiers sont disponibles ici (modèles Sketchup, fichiers STL et code pour le Arduino Nano). Les fichiers STL du robot en lui-même sont à récupérer sur Thingiverse comme indiqué plus haut.