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Contrôler le sens et la vitesse d'un moteur à courant continu (CC) par réception d'une valeur entière sur le port Série depuis une interface Processing.

Par X. HINAULT - Page créée le : 5/2/2011.

(:vimeo :)

1. Présentation

Ce programme permet de contrôler le sens de rotation et la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu (CC) par une valeur entière reçue sur le port série depuis depuis une interface Processing (un slider règle le sens et la vitesse de rotation du moteur).
Ce programme utilise la génération PWM : la valeur reçue devra être comprise entre 0 et 255.
Le signe de la valeur reçue déterminera le sens de rotation : + vers l'avant et - vers l'arrière.
Ce programme commande le moteur par 3 broches (1 sens AV, 1 sens AR et 1 vitesse (PWM)) et utilise une interface de puissance basée sur le CI tb6612 fng.

Ce programme utilise les fonctionnalités suivantes :

Utilise la connexion série vers le PC

Ressources utiles associées à ce programme :

La librairie Serial - pour les communications séries entre la carte Arduino et l'ordinateur ou d'autres composants

2. Matériel Nécessaire

2.1 L'espace de développement Arduino

... pour éditer, compiler le programme et programmer la carte Arduino.

2.2 Le matériel suivant pour réaliser le montage associé

une plaque d'essai pour montage sans soudures,

des straps,

un moto-réducteur CC

ou un moteur cc

une interface moteur de puissance double driver (basée sur un ci tb6612) ou équivalent

Disponible ici (6 Euros) : http://www.watterott.com/index.php?page=product&info=1339
Plus d'infos ici : Carte double driver de moteur 1A basé sur le CI tb6612fng

3. Instructions de montage

La connexion série vers le PC utilise les broches 0 et 1 (via le câble USB)
Broche 3 : la broche PWM de l'interface moteur
Broche 4 : la broche IN2 de l'interface moteur
Broche 5 : la broche IN1 de l'interface moteur

4. Le schéma théorique du montage

Le schéma théorique du montage (cliquer pour agrandir)

5. Le circuit du montage

Le schéma du montage à réaliser (cliquer pour agrandir)

6. Fonctionnement du programme

6.1 Structure globale du programme

Ce programme simple comprend :

une entête déclarative
une partie « configuration » qui ne sera exécutée qu'une fois (fonction setup( ) )
une partie constituée d'une boucle sans fin que le programme répètera à l'infini ( fonction loop( ) ) : c'est le coeur du programme.

6.2 Déroulement du programme

Le programme se déroule de la façon suivante :

Après avoir pris en compte les instructions de la partie déclarative,
puis après avoir exécuté la partie configuration ( fonction setup( ) ),
le programme bouclera sans fin ( fonction loop ( ) ), exécutant de façon répétée le code compris dans la boucle sans fin.

Le déroulement du programme

7. Explication du programme

7.1 Au niveau de la fonction d'initialisation setup( ) :

On configure en sortie les 3 broches de commande du moteur :
- broche de vitesse (impulsion PWM)
- broche de marche avant
- broche de marche arrière

7.2 Au niveau de la boucle principale, la fonction loop ( ) :

on écoute le port série : si une valeur est disponible, elle est lue grâce à une fonction dédiée qui est appelée
Une fois la valeur reçue, en fonction de son signe, on déclenche la marche avant ou arrière, ou l'arrêt si la valeur est zéro.
La vitesse est modulée par impulsion PWM à l'aide de la valeur absolue de la valeur reçue, avec 255 pour une vitesse maximale.
Pour plus de détails, voir le programme

8. Mise en oeuvre du programme

8.1 Préparation du montage et programmation de la carte Arduino :

Commencer par réaliser le montage indiqué sur plaque d'expérimentation
Ensuite, programmer la carte Arduino avec ce programme (en bas de page) selon la procédure habituelle

8.2 Fonctionnement

Lancer le programme Processing ci-dessous et régler le Slider : le moteur voit sa vitesse et le sens de rotation varier en fonction des mouvements de la souris : cool !

(:vimeo :)

9. Le programme complet en langage Arduino

A copier/coller directement dans l'éditeur Arduino

// --- Programme Arduino ---
// Trame de code générée par le générateur de code Arduino
// du site www.mon-club-elec.fr

// Auteur du Programme : X. HINAULT - Tous droits réservés
// Programme écrit le : 5/2/2011.

// ------- Licence du code de ce programme -----
// This program is free software: you can redistribute it and/or modify
// it under the terms of the GNU General Public License as published by
// the Free Software Foundation, either version 3 of the License,
// or any later version.
// This program is distributed in the hope that it will be useful,
// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
// MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
// GNU General Public License for more details.
// You should have received a copy of the GNU General Public License
// along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.

// //////////////////// PRESENTATION DU PROGRAMME ////////////////////

// -------- Que fait ce programme ? ---------
/* Ce programme permet de contrôler le sens de rotation et la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu (CC) par une valeur entière reçue sur le port série.
Ce programme utilise la génération PWM : la valeur reçue devra être comprise entre 0 et 255.
Le signe de la valeur reçue déterminera le sens de rotation : + vers l'avant et - vers l'arrière.
Ce programme commande le moteur par 3 broches (1 sens AV, 1 sens AR et 1 vitesse (PWM)) et utilise une interface de puissance basée sur le CI tb6612 fng. */

// --- Fonctionnalités utilisées ---

// Utilise la connexion série vers le PC

// -------- Circuit à réaliser ---------

// La connexion série vers le PC utilise les broches 0 et 1 (via le câble USB)

// Broche 3 : la broche PWM de l'interface moteur
// Broche 4 : la broche IN2 de l'interface moteur
// Broche 5 : la broche IN1 de l'interface moteur

// /////////////////////////////// 1. Entête déclarative ///////////////////////
// A ce niveau sont déclarées les librairies incluses, les constantes, les variables, les objets utiles...

// --- Déclaration des constantes ---

// --- Inclusion des librairies ---

// --- Déclaration des constantes utiles ---

// --- Déclaration des constantes des broches E/S numériques ---

const int VITESSE_MOT1=3; // Constante pour la broche 3
const int AVANT_MOT1=4; // Constante pour la broche 4
const int ARRIERE_MOT1=5; // Constante pour la broche 5

// --- Déclaration des constantes des broches analogiques ---

// --- Déclaration des variables globales ---

int octetReception=0; // variable de stockage des valeurs reçues sur le port Série
long nombreReception=0; // variable de stockage du nombre reçu sur le port Série
long nombreReception0=0; // variable de stockage du dernier nombre reçu sur le port Série
String chaineReception=""; // déclare un objet String vide pour reception chaine

// --- Déclaration des objets utiles pour les fonctionnalités utilisées ---

// ////////////////////////// 2. FONCTION SETUP = Code d'initialisation //////////////////////////
// La fonction setup() est exécutée en premier et 1 seule fois, au démarrage du programme

void setup() { // debut de la fonction setup()

// --- ici instructions à exécuter 1 seule fois au démarrage du programme ---

// ------- Initialisation fonctionnalités utilisées -------

Serial.begin(115200); // initialise connexion série à 115200 bauds
// IMPORTANT : régler le terminal côté PC avec la même valeur de transmission

// ------- Broches en sorties numériques -------
pinMode (VITESSE_MOT1,OUTPUT); // Broche VITESSE_MOT1 configurée en sortie
pinMode (AVANT_MOT1,OUTPUT); // Broche AVANT_MOT1 configurée en sortie
pinMode (ARRIERE_MOT1,OUTPUT); // Broche ARRIERE_MOT1 configurée en sortie

// ------- Broches en entrées numériques -------

// ------- Activation si besoin du rappel au + (pullup) des broches en entrées numériques -------

// ------- Initialisation des variables utilisées -------

// ------- Initialisation des broches utilisées -------
digitalWrite(VITESSE_MOT1,HIGH); // PWM haut = transparent à l'état des broches IN1/IN2

//---- +/- test des moteurs ----
//digitalWrite(AVANT_MOT1,HIGH), digitalWrite(ARRIERE_MOT1,LOW);; // Test marche avant
//delay (1000);
//digitalWrite(AVANT_MOT1,LOW), digitalWrite(ARRIERE_MOT1,HIGH);; // Test marche arriere
//delay (1000);

digitalWrite(AVANT_MOT1,LOW), digitalWrite(ARRIERE_MOT1,LOW);; // ARRET

} // fin de la fonction setup()
// ********************************************************************************

////////////////////////////////// 3. FONCTION LOOP = Boucle sans fin = coeur du programme //////////////////
// la fonction loop() s'exécute sans fin en boucle aussi longtemps que l'Arduino est sous tension

void loop(){ // debut de la fonction loop()

// --- ici instructions à exécuter par le programme principal ---

//---- code type réception valeur sur le port série ---

//--- réception valeur sur port Série par fonction dédiée ---
if (Serial.available()==true) nombreReception=recevoirNombre(); // si caractères présents sur port Série appel de la fonction recevoirNombre

if (nombreReception!=nombreReception0) { // si un nombre a été reçu

nombreReception=constrain(nombreReception,-255,255); // oblige valeurs entre -255 et +255

Serial.print("Arduino a recu : ");
Serial.println(nombreReception);
nombreReception0=nombreReception; // RAZ nombreReception0

// gestion des moteurs en fonction de la valeur recue
if (nombreReception>0) { // si nombre positif

digitalWrite(AVANT_MOT1,HIGH), digitalWrite(ARRIERE_MOT1,LOW);; // Marche avant
analogWrite(VITESSE_MOT1,nombreReception); // impulsion PWM vitesse

}

if (nombreReception==0) { // si nombre =0

digitalWrite(AVANT_MOT1,LOW), digitalWrite(ARRIERE_MOT1,LOW);; // Arret moteur
digitalWrite(VITESSE_MOT1,LOW); // broche PWM au niveau bas = pas d'impulsion PWM

}

if (nombreReception<0) { // si nombre négatif

digitalWrite(AVANT_MOT1,LOW), digitalWrite(ARRIERE_MOT1,HIGH);; // Marche arriere
analogWrite(VITESSE_MOT1,abs(nombreReception)); // impulsion PWM vitesse - attention valeur positive

}

} // fin si nombreReception

} // fin de la fonction loop() - le programme recommence au début de la fonction loop sans fin
// ********************************************************************************

// ////////////////////////// FONCTIONS DE GESTION DES INTERRUPTIONS ////////////////////

// ////////////////////////// AUTRES FONCTIONS DU PROGRAMME ////////////////////

//---- fonction de réception valeur entière sur le port série ---

long recevoirNombre() { // fonction de reception d'un nombre sur le port série

int octetRecu=0; // variable pour octet recu
int compt=0; // variable locale comptage caractères reçus
boolean signe=true; // variable locale signe nombre recu
long nombreRecu=0; // variable locale nombre recu

while (Serial.available()>0) { // tant qu'un octet en réception

octetRecu=Serial.read(); // Lit le 1er octet reçu et le met dans la variable

if (octetReception==10) { // si Octet reçu est le saut de ligne
break; // sort de la boucle while
}
else { // si le caractère reçu n'est pas un saut de ligne

if ((octetRecu=='-') && (compt==0))signe=false; // si Octet reçu est le - et si c'est le 1er caractère reçu - signe négatif
compt=compt+1; // incrémente compt

octetRecu=octetRecu-48; // transfo valeur ASCII en valeur décimale

// calcul du nombre à partir des valeurs reçues

if ((octetRecu>=0)&&(octetRecu<=9)) nombreRecu = (nombreRecu*10)+octetRecu;

} // fin else if

delay(1); // pause pour laisser le temps à la fonction available de recevoir octet suivant

} // fin tant que octet réception

//----- une fois que le saut de ligne est reçu, on sort du While et on se positionne ici

if (signe==false) nombreRecu=nombreRecu*(-1); // prise en compte signe négatif

return(nombreRecu); // renvoie le nombre calculé - type long

} // fin fonction recevoirNombre

// ////////////////////////// Fin du programme ////////////////////

// ////////////////////////// Mémo instructions ////////////////////
// ////////////////////////// Fin Mémo instructions ////////////////////

[Obtenir le Code]

10. Le programme Processing

10.1 Description

A l'aide d'un slider, une valeur comprise entre -255 et +255 est envoyée sur le port Série du PC. Le programme Arduino associé utilise cette valeur pour contrôler le moteur CC
En retour, la console Processing affiche les valeurs envoyées/recues par Arduino.

10.2 Ressources

Utilise la librairie GUI controlP5

10.3 Le programme complet en langage Processing

A copier/coller directement dans l'éditeur Processing

// Programme processing
// généré avec le générateur de code Processing
// www.mon-club-elec.fr
// par X. HINAULT - Février 2011 - tous droits réservés

/////////////// Description du programme ////////////
// Utilise le port Serie
// Utilise la librairie GUI controlP5
// Utilise un/des réglage(s) linéaire(s) (Slider)

/*
Ce programme envoie sur le port série une valeur comprise entre 0 et 255 réglée à partir d'un slider graphique ce qui permet de générer en direct une impulsion PWM de largeur voulue sur la carte Arduino.
*/

// XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX ENTETE DECLARATIVE XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

// inclusion des librairies utilisées

import processing.serial.*; // importe la librairie série processing

import controlP5.*; // importe la librairie GUI controlP5
// cette librairie doit être présente dans le répertoire /libraries du répertoire Processing
// voir ici : http://www.sojamo.de/libraries/controlP5/

// déclaration objets

// --- port Série ---
Serial myPort; // Création objet désignant le port série

ControlP5 controlP5; // déclare un objet principal de la librairie GUI controlP5

Slider s1; // déclare un/ des objet Slider

// déclaration variables globales

//------ déclaration des variables de couleur utiles ----
int jaune=color(255,255,0);
int vert=color(0,255,0);
int rouge=color(255,0,0);
int bleu=color(0,0,255);
int noir=color(0,0,0);
int blanc=color(255,255,255);
int bleuclair=color(0,255,255);
int violet=color(255,0,255);

// XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Fonction SETUP XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

void setup(){ // fonction d'initialisation exécutée 1 fois au démarrage

// ---- initialisation paramètres graphiques utilisés
colorMode(RGB, 255,255,255); // fixe format couleur R G B pour fill, stroke, etc...
fill(0,0,255); // couleur remplissage RGB
stroke (0,0,0); // couleur pourtour RGB
rectMode(CORNER); // origine rectangle : CORNER = coin sup gauche | CENTER : centre
imageMode(CORNER); // origine image : CORNER = coin sup gauche | CENTER : centre
//strokeWeight(0); // largeur pourtour
frameRate(15);// Images par seconde

// --- initialisation fenêtre de base ---
size(400, 150); // ouvre une fenêtre xpixels x ypixels
background(0,0,0); // couleur fond fenetre

// --- initialisation des objets et fonctionnalités utilisées ---

//------------- initialisation port série ----
println(Serial.list()); // affiche dans la console la liste des ports séries
// Vérifier que le numéro du port série utilisé est le meme que celui utilisé avec Serial.list()[index]
myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], 115200); // Initialise une nouvelle instance du port Série
//myPort = new Serial(this, "/dev/ttyUSB0", 115200); // Initialise une nouvelle instance du port Série
myPort.bufferUntil('\n'); // attendre arrivée d'un saut de ligne pour générer évènement série

//======== Initialisation Objets GUI ControlP5 =========

controlP5 = new ControlP5(this); // initialise l'objet principal de la librairie GUI controlP5

// typeObjet nomObjet=controlP5.addObjet(paramètres); // pour info : déclaration / initialisation possible en 1 ligne
// Textfield field = controlP5.addTextfield("myWindowTextfield",70,130,100,20); // exemple

//======== Initialisation Objets Sliders =========

// addSlider(theName, theMin, theMax, theDefaultValue, theX, theY, theW, theH)
s1=controlP5.addSlider("sliderPWM",-255,255,0,20,50,360,30); // ajoute un Slider au ControlP5

// méthodes propres à l'objet Slider
s1.setNumberOfTickMarks(511); // fixe le nombre crans - n+1 pour n valeurs
//s1.setNumberOfTickMarks((int(s1.max())+1); // fixe le nombre crans - n+1 pour n valeurs
s1.showTickMarks(false); // affichage des repères
s1.setSliderMode(Slider.FIX); // fonctionnement du slider FLEXIBLE ou FIX

// méthodes communes à tous les controles (objet Controller)
//s1.setLabelVisible(false); // affichage des labels
//s1.setLabel("Slider PWM"); // fixe label objet
s1.setDecimalPrecision(0); // fixe la précision
s1.setColorActive(color(255,0,255)); // fixe la couleur active
s1.setColorBackground(color(255,255,0)); // fixe couleur fond
s1.setColorForeground(color(255,0,0)); // fixe couleur avant
//s1.setArrayValue(new float[] {100,255} ); // fixe les valeurs min/max du Slider ?
s1.setColorCaptionLabel(color(0,0,0)); // fixe couleur Label
s1.setColorValueLabel(color(0,0,255)); // fixe la couleur valeur

} // fin fonction Setup

// XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Fonction Draw XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

void draw() { // fonction exécutée en boucle

// tout se passe dans la fonction évènement du Slider

} // fin de la fonction draw()

// XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX Autres Fonctions XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

//------------- Fonction de gestion des évènements série ----
void serialEvent (Serial myPort) { // fonction appelée lors de la survenue d'un évènement série

// ******** Gestion de la valeur reçue sur le port série : **********

String inString = myPort.readStringUntil('\n'); // chaine stockant la chaîne reçue sur le port Série
// saut de ligne en marque de fin

if (inString != null) { // si la chaine recue n'est pas vide

// affichage de la chaine envoyée par la carte Arduino
print (inString); // affichage brut de la chaine recue

} // fin condition chaine recue pas vide

} // fin de la fonction de gestion des évènements Série

// Gestion des évènements des objets GUI controlP5 ----

// ------ gestion évènement Slider ------
void sliderPWM(float valeur) { // fonction évènement Slider de meme nom - reçoit la valeur

println("Evènement Slider PWM avec valeur = "+valeur); // message console Processing - debug

myPort.write(str(int(valeur))+"\n"); // envoie la chaine suivi saut ligne sur le port Série
// noter la double conversion du float en int et du int en chaine texte

delay(10); // entre 2 prises en compte
}

//XXXXXXXXXXXXXXXXXX Fin du programme XXXXXXXXXXXXXXXXX

[Obtenir le Code]