Le monde de l’électronique peut être amusant et passionnant, mais il peut aussi sembler assez intimidant lorsque vous regardez un schéma de câblage et que vous ne savez pas par où commencer. De plus, comprendre le code chargé sur un microcontrôleur peut être déroutant quand on débute. Heureusement, nous sommes là pour vous donner les informations nécessaires pour démarrer votre parcours d’apprentissage !
Dans cet article, nous allons voir ce qu’est un microcontrôleur en examinant ses avantages et ses fonctionnalités. Ensuite, nous vous proposerons un petit projet pour piloter un vérin linéaire depuis un microcontrôleur, en commençant par le faire se déployer/rétracter. Que vous découvriez les microcontrôleurs ou que vous soyez un bricoleur expérimenté ayant besoin d’une remise à niveau, cet article est fait pour vous. Cet article est l’un de nombreux à venir, où nous examinerons de plus près les shields pour microcontrôleurs, les modules 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 aperçu plusieurs objets chez vous ou au bureau qui intègrent un circuit intégré (CI) — ces petites puces en silicium sont le cerveau de vos appareils électroniques. Les cartes à microcontrôleur comportent un ou plusieurs de ces CI ainsi qu’un ensemble de périphériques.
Les microcontrôleurs sont des dispositifs petits, polyvalents et abordables, qui peuvent être mis en œuvre et programmés avec succès non seulement par des ingénieurs électriciens expérimentés, mais aussi par des amateurs, des étudiants et des professionnels d’autres disciplines.
Un microcontrôleur comprend généralement les éléments suivants :
- Unité centrale de traitement (CPU) : Effectue des opérations arithmétiques, gère les flux de données et génère des signaux de commande à partir d’un ensemble d’instructions (c.-à-d. du code).
- Mémoire non volatile : Stocke le programme du microcontrôleur qui indique exactement au CPU quoi faire.
- Mémoire volatile (RAM) : Utilisée pour le stockage temporaire des 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 signaux (CA-CC, CC-CA, et générateurs de tension de référence).
- Génération d’horloge.
- Temporisation
- Entrées et sorties.
- Communication série.
Un microcontrôleur est très économique, car il peut être produit à moindre coût que ses prédécesseurs électromécaniques. De plus, des cartes de développement, telles que l’Arduino, permettent une programmation rapide et sont idéales pour les prototypes. Comme la majorité des circuits sont constitués de circuits intégrés, le coût énergétique lié à l’utilisation d’un microcontrôleur est bien inférieur à celui de l’utilisation de composants individuels d’un circuit logique à relais. Enfin, puisqu’un microcontrôleur est généralement programmable, vous pouvez le réutiliser sur un autre projet si nécessaire.
Comment utiliser un microcontrôleur avec un vérin linéaire pour le déployer/rétracter
Il est temps de mettre à l’épreuve un vérin linéaire Progressive Automations avec un microcontrôleur et de le déployer/rétracter ! Nous vous guiderons à travers le câblage ainsi que le fonctionnement du code, afin que vous puissiez modifier le contrôle du vérin linéaire comme bon vous semble.
Ce dont vous aurez besoin
Voici ce qu’il vous faut pour associer un microcontrôleur à un vérin linéaire. Tous les composants peuvent être achetés sur le site de Progressive Automations :
- Alimentation 12 V DC
- Arduino Mega
- Écran LCD avec boutons
- Relais 2 canaux
- Actionneur (12 V DC avec courant max. 10 A)
- Câble USB type A/B, fils de liaison (jumper)
Câblage et téléversement du code
Heureusement, il n’y a pas beaucoup de câblage à réaliser grâce aux shields. Ce câblage simple fait de ce projet un excellent projet pour débutants afin d’apprendre à utiliser un microcontrôleur. Une fois les composants requis réunis, suivez pas à pas les connexions ci-dessous. Utilisez l’image du pinout Arduino comme référence.
- LCD empilé sur Arduino, broche 26
- Relais IN1 vers Arduino, broche 30
- Relais IN2 vers Arduino 5V
- Relais VCC vers Arduino GND
- Relais GND vers Relais NO2
- 12 V DC vers Relais NC2
- 12 V DC vers Relais NC1
- Relais NC2 vers Relais NO1
- Relais NO2 vers Actionneur positif
- Relais COM1 vers Actionneur négatif
- Relais COM2
Explication du code
Consultez le code complet de ce projet ici.
Le code compris par la carte microcontrôleur Arduino est le langage C. De nombreuses bibliothèques ont été écrites, qui contiennent du code pour simplifier l’ajout de divers périphériques, dans ce cas, le LCD (#include <LiquidCrystal.h>).
La première partie du code consiste à configurer les broches. Ces numéros de broches correspondent aux connexions des relais sur l’Arduino. Si vous décidez d’utiliser une autre carte microcontrôleur Arduino, assurez-vous de modifier ces numéros pour qu’ils correspondent aux broches auxquelles vous connectez les relais.
La boucle setup affecte les broches des relais en OUTPUT et met les broches à LOW. De plus, quelques commandes sont envoyées au LCD pour afficher du texte et configurer les flèches du curseur. Dans la boucle principale, le code vérifie en continu si l’un des boutons de la carte LCD a été pressé. Dans ce cas, les boutons sont connectés à la broche A0 de l’Arduino. Lorsqu’un bouton est pressé, la valeur lue par l’Arduino sera soit proche de 100, soit proche de 255, selon les boutons pressés. Ces valeurs ne sont pas toujours exactes, surtout si vous avez des circuits supplémentaires connectés à l’Arduino qui pourraient perturber le signal. Par conséquent, une valeur de 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 :
Serial.println(A0);
Une logique est appliquée au signal lu pour déterminer si le bouton haut ou bas a été pressé. Si le bouton haut a été pressé, un relais sera mis à HIGH et l’autre à LOW. Si le bouton bas a été pressé, la logique est inversée. L’activation et la désactivation des relais feront déployer/rétracter l’actionneur.
Maintenant que vous savez comment le code fonctionne, vous pouvez vous amuser à l’enrichir en ajoutant une logique supplémentaire, par exemple allumer une LED lorsque l’actionneur se déploie et l’éteindre lorsqu’il se rétracte. C’est assez simple à faire et nécessitera de définir le numéro de broche, de configurer la broche en OUTPUT, puis de mettre cette broche à HIGH (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 gratifiant. Apprendre à coder sur un microcontrôleur simple pour un actionneur, en particulier en langage C, est un excellent moyen de développer vos connaissances et, potentiellement, de transformer vos compétences en programmation en carrière. Commencez par les bases et progressez vers des projets plus complexes.
Dans les prochains articles, nous explorerons divers shields utilisables avec l’Arduino et vous montrerons des portions de code légèrement plus complexes. En outre, nous étudierons l’utilisation de capteurs pour piloter des parties de votre code afin de commander un vérin linéaire. Si vous avez d’autres questions sur les microcontrôleurs ou sur la connexion d’un vérin linéaire à un microcontrôleur, n’hésitez pas à nous contacter !