L'étude porte sur une voiture télécommandée.

Il s'agit de faire varier la vitesse de la voiture en avant et en arrière en agissant sur un joystick.

Le moteur de traction de la voiture est un moteur RS-540SH dont les caractéristiques sont données ci-dessous

MODELE		TENSION		A VIDE		AU RENDEMENT MAXIMUM
		Plage d'alimentation (V)	Essai	Vitesse	Courant	Vitesse	Courant	Couple	Pu
			V	tr/min	A	tr/min	A	mN.m	W
RS-540SH 6527	7520	4.8 - 7.2	7.2	23400	2.40	19740	13	30.6	63.2
	6527	4.8 - 9.6	7.2	17550	1.6	14710	8.27	26.3	40.4

La variation de la vitesse du moteur est commandée par un microcontrôleur. Une sortie de microcontrôleur est capable de fournir un courant 25mA maximum.

Q1. Relever dans le tableau ci-dessus la valeur du courant dont a besoin le moteur RS-540SH 6527 pour fonctionner à son rendement maximum. Conclure quant à la possibilité de connecter directement le moteur au microcontrôleur ? Proposer plusieurs choix de distributeurs.

Le schéma simplifié est celui du pont en H utilisé pour commander le moteur

Lorsque les broches D1, D2, D5 et D7 sont au niveau logique 0, K1 et K2 sont ouvrerts, K3 et K4 sont fermés.

Q2. Quels niveaux logiques faut-il mettre sur les broches du microcontrôleur pour effectuer une marche avant (UM et IM >0) :

• D1 :
• D2 :
• D6 :
• D7 :

Q3. Quels sont les niveaux logiques à mettre sur les broches du microcontrôleur pour ouvrir tous les contacts K1 à K4 ?

• D1 :
• D2 :
• D6 :
• D7 :

Q4. Quels niveaux logiques faut-il mettre sur les broches du microcontrôleur pour effectuer une marche arrière (UM et IM <0) ?

• D1 :
• D2 :
• D6 :
• D7 :

Algorithme du programme de commande du pont en H :

Début
	Faire une marche avant
	Attendre 2 secondes
	Arrêter la voiture
	Attendre 2 secondes
	Faire une marche arrière
	Attendre 2 secondes 
	Arrêter la voiture
Fin

Le pont en H sera piloté par un ESP8266 dont le brochage est donné ci-dessous.

Compléter le programme ci-dessous pour reproduire l'algorithme précédent.

Attention ! un mauvais pilotage peut entraîner un court-circuit et détruire le pont en H

Copier puis coller votre programme dans le logiciel Thonny, connecter le pont en H au microcontrôleur, exécuter le programme en présence du professeur

# Commande du moteur from machine import Pin, PWM import time frequence=1000 # Fréquence du signal MLI D1 = Pin(5, Pin.OUT) D2 = Pin(4, Pin.OUT) D6 = Pin(12, Pin.OUT) D7 = Pin(13, Pin.OUT) D1.value(?) D2.value(?) D6.value(?) D7.value(?) time.sleep(2) ???

Appeler le professeur pour faire valider le programme, puis transférez-le dans le microcontrôleur et testez le programme sur la voiture.

Exécuter le programme suivant dans Thonny Python.

# Commande du moteur par MLI from machine import Pin, PWM frequence=1000 # Fréquence du signal MLI D1 = Pin(5, Pin.OUT) D2 = PWM(Pin(4), frequence) # MLI sur broche 2 D6 = Pin(12, Pin.OUT) D7 = Pin(13, Pin.OUT) D1.value(0) D2.duty(410) D6.value(0) D7.value(1)

Q5. Connectez le microcontrôleur au pont en H et relever la période et le temps haut du signal de la broche D2, précisez l'unité, puis calculer le rapport cyclique α

• Temps de l'état haut :
• Période du signal :
• Rapport cyclique α :

Brancher le potentiomètre linéaire sur l'entrée analogique A0 de l'EPS8266

Q6. Exécuter ce programme, observer les valeurs converties par le CAN, puis modifiez le programme afin d'afficher dans la console de Thonny Python le rapport cyclique α en pourcent avec un pas de 1%.

# Modifier la vitesse en agissant sur le potentiomètre from machine import Pin, PWM, ADC import time frequence=10000 # Fréquence du signal MLI D1 = Pin(5, Pin.OUT) D2 = PWM(Pin(4), frequence) # MLI sur broche 2 D6 = Pin(12, Pin.OUT) D7 = Pin(13, Pin.OUT) pot = ADC(0) D1.value(0) D6.value(0) D7.value(1) while True: valeur=pot.read() D2.duty(valeur) print(valeur,end=" \r") time.sleep(0.1)

Le potentiomètre possède 3 bornes A, B et le curseur C qui se déplace sur la bande résistive du potentiomètre de telle sorte que :
R_AB = R_AC + R_CB.

Lorsque le joystick est au repos le curseur du potentiomètre est à mi-parcours entre A et B : R_AC = R_CB.

Les schémas ci-dessous représentent : à gauche le potentiomètre R_AB (le joystick), à droite le schéma simplifié qui forme un pont diviseur de tension.

La source de tension tension V_CC correspond à la tension d'alimentation du microcontrôleur ESP8266 :
V_CC = 3.3V.

Q7. Exprimer U_CB en fonction de R_AC, R_CB et V_CC, puis calculer la tension U_CB lorsque R_AC = R_CB.

$U_(BC)=?$

Q8. Dans le programme de la question Q6, quelle était la valeur minimale et maximale de la variable valeur, en déduire le nombre de bits du CAN puis calculer sa valeur lorsque le joystick est au repos.

$Val\eur_(min)=?$
$Val\eur_(max)=?$

Q9. Trouver le calcul à effectuer sur la variable valeur du programme précédent afin que valeur = 0 lorsque le joystick est au repos, puis atteigne au moins -1023 et +1023 pour ses positions extrèmes.

$"val\eur = (val\eur ...)$

On donne le programme suivant :

# Commander la vitesse du moteur avec un joystick from machine import Pin, PWM, ADC import time frequence=1000 # Fréquence du signal MLI D1 = PWM(Pin(5), frequence) # MLI sur broche D1 D2 = PWM(Pin(4), frequence) # MLI sur broche D2 D6 = Pin(12, Pin.OUT) D7 = Pin(13, Pin.OUT) pot = ADC(0) while True: valeur=pot.read() print(valeur,end=" \r") if valeur > 20: D1.duty(0) D2.duty(valeur) D6.value(0) D7.value(1) elif valeur < -20: D1.duty(-valeur) D2.duty(0) D6.value(1) D7.value(0) else : D1.duty(0) D2.duty(0) D6.value(1) D7.value(1) time.sleep(0.1)

Expliquez ce qu'il est censé faire, en y apportant votre modification de la variable valeur.