Organisation globale

Le phare est un équipement qui doit se déployer en hauteur au bord du plateau suite à l’activation d’un robot.

Nous avons choisi d’activer le phare par le basculement d’une lame qui vient activer un contact à lamelle. Ce contact alimente l’installation montrée ci-contre. organisée autour d’un Arduino Uno qui commande deux servomoteurs et un transistor d’allumage de la lampe du phare.

Un servomoteur puissant (10kg.cm) va monter le bras portant le phare proprement dit.

La partie tournante est alimentée, comme le reste par une batterie (bloc damier grisé)  posée devant une carte Arduino UNO.

 

Cette vue agrandie illustre la LED allumée par les contacts glissants sur les deux cercles soumis à une tension de 3.5V et 0V. L’axe est entrainé par un servomoteur continu de petite taille et de faible couple (faibles efforts de frottement à vaincre).

La LED et le servomoteur ne seront alimentés que lorsque l’Arduino aura lancé son programme (2s après l’activation).

Le mat tourne autour d’un axe à 25cm, il mesure 28cm, la LED se trouve 5cm au dessus de l’axe du phare. La led sera donc à 68cm lorsque le phare sera déployé. On dépasse donc bien les 60cm. Par ailleurs la lampe sera allumée en permanence et tournera en continu sera donc visible tout autour du plateau.

Pièces mécaniques

Les pièces sont faites en PLA avec une imprimante 3D. Elles sont 5  (la base du mat, le phare, les deux bras qui forment un parallélogramme, le support de la led et la tige d’entrainement.

Les pièces, conçues avec SolidWorks 2017, définies au format STL, sont téléchargeables ICI.

Un roulement à billes 20x7x8mm guide la tige d’entrainement. Deux anneaux de fils rigide de 1.5mm² et quelques vis permettent le montage de l’ensemble.

La figure ci-contre illustre le phare déployé. Une jupe de tissu lesté par un arceau de fil d’acier tombera autour de l’ensemble renforçant encore le réalisme du phare.

Relations

Carte Interface

Cet interface est nécessaire pour :

  • Adapter la tension batterie à la tension de la led blanche (environ 3,1V comme le montre la simulation)
  • Commander l’allumage de la led qui nécessite 200mA à partir d’un signal Arduino limité à 40mA
  • Assurer les interconnections d’alimentation 5V déployée vers l’Arduino et les deux servomoteurs.

Elle est assurée par un transistor MOS petits signaux 2N7000. Le niveau haut sur le signal ALL (relié à une broche digitale de l’Arduino programmée en sortie) met à 0V le signal LED ce qui allume celle-ci.

Les résistances R2 et R3 sont choisies avec la formule suivante : Vout=1,25(1+R3/R2)+R3.10µA

Les fichiers GERBER permettant la fabrication de cette carte sont TELECHARGEABLES ICI

Ci-dessous, le dessin du circuit imprimé simple face et en bas à gauche l’aspect du circuit équipé.

Aspect Programme

Voici le listing Arduino du Phare

/*********************************************
* Progamme du phare de la compétition Eurobot 2021
* par Tom le 20/01/2021
*/

#include <Servo.h>

// cablage employé
#define SMLEVE 5
#define SMTOURNE 6
#define ALLUME 7

// constantes du programme
#define ARRET 90
#define ROTATION 100
#define BAS 60
#define HAUT 180

Servo SMLeve;
Servo SMTourne;

void setup()
{
//Serial.begin (9600); // pour afficher les messages

// mise en sortie des signaux
pinMode (SMLEVE, OUTPUT);
pinMode (SMTOURNE, OUTPUT);
pinMode (ALLUME, OUTPUT);

// assignation des broches des servomoteurs
SMLeve.attach (SMLEVE);
SMTourne.attach (SMTOURNE);

// positions initiales
SMLeve.write (BAS);
SMTourne.write (ARRET);
digitalWrite(ALLUME, LOW); // extinction de la lampe

//Serial.println ( » Tout est prêt ! »);
delay (100);

// déploiement du bras
for (int pos = BAS; pos < HAUT; pos++)
{
SMLeve.write (pos);
delay (15);
}
digitalWrite (ALLUME, HIGH); // Allumage de la lampe
SMTourne.write (ROTATION);
}

void loop()
{

}

Câblage

Voici le schéma de câblage global du phare en tenant compte de l’activateur (pièce qui bascule sur le support de phare et actionne un contact fin de course alimentant l’électronique depuis la batterie).

Améliorations envisagées

  1. Si le basculement se fait par erreur le phare commence à se lever. On envisage un bouton poussoir sur le coté du phare pour faire descendre le phare. (signal appliquée en entrée 4 de l’Arduino et dans la fonction LOOP(), on ajoute son test et la mise en position de repos.