TP : Commande d'un store motorisé

TP : Commande d'un store motorisé

NOMS : Date :

Objectifs : – Analyser le principe de la commande d'un store par relais. – Câbler une carte électronique. – Piloter le store à partir d'une carte Raspberry Pi associée à la carte réalisée.

Compétences abordées : Concevoir C3.4 : Valider le choix d'une architecture matérielle/logicielle

C3.9 : Valider une fonction du système à partir d’une maquette réelle

Réaliser C4.3 : Analyser la structure logicielle. Procéder aux modifications logiciellesC4.4 : Fabriquer un sous-ensembleC4.5 : Tester et valider un module logiciel matériel

Installer C5.2 : Exécuter des mesures et tests appropriés.

Savoirs abordés :Savoir Description

S4.1 : Développement logiciel, principe de base Représentation et codage des informations : bases de calcul (2,10,16), types scalaires, réels, caractères, etc.

S4.7. Langages de programmation C

S9.1. Fabrication d’une carte de circuit imprimé Assembler les composants sur une carte (PCB, Règles de l'art, ...)

S8.1 Instruments de mesure Multimètre

Moyens : – Carte Raspberry pi avec configuration minimale

et tous ses accessoires (clavier, souris, écran ...)– Circuit imprimé (PCB) de la carte de commande

du moteur, et tous les composants qui devront être soudés

– Site de la section– Four à refusion et matériel de soudage de CMS

– Store motorisé Somfy (24V DC) installé dans la salle de TP.

– Bloc secteur 24V.– Multimètre– Une carte déjà câblée, mise à disposition lors de

la partie programmation.

Conditions : – Travail en binôme.– Durée : 2 séances de 4H – Compte rendu remis en fin de séance. – La carte qui sera câblée (partiellement) est à remettre en fin de séance.

Prérequis : – Principe de fonctionnement des relais et transistors avec mise en œuvre sur plaque d'essais,– Présentation de la carte Raspberry Pi,– Configuration de Raspbian sur une SD Card personnelle– Démonstration du fonctionnement d'un four à refusion,

HORTOLLAND C. 1/12 TP_Commande_store_motorise_2018_2019.odt


Mise en situation

La carte qui fait l'objet de l'étude est issue d'un projet de BTS SN (épreuve de projet E62)portant sur un banc de test pour stores motorisés.

Le but de ce mini projet est d'être capable de :• analyser (partiellement) une carte permettant la commande du store motorisé Somfy se

trouvant dans la salle de TP,• câbler (partiellement) cette carte,• tester le bon fonctionnement de la carte en l'insérant sur une carte Raspberry Pi et en la

pilotant avec un programme en langage C en mode console et avec une interfacegraphique.

Toutes les informations nécessaires à la réalisation du TP se trouvent sur le site de lasection.

Analyse

• Les diagrammes d'analyse SysML figurent sur le Document ANNEXE 1• Le schéma structurel de la carte figure sur le Document ANNEXE 2. • Les schémas d'implantation TOP et BOTTOM figurent sur le Document ANNEXE 3.

1. Le BDD (Block Definition Diagram) de l'ANNEXE 1 contient un block appelé « Relaisélectromagnétique », tracer sur le schéma structurel le contour de ces relais et des composantsliés à ces relais qui commandent le moteur, ainsi que ceux qui participent à leur alimentation.2. Quelles sont les 2 broches du GPIO de la carte Rpi qui permettent de piloter le moteur (lebrochage du GPIO se trouve sur le site) ?

→ GPIO … broche N° …. → GPIO … broche N° ….

3. Indiquer le type des relais utilisés pour piloter le moteur → 4. Indiquer la technologie des transistors utilisés pour piloter les relais → 5. Ajouter sur le schéma structurel le symbole d'un moteur CC raccordé à la carte.6. Analyser le schéma structurel pour indiquer :

le relais (RL1 ou RL2) et le numéro du GPIO qui valident le fonctionnement du moteur → relais : GPIO : le relais et le numéro du GPIO qui déterminent le sens de rotation du moteur → relais : GPIO :

7. Compléter le tableau ci-dessous indiquant l'état du moteur en fonction des niveauxlogiques générés par le GPIO :

(N° à compléter) GPIO … (N° à compléter) GPIO ... État du moteur (arrêt, sens 1, sens2)

0 0

0 1

1 0

1 1



Vous disposez sur le site de relevés d'intensités consommées par le moteur du store audémarrage, effectués avec une sonde ampèremétrique.

8. Indiquer parmi ces 3 relevés, le plus judicieux pour évaluer l'intensité maximaleconsommée au démarrage par le moteur. Calculer la valeur de cette intensité.

→ →

9. Relever la valeur du fusible réellement câblé. Sa documentation figure sur le site, indiquerle type de fusible utilisé, et justifier sa valeur.→ →

10. La documentation des relais figure sur le site. Indiquer, en argumentant la réponse, si lesrelais sont à même de supporter l'intensité consommée par le moteur.→

11. Une solution utilisant un polyswitch aurait pu également être envisagée, proposer lecode commande d'un composant adapté issu du site RS (http://fr.rs-online.com/web/)Plusieurs réponses possibles.→

Fabrication

Vous disposez d'un circuit imprimé gravé et sérigraphié, du pochoir correspondant aux CMSutilisés, et des différents composants nécessaires à la réalisation partielle de la carte. Vous disposez d'un four à refusion et d'un banc de soudage (fer + étain)

Les composants CMS seront soudés avec le four en utilisant le pochoir pour disposer la pâte àbraser. Les composants traversants seront soudés avec le fer.

Les composants CMS qui seront à câbler sont la résistance R3 et la LED D3. Ces composantspermettent de vérifier visuellement que la carte est bien alimentée et qu'elle génère la tensionde 3,3V. Ainsi que C3, un condensateur de découplage.

12. Quelle est la valeur de R3 ? →

13. Le code commande de cette résistance sur le site Radiospares est 679-2049. Consulter cesite pour connaître le format du boîtier de cette résistance.→

14. La valeur sérigraphiée portée sur cette résistance est : 3300. Utiliser les informationsportées sur ce lien pour justifier cette valeur.→


http://fr.rs-online.com/web/

https://www.pleguen.fr/index.php/composants/codes-des-couleurs-et-valeurs-normalisees/series-valeurs-resistances-cms

https://fr.rs-online.com/web/


15. La LED, par définition, est polarisée, il est donc impératif d'identifier la disposition del'anode et de la cathode avant de la disposer sur le circuit imprimé pour câblage. Indiquer 2méthodes permettant d'identifier ces 2 broches. L'une des deux méthodes nécessite lalecture de la documentation figurant sur le site.

→

→

16. Conformément à la démonstration préalablement effectuée en classe entière sur le soudagedes composants CMS, disposer de la pâte à braser sur les empreintes des composantsCMS. Puis placer soigneusement les 3 composants avec une pince brucelle. A noter :vous disposez d'une carte déjà câblée à titre d'exemple.

Faire impérativement vérifier avant de poursuivre

17. Mettre en œuvre le four à refusion (le programme 2 doit normalement être déjàsélectionné).

Faire impérativement vérifier avant de poursuivre

18. Vous avez à disposition les composants traversants permettant d'alimenter la carte et depiloter le moteur. Câblez ces composants en commençant par ceux ayant la plus faibleamplitude. Attention à l'orientation des relais et de la diode. A noter : vous disposez d'unecarte déjà câblée à titre d'exemple.

Faire constater

19. Câbler le connecteur du GPIO mis à votre disposition, veillez à bien l'enfoncer avant de lesouder complètement.

Faire constater

Après câblage et avant mise sous tension

20. Avec le multimètre, vérifier l'allumage de la LED et la continuité des liaisons câblées.

21. Coller un pied en plastique sous la carte (demander au professeur).

Tests électriques

Les tests qui suivent doivent être effectués avec précautions pour éviter tout court-circuit surla carte câblée ainsi que sur la Raspberry Pi. Commencer carte hors tension.

22. Mettre votre SD Card personnelle avec l'OS configuré sur la carte Raspberry Pi.

23. Enficher le circuit imprimé qui vient d'être câblée sur le GPIO, en prenant soin de nesurtout pas décaler les broches.



24. Raccorder clavier, souris, écran.

25. Alimenter l'ensemble avec le bloc secteur 5V. La carte Rpi doit démarrer et la led D3 doits'allumer.

26. Avec un multimètre tester la présence des tensions 3,3V et 5V sur le connecteur du GPIO.

27. Raccorder le bloc secteur 24V. Faire constater

Programmation

Commande du store motorisé depuis une carte Rpi avec un programme en mode console

Sur le site figure en téléchargement le programme « Clignotement_LED_GPIO23.C » (voirANNEXE 4 également) permettant de faire clignoter une LED, programme utilisé lors duTP de prise en main de la carte Raspberry Pi. Copier et désarchiver ce fichier dans undossier « Travail/StoreMotorise/Console/ ».

28. Effectuer une copie de ce fichier en « StoreConsole ». La ligne de compilation sera àadapter.

29. Connaissant les broches du GPIO utilisées, et les niveaux logiques permettant decommander le moteur, modifier le programme pour obtenir un fonctionnementcorrespondant au diagramme de séquence du Document ANNEXE 5. Une étape intermédiaire consistera à programmer une boucle infinie de descente et demontée, puis d'effectuer une boucle de 5 aller/retour.

Remarque : avec la librairie BCM2835 c'est le numéro de la broche qui est spécifié dansle nom donné à la broche (et non pas le numéro du GPIO) :RPI_V2_GPIO_P1_numéro_broche.

Faire constater30. Faire figurer le listing du programme dans le compte-rendu.

Commande du store motorisé depuis une carte Rpi avec une interface graphique

Utilisation de QRadioButton pour commander le moteur

On souhaite à présent utiliser Qt Creator pour créer une interface graphique qui permettraà l'utilisateur de commander un déplacement du store à partir de cette interface.

31. La représentation de l'interface graphique que l'on souhaite réaliser figure sur le site. Demême qu'une vidéo illustrant le résultat attendu.



32. Créer un dossier « Travail/StoreMotorise/Qt/StoreQt ». Lancer le logiciel Qt Creator etdepuis cet environnement créer un nouveau projet appelé « Store » dans le dossier quevous venez de créer.

33. Depuis le site, télécharger et désarchiver le projet Qt « LedQt » dans le dossier« Travail/StoreMotorise/Qt/Led ». Ouvrir dans Qt Creator ce projet simultanément aveccelui du store.

Sur le site figure une représentation hiérarchisée des dossiers que vous devez obtenir.

34. Éditer le fichier Store.pro et en bas de ce fichier ajouter une ligne :LIBS += -lbcm2835

Cette ligne (qui figure également dans LedQt.pro) permettra au compilateur de faire appel à la librairie bcm2835 qui contient les fonctions utilisées pour piloter le GPIO et donc la carte.

35. Vous devez à présent • prendre connaissance de cette vidéo qui indique comment utiliser les QRadioButton, • consulter les fichiers du projet « LedQt » que vous avez ouvert dans Qt Creator, pour réaliser l'interface graphique et la commande des QRadioButton du projet « store ».A noter : les essais de compilation se feront en fermant momentanément le projet« LedQt ».

Faire constater

Utilisation de QPushButton pour commander le moteur

On souhaite à présent piloter la montée et la descente du store en agissant sur des boutonspoussoir dans l'interface graphique. Une vidéo figure sur le site pour illustrer le résultatattendu.

36. A partir de l'environnement Qt Creator, créer dans le dossier « StoreQt » un nouveau projetappelé « StoreBP ». Dans l'interface graphique pour la détection d'appui ou de relâchementd'un bouton il faudra utiliser les slots « pressed() » et « released() ».

Faire constater

Utilisation de QPushButton et de delay pour commander le moteur

On souhaite à présent piloter la montée et la descente du store en agissant toujours sur desboutons poussoir de l'interface graphique, mais cette fois un appui devra créer undéplacement dans le sens sélectionné d'une durée de 3 secondes. Une vidéo figure sur lesite pour illustrer le résultat attendu.

37. A partir de l'environnement Qt Creator, créer dans le dossier « StoreQt » un nouveau projetappelé « StoreDelay ». Dans l'interface graphique la détection de l'appui d'un bouton se


https://www.youtube.com/watch?v=utjU9csHCO8&t=6s


fera avec le slot « clicked() ». La durée du déplacement sera obtenue avec la méthodeméthode « bcm2835_delay() », comme dans le programme de clignotement de la LED.

Faire constater

Vos différents programmes/projets Qt seront à rendre en fin de séance avec votre compte-rendu.



Document ANNEXE 1 : documents SysML



Document ANNEXE 2 : schéma structurel



Document ANNEXE 3 :

Schéma d'implantation côté TOP :

Schéma d'implantation côté BOTTOM (par transparence) :



Document ANNEXE 5 :

Clignotement_LED_GPIO23.c

#include <stdio.h>#include <bcm2835.h> #define LED RPI_BPLUS_GPIO_J8_16 // Numéro de la broche sur le GPIO

// gcc -o Clignotement_LED_GPIO23 bcm2835.c Clignotement_LED_GPIO23.c // Ligne de compilation void setup()

{ if (!bcm2835_init()) { printf("bcm2835_init failed. Are you running as root??\n"); }}

int main(void){setup();bcm2835_gpio_fsel(LED, BCM2835_GPIO_FSEL_OUTP); // Broche LED (GPIO23) en sortieprintf("Clignotement de la LED du GPIO23 (broche 16)\n");while(1)

{ bcm2835_gpio_write(LED, LOW); //LED = 0 bcm2835_delay(500); bcm2835_gpio_write(LED, HIGH); //LED = 1 bcm2835_delay(500); }bcm2835_close();return 0;}



Document ANNEXE 5 :


Documents

TP : Commande d'un store motorisé