Pour débuter avec le robot

Quelques renseignements doivent être précisés pour expliquer le fonctionnement global du robot. Il faut être capable de l’opérer efficacement dès le départ en ayant des réponses à des questions simples, particulièrement sur les branchements électriques. Le robot est constitué de deux circuits électriques relativement indépendants l’un de l’autre et alimentés par deux types de piles différents.

Le premier circuit est celui assurant la motricité du robot. Il est centré sur le pont-en-H qui est relié aux deux réceptacles noirs identiques de trois piles AA situés sur et sous la base de PVC du robot. Ces six piles AA reliées en série devront produire entre 6 et 9 volts pour alimenter le pont-en-H. Si le voltage tombe sous les 6 volts environ, les roues motrices arrière du robot risquent de ne pas avoir assez d’énergie pour se mettre à tourner.

Avant de se rendre au pont-en-H, les piles AA traversent l’interrupteur rouge monté sur la base en PVC du robot, à gauche à l’arrière. Il s’agit d’un interrupteur de type SPDT On-Off-On. Lorsque la tige de contrôle de l’interrupteur est parfaitement verticale, le courant ne peut se rendre au pont-en-H. Lorsque la tige est basculée vers l’une ou l’autre des deux autres positions, un contact entre la borne centrale et l’une ou l’autre des deux autres bornes situées au bas de l’interrupteur se produit. Une de ces bornes aux extrémités provient des blocs de piles AA tandis que la borne centrale est reliée à l’entrée électrique du pont-en-H. L’interrupteur qui met en contact les fils rouges soudés à ces deux bornes permet donc l’alimentation du pont-en-H par les piles AA. La troisième borne de l’interrupteur peut être libre ou reliée à un court bout de fil qui ne mène nulle part. Cette disposition permet de relier cette borne à une pince crocodile d’une source de tension au laboratoire. Cette borne devient disponible pour être placée en contact avec la borne centrale en basculant la tige de contrôle de l’interrupteur complètement de l’autre côté par rapport à celle permettant l’alimentation par piles. Cette flexibilité permet donc de couper l’alimentation totalement, alimenter le pont-en-H par les piles AA, ou encore par une source de tension reliée à l’interrupteur.

Le fil noir provenant des blocs de piles AA est relié directement à l’entrée électrique du pont-en-H. La borne négative des piles AA devient donc la masse (ground) du pont-en-H directement. Dans le cas où on alimente le pont-en-H avec une source de tension au laboratoire, on doit relier la masse de la source (fil noir) avec le point de test noir du pont-en-H pour obtenir l’équivalent.

Le deuxième circuit électrique indépendant est celui de la carte mère. Pouvoir utiliser la carte mère soit de façon complètement autonome, soit montée sur le robot, ou soit encore dans un autre système, offre une flexibilité avantageuse. C’est la raison pour laquelle ce circuit se veut aussi indépendant du circuit du pont-en-H que possible. On peut alimenter la carte par le câble USB. Ceci règle directement deux problèmes avec un seul câble: alimenter la carte en énergie et pouvoir communiquer numériquement avec un PC. Par contre, en apparaît deux autres. Le premier est que la tension de référence numérique sur la carte est celle de l’USB. On a donc un Vcc d’environ 4.2 volts, et non de 5 volts. La carte peut très bien fonctionner à cette tension, mais il faut en tenir compte lors des conversions analogiques par rapport à la référence analogique Vref reliée au convertisseur. Aussi, la carte devient liée avec un PC par le câble, ce qui n’est pas toujours souhaitable avec un robot qu’on souhaite autonome.

Pour offrir une option supplémentaire, un connecteur noir de puissance de 5.5mm est situé tout juste à côté du connecteur USB et peut accepter une tension entre 7 et 13 volts pour alimenter la carte. Comme le voltage qui entre par cette prise doit être redressé et régulé à +5 volts, la tension d’entrée doit être d’un minimum d’environ 7 volts. On ne veut pas aller à une tension trop élevée puisqu’on n’en tire aucun avantage. En courant, une consommation de plus de 500 mA endommage une composante soudée sur la carte et son remplacement nécessite un bon effort de travail.

Ce connecteur de 5.5 mm (diamètre extérieur) femelle recevra un connecteur mâle de 2.1 mm (diamètre intérieur) pouvant provenir d’une pile 9 volts rectangulaire ou d’une source de tension. La pile 9 volts assure une autonomie au robot puisqu’il perd son «cordon ombilical» qui le reliait au PC ou une source fixe de tension. De plus, on peut facilement la glisser sous la carte mère, tout juste à l’arrière du pont-en-H et éviter qu’elle ne nuise aux déplacements du robot. Toujours avec un connecteur 2.1 mm mâle, il est aussi possible de se servir d’une source de tension pour alimenter la carte mère. Cette option permet d’économiser un peu les piles, mais aussi de pouvoir limiter la source à fournir moins de 500 mA ce qui évite les surcharges destructrices. Rien n’empêche d’avoir une alimentation par le connecteur de 5.5 mm tout en ayant le câble USB connecté à la carte au même moment.

Normalement, la tension positive est au centre du connecteur de 5.5 mm et la masse (ground) sur la partie métallique externe à l’intérieur du petit boîtier en plastique noir. Toutefois, si l’inverse se présente, la carte mère inverse la polarité automatiquement avec son redresseur en pont (rien à voir avec le pont-en-H). À noter aussi que la carte mère a aussi son interrupteur lorsque l’alimentation se fait par le connecteur de 5.5 mm. Il est noir et tout juste à côté du connecteur de 5.5 mm justement. Lorsque la carte mère est alimentée, la DEL verte d’indication de puissance s’allume. Elle est située tout juste à gauche du connecteur de 5.5 mm.

L’usage du connecteur de puissance de 5.5 mm sans le câble USB rend le microcontrôleur ATmega8 de la carte mère complètement inutile puisqu’il n’y a plus d’échanges par USB avec le PC. En conséquence, ce ATmeag8 n’est plus alimenté sur la carte mère dans cette situation ce qui permet de réduire la consommation d’énergie et qui fait que la DEL d’état de la carte mère n’est plus allumée en vert pour les mêmes raisons.

Les deux circuits électriques, celui du pont-en-H et celui de la carte mère ne sont pas complètement indépendants pour autant, car la carte mère doit envoyer des signaux au pont-en-H pour qu’ils soient interprétés de façon appropriée. Ces signaux ont une certaine tension (zéro ou 5 volts), mais cette tension doit être par rapport à la référence commune. C’est pourquoi un fil noir sur le robot relie la masse de la carte mère à la masse du pont-en-H pour en former une seule commune. Il faut savoir que les trous de montage des circuits imprimés du pont-en-H et de la carte mère sont aussi reliés à la masse. Passer des vis en leur centre pour atteindre des tiges ou oeillets métalliques étend la masse à ces pièces ce qui est fort utile lors de l’utilisation d’un multimètre dont l’une des sondes doit être reliée à la masse. On peut donc la mettre en contact avec ces pièces métalliques au besoin si les manipulations s’en trouver facilitées avec l’appareil de mesure.

Si ce fil noir se rompt, le robot semblera fonctionner de temps à autre, mais refusera d’avancer ou de reculer à certains moments même si les signaux envoyés au pont-en-H sont bons, ce qui est particulièrement embêtant et difficile à déboguer puisque les symptômes sont intermittents. Un test de continuité entre le point de test noir de la carte mère et celui du pont-en-H permet facilement, et surtout rapidement, de confirmer la bonne connexion du fil noir, en cas de doute.