Cours:EtatFilPilote

Ressources enseignant

https://lucidar.me/fr/home-automation/linky-customer-tele-information/

https://www.enedis.fr/sites/default/files/Enedis-NOI-CPT_54E.pdf

Présentation du projet

Un fil pilote est un conducteur utilisé pour transmettre des commandes à des appareils raccordés sur le secteur.

Les commandes envoyées sur le fil pilote permettent de définir le mode de fonctionnement des appareils qui les reçoivent.

L'avantage du fil pilote est que l'information n'est transmise que sur un seul fil, le retour étant assuré par le conducteur "Neutre" qui est aussi utilisé pour alimenter l'appareil.

Le signal envoyé sur le fil pilote est généré par un appareil spécifique. Les signaux de commande ont la particularité d'être "fabriqués" directement à partir de la tension 230V du réseau.

Par exemple, les radiateurs électriques raccordés à un même fil pilote, pourront basculer simultanément du mode "Hors gel" au mode "Eco".

Objectif

Le projet consiste à fabriquer une carte électronique capable de décoder les signaux de commande et d'afficher le signal transmis à l'aide d'une led.

Découpage fonctionnel

Contraintes de fabrication

La carte utilisera un microcontrôleur ATtiny2313.

Le signal issu du fil pilote sera isolé par un optocoupleur.

Les six modes de fonctionnement seront matérialisés par six LED.

Travail attendu

Objectif

L'objectif sera bien évidemment de terminer le projet de sorte qu'il réponde au cahier des charges décrit précédemment.

Pour ce faire, il conviendra de :

• rechercher des solutions à partir du schéma fonctionnel fourni ( schéma électronique et composants )
• dimensionner les composants utilisés
• tester les différents blocs fonctionnels
• fabriquer la carte électronique
• programmer les composants
• valider le fonctionnement

Vous serez évalué sur la fabrication de la carte électronique, ainsi que sur un dossier qui devra :

• détailler les différentes fonctions
• expliquer les choix effectués (structure,composants ....)
• utiliser des courbes ou mesures pour appuyer les explications
• donner une estimation (hors temps de conception) du coût de la carte électronique

Planning à respecter

Vous serez évalué tout au long du projet en début de séance. Ce qui vous permettra de terminer en dehors des séances le travail que vous n'aurez pas achevé.

Une chose importante à noter : Il vous revient de saisir au fur et à mesure le schéma des différentes fonctions étudiées dès que possible.

Vous trouverez ci dessous l'avancement attendu des différentes séances. Notons également que vous devrez achever votre travail après les 7 séances si le projet n'est pas terminé.

De plus, le routage devra être fait en bonne partie en dehors des séances.

n° de séance		Détail de l'attendu
1		Étude
2		Étude
3	Saisie	Étude, validation et saisie
4	Routage	Validation du routage et schéma de la carte électronique
5	Fabrication	Brasage des composants
6	Vérification	Tests et dépannage de la carte
7	Programmation	Mesure des performances de la carte réalisée

Étude du projet

L'étude consiste à proposer et à tester des structures répondant aux différentes fonctions.

Il est conseillé de s'inspirer des structures étudiées au premier semestre en électronique, en séances de TP ou en ER et de tester les structures au fur et à mesure.

Travaillez en parallèle : distribuez vous le travail au sein du groupe afin d'être le plus efficace possible.

Fabrication de la carte électronique

Saisie du schéma

Comme précisé en introduction, le schéma devrait à ce point être déjà bien avancé.

La relative simplicité de l'étude doit vous amener à approfondir votre réflexion sur le schéma de votre carte et notamment sur les points suivants :

• comment allez-vous programmer le µcontrôleur ?
• comment choisir judicieusement les pattes du µcontrôleur

Quelques éléments de réponse :

ISP	In System Programming : la plupart des µcontrôleurs modernes dont celui-ci sont programmable directement sur la carte (in situ). Il faut donc prévoir le connecteur de programmation et le relier au composant en respectant l'ordre de câblage. Vous utiliserez, comme Atmel le préconise, le connecteur ISP à 6 broches.
choix des pattes	L'avantage d'utiliser un composant programmable est de pouvoir placer (dans une certaine mesure) les entrées et sorties où bon nous semble. Attention cependant, il faut garder à l'esprit que le programme sera plus complexe à écrire s'il n'y a pas un minimum de réflexion.
Pins réservées	La patte RESET principalement, ne peut servir qu'à cet usage !!	Dans le cas contraire, vous ne pourrez plus reprogrammer le microcontrôleur.

Routage

Voici quelques contraintes de routage que vous devez respecter :

- pistes : 0,4 mm mini
- écartement entre les pistes : 0,4 mm mini
- Via : 0.8 pour les trous et 1,25 pour le diamètre externe
- IMPORTANT : les pistes provenant du fil pilote doivent être le plus éloignées possible des autres pistes du circuit

ATTENTION : Si vous faites un circuit double face, n'oubliez pas que les pastilles qui doivent permettre le brasage des composants traversants ne doivent se trouver sur la même face que le composant (sinon vous ne pourrez pas le souder !)

- placer un condensateur de 100nF au plus près du microcontrôleur entre les bornes +Vcc et GND
- placer un condensateur de 150µF entre les bornes +Vcc et GND de l'alimentation
- n'oubliez pas les connecteurs pour l'alimentation de la carte et le signal fil pilote (voir 'douille alimentation' dans le tableau des composants)

- prévoyez un repère visuel côté composant sur le typon à côté de la borne 1 du connecteur ISP pour éviter les erreurs lors du raccordement car il n'y a pas de détrompeur sur ce connecteur
- faites apparaître les informations (NOM , PROJET , ANNEE) sur chaque face comportant des pistes afin de pouvoir identifier facilement le côté cuivre lors du tirage du PCB.

Rappels pour préparation des calques

Exports sous forme d'images :

1. fond en blanc : Options -> user interface -> layout
2. lancer ulp -> drill-aid vous propose Drill center diameter 0,3mm et c'est OK. Le remplissage se fait en couche 116 mais avec des hachures.
3. Choisir cette couche 116 puis change -> Fillstyle en plein
4. Choisir les couches Bottom (bleu) Pads vias et la 116
5. File -> export -> Image donner un nom et choisir 1200 DPI et monochrome
6. Idem pour Top (rouge) avec pads et vias (et éventuellement la 116)

Conception du programme

L'absence de liaisons série disponible sur la carte implique une mise au point plus complexe liée à l'absence d'un débugger.

1er test

Vérification de la communication avec le µcontroleur :

• dans un terminal lancer la commande
• avrdude -c avrisp2 -P usb -p t2313

Compilation

Vous utiliserez un éditeur de texte quelconque (gedit par ex) pour créer votre programme (fichier test.c par ex). L'étape de compilation s'effectuera en "ligne de commande" de la façon suivante :

avr-gcc -Wall -g -Os -mmcu=attiny2313 -o test.o test.c
avr-objcopy -j .text -j .data -O ihex  test.o test.hex
avrdude -c avrisp2 -P usb -p t2313 -U flash:w:"test.hex"

Composants utilisés

Nom	Type	Boîtier	Librairie Eagle	Référence eagle	Documentation	Fournisseur	Référence
ATTINY2313	µcontrôleur		atmel	AT90S2313S	doc2543.pdf
LED	CMS	PLCC2	led	LG_T679-E1F1-1
Rx	Résistances	CMS	rcl	R1206		Farnell
Cx	Condensateurs	CMS	rcl	C1206		Farnell
CPOL	Condensateurs 150µF 6.3V	CMS	rcl	SMC_D		Farnell
ISP	barrette mâle sécable	traversant	con-lstb	MA03-2
4n25	optocoupleur	traversant	optocoupler	4N25M	4N25 doc
douille(alimentation)	borne pour fil 4mm	traversant	special-drill	special_drill_0.3650
bornier(alimentation)	bornier pou 2 fils	traversant	con-wago-500	W237-102