RobotGEII Capteurs Ultrasons

Principe de fonctionnement d'un HC-SR04 (DASSIE)

Principe de base d'une onde ultrasonique

L'ultrason est une onde mécanique et élastique, qui se propage au travers de supports fluides, solides, gazeux ou liquides. La gamme de fréquences des ultrasons se situe entre 20 000 et 10 000 000 Hertz, trop élevées pour être perçues par l'oreille humaine.

Le nom vient du fait que leur fréquence est trop élevée pour être audible pour l'oreille humaine (le son est trop aigu : la gamme de fréquences audibles par l'homme se situe entre 20 et 20 000 Hertz), de la même façon que les infrasons désignent les sons dont la fréquence est trop faible pour être perceptible par l'oreille humaine.

Le principe est d'utiliser une onde ultrason se déplaçant à la vitesse du son soit environs 340ms⁻¹ ce qui est beaucoup plus simple et moins chère qu'un capteur infrarouge utilisant une onde infrarouge dont la vitesse est celle de la lumière soit environs 3*10⁸m/s Le principe utilisé ici est le même, par le biais d'un capteur HC-SR04

Capteurs à ultrason : HC-SR04

Le capteur à ultrason HC-SR04 est donc un capteur utilisant la technologie ultrason permettant de détecter des objets tel un sonar dans un cône de détection face au capteur.

Les caractéristiques du composant sont les suivantes :

• Alimentation : 5 Volts
• Consommation : 15 milliAmpères
• Portée : 3 cm à 250 cm (soit 2.5m)
• Typé d'émission : Impulsion TTL de 10µs
• Fréquence d'émission : 40k Hertz
• Cône d'émission : 30° (soit +/- 15°)

• Calcul simple pour utilisation avec un module Arduino : Distance (cm) = durée de l'impulsion (µs) / 58

Le principe de fonctionnement est simple, une impulsion dont la longueur d'onde λ = 10µs

(lien d'aide pour finir la partie 1 : http://www.iut-troyes.univ-reims.fr/wikigeii/index.php/Sp%C3%A9cial:Liste_des_fichiers + https://itechnofrance.wordpress.com/2013/03/12/utilisation-du-module-ultrason-hc-sr04-avec-larduino/ + http://www.iut-troyes.univ-reims.fr/wikigeii/index.php?title=Robot_:_Hector&action=edit )

Réalisation de la carte (MATHIEU)

Réalisation du schéma

Pour réaliser le schéma sous Eagle, il a d'abord fallu créer le composant HC-RS04 et l'importer dans la bibliothèque. Pour ce faire, on a dû suivre différentes étapes qui sont :

Création du symbole

On crée tout d'abord le symbole qui est un représentation graphique du composant où l'on pourra nommer les pattes pour une question de pratique

Création du package

Le package ou empreinte est très important étant donné que ce sera le composant que l'on pourra placer sur le schéma, il faut donc placer avec précision les pattes de celui-ci et reproduire les dimensions réelles du composant vu par le dessus pour éviter tout contact avec d'autres composants lors de la réalisation du schéma.

Création du device

Enfin, le device sert à connecter le symbole et le package, il suffira alors d'associer la patte réelle du package avec la patte schématisée du symbole pour finaliser la création du composant.

Câblage des capteurs

Pour la connexion entre la carte capteur et le shield, nous n'avons pas utilisé le même câblage que pour le prototype, en effet, pour un soucis de pratique, nous avons décidé de positionner les Trigger et Echo de façon à faciliter le câblage. Voici un schéma qui représente la façon dont nous l'avons câblée.

Sur ce schéma sont représentés par des rectangles les 7 capteurs utilisés qui sont reliés sur un connecteur de 16 ports lui-même relié à la carte shield sur un connecteur identique.

Il ne reste donc plus qu'à créer le schéma de la carte en important le fichier que l'on vient de créer

Pour le board, étant donné que nous avons des contraintes de positionnement de capteur, il a fallu placer ces derniers de telles sortes qu'ils soient espacés de 30° pour couvrir tout l'avant du robot. De plus, il a fallu dimensionner le contour du board de façon à ce qu'on puisse le placer sur le dessus du robot tout en gardant le maximum de placer pour les autres cartes.Nous avons réalisés ce board en double face vu la difficulté de câblage de ce dernier.