Réalisation et commande des ponts secteur avec un Arduino #2

Dans cet article nous vous présentons le déroulé détaillé du montage de l'Arduino, du câblage de la carte support jusqu'au chargement du programme. Nous vous présenterons également les schémas de câblage.

(Revoir l'article précédent : Réalisation et commande des ponts secteur avec un module Arduino #1)

Le matériel nécessaire

• Une carte de circuit imprimé
• Module Arduino Every
• Module A4988 (pilote pour moteur pas à pas)
• Résistances  de 1,5 Kohms
• barrettes de connecteurs sécables mâle-mâle et mâle-femelle.
• Un ordinateur (PC ou Mac)
• un câble USB/Micro USB

Rappel du principe de fonctionnement

• Une alimentation unique : 12v 1A
• Deux fils par voie (led et bouton)
• un fil pour le commun
• Un fil pour la led warning (rouge clignotant)
• 4 fils pour la sortie moteur

La voie est sélectionnée par un bouton poussoir sur le TCO

Lors du déplacement du pont, la led rouge "Warning"  clignote

Une fois en position, la led verte de la voie s'allume

La carte

La photo détaille les différents supports, entrées et sorties pour l'ensemble du montage.

• Support du module Arduino
• Support du module A4988
• Définition de la finesse du pas moteur
• Alimentation 12v, sortie moteur et entrée numérique
• Emplacement des résistances de protection
• Connexion des boutons poussoir et des led (un couple par position de voie)
• Led de contrôle de déplacement du pont secteur
• Le commun

Notes : 

• Dans une version précédente, il était nécessaire de valider une position de départ (point zéro) pour assurer une bonne correspondance entre le déplacement et l'alignement avec la voie sélectionnée. Cette solution est remplacée par un mode de commande "réglage" qui permet de calibrer la position initiale. La sortie n'est donc plus utilisée.
• En bas à droite de la carte (entre l'entrée numérique et le point zéro), se trouve les emplacements prévus pour une commande DCC, non utilisé actuellement

Le montage

En premier lieu, les résistances sont installées sur la carte.

La carte est identique pour tous les ponts secteurs, seul le nombre de voies diffère.

Ici il s'agit d'un des deux ponts à 4 voies, il n'y a donc que 6 résistances :  

 - 2 à droite pour la protection du commun et de la     led "warning" (toujours présentes).

 - 4 à gauche pour les voies,.

Afin de rendre plus facile le remplacement du module Arduino et du module de commande du moteur pas à pas (A4899) sur la carte en cas de défaillance, ils sont équipés de barrettes de connecteurs qui s'insèrent sur des supports soudés à la carte.

Des fiches sont également soudées pour l'ensemble des entrées et sorties, facilitant les interventions sur la carte sans avoir à la retournée côté piste.

La finesse du pas de moteur est définie en strappant les 4 broches du connecteur correspondant.

Le module A4988 est un driver de moteurs pas à pas. Il est souvent utilisé dans les imprimantes 3D.

Donc facile à trouver et très bon marché.

Il gère totalement le moteur. Ce qui n’est pas rien puisque le contrôle d’un moteur pas à pas est assez complexe.

Ici, il suffit de lui indiquer le sens de rotation (DIR) et le pas (STEP). De plus il est capable de gérer des pas intermédiaires au-delà de ceux prévu par le moteur (initialement 1,8 degré par pas)

Ce qui serait insuffisant pour notre application. Grace à lui nous pouvons pousser jusqu’à 1/16e de pas !!!

Ce sont les broches MS1-> MS3 qui déterminent la résolution. (Tableau ci-après)

Finalement l’Arduino à simplement 3 informations à gérer : Le sens, le pas et le Enable (alimentation du moteur).

Logique du programme :

En fonction de la voie demandée (bouton appuyé) -> calcul du nombre de pas nécessaire et du sens de rotation pour atteindre la nouvelle position -> Pilotage du A4988 : Enable du moteur + Sens de rotation puis 1 impulsion par pas -> En fin de déplacement : Disable du moteur

Table programmation résolution moteur

MS1	MS2	MS3	Résolution Microstepping
Low	Low	Low	Pas complet (full step)
High	Low	Low	1/2 pas
Low	High	Low	1/4 de pas
High	High	Low	1/8 ième de pas
High	High	High	1/16 ième de pas

Il est temps d'installer les modules sur la carte ....

... et de la connecter à l'ordinateur via un câble USB / micro USB pour l'alimentation et le transfert des données.

Le chargement du programme

Le programme est chargé dans l'Arduino :

• compilation
• chargement des données

Le connecteur d'alimentation est installé pour être raccordé à la source qui sera disponible dans le TCO du réseau.

(Le fil de gauche est temporaire : il s'agit de la commande manuelle de test des différentes positions en attendant les commandes par bouton poussoir du TCO.)

Schémas de principe de fonctionnement et schéma de câblage.

Dans un prochain article, nous détaillerons le programme et ses spécificités.

Le programme sera disponible en téléchargement!.