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BateauRaspberry : bateau piloté avec un Pi (par Tim)

Bonjour à tous,

Il y a quelques semaines je vous présentais le projet BateauRaspberry de Tim : http://www.magdiblog.fr/divers/bateauraspberry-un-bateau-entierement-fait-main-pilote-par-un-pi/

timelapse_2014-04-21_17-42-00_08Après quelque souci pour héberger l’article très complet qu’il à réalisé sur son projet, j’ai proposé à Tim d’héberger et de rellayer son travail 🙂 Voici donc la retranscription complète de son article 🙂

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GPIO – Télémètre à ultrason SRF02

Parmi les capteurs les plus usités on trouve les télémètres : des senseurs capables de mesurer les distances. Plusieurs technologies peuvent être mises en oeuvre pour mesurer les distances par télémétrie. On trouve ainsi des télémètres optiques (utilisant la lumière, comme les télémètres laser, très précis), des radars (utilisant les ondes radio), des sonar (utilisant les ondes sonores), etc…

Le principe est toujours le même : Il s’agit d’envoyer un signal (lumineux, radio ou sonore) et de mesurer en combien de temps ce signal revient à son point d’origine après avoir « rebondit » sur un obstacle. Lorsqu’on connait la vitesse de propagation de la lumière ou des ondes sonores, on peut déterminer à quelle distance se trouve un objet grâce à la formule connue de tous : vitesse = distance / temps, soit distance = vitesse x temps.

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Dans cette article nous allons nous intéresser en particulier aux télémètres à ultrason. Nous allons voir quels modèles choisir et comment les utiliser avec nos Raspberry PI 🙂

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PiTimeLapse – 13 – Premier retour d’expérience et améliorations

J’ai pu tester le dispositif pendant une semaine sur notre terrain. En mode commando avec une petite pelle et une lampe frontale, tout l’équipement dans un sac noir, je suis allé enterrer le paquet au fond du terrain un dimanche soir, et suis revenu le cherché le dimanche suivant.

IMG_5676J’ai imprimé une petite note explicative sur le dessus de la boite contenant le dispositif avec mes coordonnées, au cas où quelqu’un tomberait dessus…

Après avoir armé le système et synchronisé l’horloge du circuit d’alimentation, j’ai creusé un trou au fond du terrain pour y cacher la boite. La webcam est attachée sur une clôture à environ un mètre du sol. Il n’y a plus qu’à croiser les doigts pour que tout se passe bien… Le lendemain, je devrais recevoir les premières images sur le serveur de monitoring à partir de 8h. Bizarrement, je sens une légère angoisse en laissant tout ce matériel dans la nature :/

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10 – Un boitier en Légos

J’aime beaucoup les Légos, les possibilités sont sans limites, et c’est très pratique pour réaliser de petits boitiers fonctionnels et sur mesures 🙂 En attendant que les imprimantes 3D deviennent abordables, je n’ai pas trouvé mieux 🙂

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Comme vous pouvez le constater sur la photo ci-dessus, la carte du Pi correspond, à 1 mm près, à 7 x 11 plots de Légo. Ce qui fait que la carte tient parfaitement en place, avec très peu de jeu. Le circuit Velleman VM188 occupe lui 6 x 10 plots. L’ensemble tient tout juste sur une hauteur de 3 rangées de Légo. On pourrait penser que ça a été fait pour 😉

Il ne reste qu’à placer le couvercle, et à positionner le régulateur de tension 🙂

imageIMPORTANT : Lorsque l’on abaisse une tension comme ici, en passant de 12V à 5V, il y a une partie de l’énergie qui est « absorbée » par le circuit. Pour connaître la puissance absorbée ou « dissipée » en Watt par le circuit, il faut faire la différence entre la puissance du courant de sortie et celle du courant d’entrée P diss = P out – P in. On obtient la puissance en faisant le produit de la tension et de l’intensité du courant P = U x I. Si on considère que le Pi tire environ 700 mA, soit 0,7 A, on obtient P diss = 12 x 0,7 – 5 x 0.7 = 4,9 W. Sur ces 4,9 W de puissance dissipée, une partie sera convertie en chaleur, c’est l’effet Joule. Ce qui veut dire que le module va chauffer ! C’est pour cela que le régulateur de tension  KEMO M015N est équipé d’une patte en métal qui sert de radiateur, et  qui peut être vissé à un radiateur plus grand en cas de besoin. Sur la datasheet du régulateur de tension  KEMO M015N il est précisé qu’au-delà de 3W dissipé, il est conseillé de laisser respirer le module et de ne pas l’enfermer. Au-delà de 6W, il est vivement recommandé d’utiliser un radiateur pour refroidire le module.

Comme le régulateur de tension  KEMO M015N risque de chauffer, je vais le positionner au dessus du boitier, en laissant bien respirer la patte en métal. Voici le résultat final :

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Tout à fait à gauche, le domino qui fera le lien avec le faisceau électrique de l’allume-cigare. A droite, la carte son prête à être connectée à l’autoradio 🙂

Baptisé Carpo (en référence à une lune de Jupiter), le module est presque complet. Il me reste le circuit capacitif pour l’extinction du dispositif à ajouter 🙂

8 – Alimentation du Pi dans la voiture 2/3 – Allumage

Au démarrage de la voiture

Le problème

Si nous branchons simplement le Pi sur un abaisseur de tension, que se passe-t-il lorsque nous entrons dans notre voiture et démarrons le moteur :

  1. On entre la clé, et on met le contact (petit pique de tension)
  2. A ce moment là, du courrant est disponible sur le circuit électrique et le Pi boot
  3. On tourne la clé à fond pour démarrer le moteur (grosse chute de tension + parasites)
  4. Là, l’appel de courant du démarreur est tel que plus rien n’est disponible pour le Pi, qui s’éteint, privé de courant
  5. Le moteur tourne (tension relativement stable selon usage des équipements de la voiture)
  6. Du courant est à nouveau disponible, et le Pi boot à nouveau

Pour faire simple, notre pauvre Pi s’en prend plein les carreaux… Subissant piques et chutes de tension, parasites, multiple boots et extinctions sauvages… On peut s’attendre à réduire considérablement la durée de vie du Pi, voir à sérieusement l’endommager dès les premières utilisations.

La solution

La première chose à faire est de choisir un régulateur de tension continue stabilisé et anti-parasite. Ceci permettra d’absorber les variations importantes du courant pour fourrnir une tension propre et stable au Pi.

imageLe régulateur de tension  KEMO M015N disponible chez Conrad notamment, répond à ces exigeances. Il permet de choisir la tension de sortie voulue (5V pour  le Pi), et accepte une tension d’entrée entre 6V et 28V (parfait pour les 12V fournis par la prise allume cigare).

Ensuite, il faut empêcher le Pi de booter lorsque l’on met le contact avant de démarrer le moteur, et le démarrer seulement une fois que le moteur tourne. Pour cela, il convient d’ajouter un petit circuit de tempo équipé d’un relais, qui n’autorisera l’arrivée du courrant au Pi qu’au bout de quelques secondes.

ar-module-vm188-377C’est alors que j’ai repensé au circuit de tempo Velleman VM188 que j’aurais pu utiliser pour mon projet Pi TimeLapse. En effet, ce petit circuit alimenté en 12V (comme c’est pratique 😉 ), peut être utilisé de plusieur façons, et notamment, déclancher le relais après un nombre de secondes déterminé. En déclenchant le relais au bout de 10 secondes, le Pi ne sera pas alimenter entre le moment où vous mettez le contact et le moment où vous démarrez le moteur.

Un mot sur le circuit de tempo Velleman VM188 : Quelque soit votre projet, si vous avez besoin d’une minuterie à sortie sur relais, c’est LE kit qu’il vous faut ! Vous pouvez le trouver entre 15€ et 20€ (pas donné mais très fonctionnel…), et faire fonctionner sur des temps allant de 1 seconde à 60 heures selon 4 modes :

  • démarrage avec impulsion (démarre allumé)
  • démarrage avec pause (démarre éteint)
  • activation et désactivation unique (s’allume ou s’éteint après un certain temps)
  • fonctionnement cyclique (s’allume puis s’éteint en boucle, on peut choisir la durée d’allumage et la durée de coupure pour chaque cycle)

Le relais équipé est prévu pour des courants de 230V sur 16A, vous avez donc de quoi programmer l’alimentation tout ce que vous souhaitez dans votre maison, voiture, panneaux solaires,…

Voici le schéma complet du montage :

UntitledAvec ce montage, j’assure à mon Pi une alimentation propre, sans danger pour ma voiture 🙂

Reste à gérer la coupure brutale de courant lorsqu’on éteint le moteur…

 

7 – Alimentation du Pi dans la voiture 1/3

Comme pour le projet Pi TimeLapse l’alimentation du Raspberry Pi est le point le  plus problématique. Décidemment, il n’existe pas de solutions simples et universelles…

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Présentation du contexte

Je souhaite brancher mon Pi JukeBox sur le circuit électrique de ma voiture. De nos jours, les prises allume-cigares présentes dans les voitures sont prévues pour fournir du courant ; d’ailleurs, même s’il s’agit toujours d’une prise dite « allume-cigare », cela fait déjà quelques années qu’on ne trouve plus la résistance permettant d’allumer une cigarette… A la place, un jolis capuchon en plastique avec la mention « 12V« , preuve qu’il s’agit maintenant plus d’un circuit d’alimentation qu’autre chose. D’ailleurs, les fusibles ont été adaptés et il y a un système d’économie d’énergie qui met « en veille » la voiture au bout d’un certain temps lorsque du courant est tiré sur la batterie moteur éteint. Les derniers modèles de voiture ne s’embarassent même plus de se type de prise, et proposent directement une prise USB… Comme ça c’est clair 🙂

Branchement sur le faisceau électrique 12V

Il convient de faire un montage discret, sans monopoliser la prise allume-cigare qui pourra servir pour autre chose.

Dans ma voiture, il m’a suffit de démonter la console centrale pour accéder au faisceau électrique de la prise allume-cigare. Grâce à un domino, je fais une dérivation (un branchement en parallèle) et fais passer le câble derrière l’autoradio jusque dans la boîte à gants où sera logé l’ensemble du dispositif. Une fois la console centrale remise en place, on ne voit rien du tout 🙂

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Nous avons donc une source d’alimentation continue 12V à porté de main. Il suffit donc d’un simple abaisseur de tenstion 12V -> 5V pour alimenter le Pi 🙂

Sauf que… c’est loin d’être aussi simple si on veut faire les choses proprement ! En effet, l’allumage de la voiture et son arrêt peuvent poser problème…