Gestion de la batterie d'un micro-drone projet fin d'année NIDBELKACEM Mouhcine_rapport

‫جامعة القاضي عياض‬

UNIVERSITÉ CADI AYYAD
FACULTÉ DES SCIENCES ET TECHNIQUES
MARRAKECH

‫كلية العلوم و التقنيات‬
‫مراكش‬

Département de Physique Appliquée
Filière d’Ingénieurs d’Etat en Systèmes Electriques
et Télécommunications (ISET)

RAPPORT DE PROJET

Conception et réalisation des interfaces de
puissances entre le calculateur de bord et
les moteurs électriques d'un micro drone
et la Gestion de son Alimentation

Effectué par

:

NIDBELKACEM Mouhcine
UWASEKURU Gisa Jean De Dieu

Sous la direction de : M. ELWARRAKI (FSTG Marrakech)
N° 3

Année Universitaire 2012 /2013

Rapport de fin d’année

REMERCIEMENT

Avant de présenter ce rapport, nous souhaitons remercier chaleureusement les
personnes qui nous ont aidés à mener à bien nos objectifs pour notre projet.
Nous exprimons notre profonde gratitude à Monsieur M.ELWARRAKI, qui est
à la fois notre encadrant, Chef de la filière ISET et Chef des projets pour sa
disponibilité, son suivi, ses efforts considérables et ses orientations lors du
déroulement de ce projet.
Nous adressons également nos remerciements à M. Doubabi et à M. Achour et
toutes les personnes du laboratoire, pour leurs chaleureux accueils et pour leur aide
considérable.
Nous tenons à remercier aussi tous les membres du jury pour leur bienveillance à
bien vouloir évaluer notre travail.

2


LISTE DES FIGURES
Numéro de
la figure
1
2
3
4
5
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23
24

Numéro du
tableau
1
2

Nom de la figure
Accumulateur NiMH
Brochage du PIC16F877
Régulateur 5v
Montage finale, partie alimentation
Batterie chargée
Etat intermédiaire
Etat critique d la batterie
Symbole de l’hacheur
Schéma de principe d’un hacheur dévolteur
Chronogramme de H
Chronogramme d’Uc (dévolteur)
Schéma de principe du survolteur
Chronogramme d’Uc (survolteur)
Fonctionnement quatre quadrants
Etat des interrupteurs de l’hacheur quatre quadrants
Brochage du L298
Structure interne du L298
Montage complet de la partie de puissance
Schéma complet de simulation
Signaux d’entrée (jaune) et de sortie (rose), sens direct
Signaux d’entrée (bleu) et de sortie (vert), sens inverse
Batterie à l’état critique (Led rouge s’allume)
Batterie à l’état intermédiaire (Led jaune s’allume)
Batterie Chargée (Led verte s’allume)
LISTE DES TABLEAUX
Nom du tableau
Logique décrivant le fonctionnement du pont en H

Fonctionnement du L298

Page de la
figure
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25

Page du
tableau
18
20

3


SOMMAIRE
Chapitre I : ALIMENTATION DE LA BATTERIE D’UN MICRODRONE ................... 6
I.Dimensionnement De La Batterie Du Micro Drone : .......................................................... 6
I.1. Définition de la Technologie : ..................................................................................... 6
I.2. La Charge : ................................................................................................................... 6
I.3. Les points forts du NiMH : ............................................... Erreur ! Signet non défini.
I.4. La tension de la batterie .................................................... Erreur ! Signet non défini.
I.5. Le courant nominal ........................................................... Erreur ! Signet non défini.
I.6. Puissance consommée :................................................................................................ 8
II.Carte d’adaptation de le la tension: .................................................................................... 8
II.1. Choix d’un PIC : le 16F877 :...................................................................................... 8
II.2. Choix de Régulateurs: ................................................................................................ 9
II.3. Programmation et configuration de l’ADC: ............................................................. 10
II.4. Programmation et Configuration du LCD : ............................................................. 10
II.5. Montage final et solution retenue: ............................................................................ 11
II.6. Algorithme du programme du Pic : .......................................................................... 11
II.7. Différentes Situations Rencontrées lors de la Simulation : ...................................... 12
Chapitre II : CONCEPTION ET REALISATION DES INTERFACES DE
PUISSANCES ENTRE LE CALCULATEUR DE BORD ET LES MOTEURS
ELECTRIQUES ..................................................................................................................... 13

I.INTRODUCTION .................................................................................................. 14
II.PRINCIPE ........................................................................................................................ 14
III.ETUDE DE L’HACHEUR ............................................................................................. 14
III.1. Définition ................................................................................................................ 14
III.2. Les types de l’hacheur ............................................................................................. 14
III.3. Technologie des interrupteurs ................................................................................. 16
IV. HACHEUR QUATRE QUADRANTS ........................................................................ 17
IV.1. Fonctionnement quatre quadrants ........................................................................... 17
IV.2. La carte de puissance. ............................................................................................. 17
V.LE ETAGE DE PUISSANCE ................................................. Erreur ! Signet non défini.
V.1.Définition................................................................................................................... 18
V.2. Diagramme bloque du L298 ..................................................................................... 19
V.3. Le modèle utilisé ...................................................................................................... 20
VI.SIMULATION ................................................................................................................ 21
Chapitre III. REALISATION ............................................................................................... 23
I.MATERIELS UTILISES ................................................................................................... 23
II.Résultat de la réalisation : ................................................................................................. 23
CONCLUSION ........................................................................................................................ 26
LA BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................. 27
ANNEXE ................................................................................................................................. 28

4


INTRODUCTION
La réalisation d'un micro drone nécessite la réalisation de plusieurs parties fonctionnelles
indispensables au bon fonctionnement de ce robot. Dans ce rapport on se concentrera sur
l’étude de la carte d’alimentation et de l’interface de puissance entre le calculateur de bord(le
microcontrôleur) et les moteurs électriques (moteur à courant continu). Ce rapport est
subdivisé en trois grandes parties :
La première partie se focalise sur l’étude de la carte d’alimentation. En effet cette partie
ne doit pas être négligée car une mauvaise alimentation entraine bien des conséquences non
souhaitables. On s’attache alors à présenter les étapes que nous avons suivi pour
dimensionner la batterie , à adapter la tension avec les différentes charges et à contrôler le
niveau de charge de la batterie afin d’informer l’utilisateur du micro drone du niveau de la
puissance dans la batterie.
La deuxième partie concerne l’étude de l’interface de puissance entre le microcontrôleur
(le calculateur) et les moteurs électriques. L’interface de puissance étudiée est un variateur de
vitesse pour un moteur à courant continu(MCC), son rôle est de faire amplifier la sortie du
calculateur et de varier la vitesse du moteur. En effet un signal continu (Pulse Width
Modulation : le PWM) bien avant synthétisé par le calculateur sera amplifié par un circuit de
puissance afin d’alimenter le MCC. Cette partie se concentre alors sur l’étude et le choix de ce
circuit de puissance qui permettrait de faire varier la vitesse du moteur et ainsi le faire tourner
dans les deux sens.
Dans la troisième partie, nous présentons une réalisation concernant la gestion de
l’alimentation.

5


Chapitre I : ALIMENTATION EN PUISSANCE D’UN MICRODRONE
I.

DIMENSIONNEMENT DE LA BATTERIE DU MICRO DRONE

Il est recommandé de déterminer les caractéristiques chimiques et électriques de la
batterie qui va servir comme alimentation du Quadri rotor.

I.1. Définition de la Technologie
Lors de la conception de notre projet
nous avons choisi de travailler avec la
technologie du Nickel-hydrure métallique ou
NiMH qui représente un type d’accumulateur
électrique rechargeable utilisant l’hydrure
métallique [8] .

Fig.1 Accumulateur NiMH

I.2. La Charge
Il est recommandé en pratique d'utiliser un chargeur qui détecte automatiquement la fin
de charge. Pour les chargeurs non équipés de détection de température, la détection n'est
fiable que pour une charge rapide, soit de l'ordre de C/1h ou même de C/15min [8] .
Les caractéristiques d’un chargeur sont :
1. Temps de charge (rapide t < 1 h, normal 14 h ou combiné).
2. Détection de fin de charge par (δv/δt) < 0, ou par le point d'inflexion
(δ²v/δt²) = 0 (valable uniquement pour les charges rapides).
3. Surveillance de la température de l'accumulateur.
4. Temporisation de sécurité.
5. Détection des accumulateurs défectueux.
6. Cycle de décharge puis de charge.

6


Contient beaucoup plus d'énergie
que le nickel-cadmium
Peu sensible à l'effet mémoire
Simple à stocker et à transporter
Ne contient pas de cadmium
(élément toxique)

I.4. La tension de la batterie
On sait que la tension maximale dans le quadri rotor est de 5V, donc la tension nominale de
la batterie doit être supérieure à 5V. On sait que La tension nominale d’un élément NiMH est de
1,2V.
On en déduit que cette batterie doit être constituée de 8 éléments de NiMH donc
La tension nominale de la batterie est :

Un=8*1,2=9,6V

I.5. Le courant nominal :
D’après la plaque signalétique de la batterie utilisée on peut voir que le courant
Nominal est :

In = 1350mA
Notre quadri rotor est constituée de 5 éléments principaux:
4 moteurs électriques (mcc)
Autres composants (microcontroleurs, capteurs, recepteurs)

7


I.6. Puissance consommée
Tout d’abord il faut savoir les puissances maximales consommées par chaque
équipement du micro drone à savoir qu’on va utiliser 4 batteries en parallèle ce qui veut dire
que la tension nominale reste la même :
Un=9.6V
Alors que le courant nominal résultant sera égal bien évidemment à :
In = 4*1.35 = 5.4 A
On en déduit :
Puissances absorbées par les moteurs= (5V.1A).4=20W
Puissances absorbées par les autres équipements =1.4A.5V=7W

II.

CARTE D’ADAPTATION DE LE LA TENSION
II.1. Choix d’un PIC : le 16F877

Dans notre projet nous avons choisi de travailler avec le PIC16F877A c’est un type de
microcontrôleur de la série « Midrange », qui se prête particulièrement bien à la
programmation en C. Les PIC de la série inférieure sont un peu justes en performance et en
capacité mémoire pour accueillir un programme issu d’un compilateur C ; mieux vaut les
programmer en assembleur. Les gammes supérieures (16 ou 32 bits) supportent sans
problème la programmation en C, mais comme ils sont des circuits plus complexes (et plus
chers), Le 16F877 (F comme « Flash ») semble le meilleur pour notre projet en terme de :
mémoire programme de taille suffisante (8K), nombreux périphériques intégrés et fréquence
de fonctionnement jusqu’à 20 MHz. Le brochage du pic16F877 est représenté sur la figure 2
[3].

Fig.2.Brochage du PIC16F877

8


II.2. Choix de Régulateurs
 Puisque la tension de fonctionnement du PIC, selon la fiche technique varie entre 2 à
5V, il faut choisir un régulateur qui va adapter la tension de la batterie à celle qu’on ne
peut pas dépasser aux bornes du microcontrôleur.
 Dans notre cas on va essayer de travailler avec le circuit LM317S pour avoir une
tension variable en agissant seulement sur les valeurs des résistances pour choisir la
tension désirée.

Fig.3 Régulateur 5V
L’objectif de notre projet c’est la détection des différents niveaux de fonctionnement
de la batterie afin de permettre à l’utilisateur de savoir quand la batterie est chargée,
moyennement chargée ou lorsqu’elle est déchargée.
Pour se faire on va établir un programme en langage C qui permet de calculer pour
n’importe quelle valeur de la tension appliquée à l’entrée, sa puissance correspondante tout
en faisant l’image en courant de cette tension qui vient de l’alimentation et l’afficher sur un
Afficheur LCD.
Pour réaliser cette solution, le PIC16F877 permettra de contrôler la tension et le
courant de la batterie à travers le convertisseur analogique numérique interne du PIC
(ADC).

9


Cette solution est établie sur 3 étapes

II.3. Programmation et configuration de l’ADC
Pour programmer l’ADC, il est nécessaire de passer par les 5 étapes suivantes (A, B, C,
D, E) [10]:

II.4. Programmation et Configuration du LCD
Pour visualiser un caractère, il suffit de le positionner sur le bus de données (codé en
ASCII), de mettre RS au niveau haut (caractère), R/W au niveau bas (écriture), et de
provoquer un front descendant sur l'entrée de validation de l'afficheur (E).
Après chaque action sur l'afficheur, il faut vérifier que celui-ci est en mesure de traiter
l'information suivante. Pour cela il faut aller lire l'adresse de la position du curseur (RS=0,

10


R/W=1) et tester l'indicateur flag "Busy" (BF). Lorsque BF=1 l'affichage est en cours et
lorsque BF=0, l'affichage est terminé.
Si l'on tente d'écrire des données ou d'envoyer une commande à l'afficheur pendant que ce
dernier est en cours de traitement des données ou d'une commande précédente, le système
peut se planter, l'affichage s'affole et les deux circuits intégrés voient leurs températures
entrain de s’augmenter brutalement.
Avant cette procédure d'écriture, il faut tout d'abord initialiser l'afficheur de façon à définir
son mode de fonctionnement (dialogue en 4 ou 8 bits, sens de déplacement, visualisation du
curseur) [10].

II.5. Montage final et solution retenue
L'entrée AN1 du PIC reçoit la tension de la batterie, atténuée avec un rapport de
0.5208 par le pont diviseur constitué de R4 et R5, ce qui signifie qu'une tension de la batterie
de 9.6V se traduit par une tension mesurée de 5V.
L’entrée AN0 reçoit l’image du courant converti en tension à travers une résistance.
Nous avons utilisé deux diodes Zener (D4) et (D5) de 5V crête pour tout
dépassement qui pourrait se produire pour diverses raisons (surtension ou une surintensité).
Pour la partie Affichage, le LCD est lié avec le PORTB, les 3 LEDs sont directement liées
aux 3 bornes (RD0-RD1-RD2) du PORTD. Le PORTC sera dédié pour générer les signaux
PWM, RD6 et RD7 seront configurés comme entrées commandés par 2 Switch pour faire
tourner le moteur dans les 2 sens.

Fig.4 Montage de la simulation finale, partie alimentation

11


II.6. Algorithme du programme du Pic
Les différentes fonctions dont on aura besoin dans le programme principal (Voir
Annexe) sont les suivantes :
 Affichage sur LCD :
Lcd_Init(); Initiation du LCD
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); Effacement du LCD
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);Déplacement du curseur
Lecture du résultat de conversion analogique numérique :
 ADC_Read(0); Procédure qui permet de lire en une seule ligne de code la valeur
de l’image du courant qui signifie en même temps la puissance fournie par la
batterie, et de le convertir en une valeur numérique.
 ADC_Read(1); Procédure qui permet de lire en une seule ligne de code la valeur
d’une tension analogique et de la convertir en une valeur numérique.

II.7. Différentes Situations Rencontrées lors de la Simulation :
Dans la pratique la grandeur qui varie lors de l’utilisation d’une batterie c’est sa
capacité et vu que dans la simulation sur ISIS on ne peut agir que sur la tension de la batterie
variant entre [0V – 9.6V] donc on essayer de varier cette tension afin de vérifier notre
programme et d’une part, et d’autre part de voir les différents cas possibles :

 Si la tension est comprise entre [9.15 V – 9.6V]
Pour une tension = 9.20V Niveau de Puissance sera à 95%
Une LED Verte s’allume montrant que la batterie est encore chargée.

Fig.5 Batterie chargée

12


Si la tension est comprise entre [8.55 V – 9.15V]
Une LED Orange s’allume montrant que la batterie est encore chargée.

Fig.6 Etat intermédiaire

Si la tension est inférieure à 9.15 V :
Une LED Rouge s’allume montrant que la batterie a atteint le niveau critique et il faut la
recharger.

Fig.7 Etat critique de la batterie

13


Chapitre II : CONCEPTION ET REALISATION DES INTERFACES DE
PUISSANCES ENTRE LE CALCULATEUR DE BORD ET LE MOTEUR
ELECTRIQUE
I.

INTRODUCTION

Cette deuxième partie de notre projet consiste à concevoir et à réaliser les interfaces de
puissances entre le calculateur de bord et le moteur électrique. Pour cela, nous allons réaliser
un variateur de vitesse pour le moteur à courant continu basé sur le principe de la modulation
de largeur d’impulsion MLI dite aussi PWM (pulse width modulation) et commandé par un
microcontrôleur PIC16F877.

II.

PRINCIPE

Pour faire varier la vitesse d'un moteur à courant continu, on peut faire varier la tension
d'alimentation à ses bornes mais dans ce cas une partie importante de l'énergie est consommée
par le dispositif d’alimentation. C’est pourquoi nous préférons d'alimenter de façon
discontinue avec un hacheur , un circuit de puissance permettant non seulement de convertir
une tension continue en une tension continue variable mais aussi de l’amplifier selon
l’application, et faire ainsi varier la tension moyenne à ses bornes. On parle alors de
Modulation par Largeur d'impulsions (MLI).

III. ETUDE DE L’HACHEUR
III.1. Définition
Un hacheur peut être réalisé à l’aide d’interrupteurs électroniques commandables à
l’ouverture et à la fermeture tels que les thyristors GTO ou les transistors bipolaires ou à effet
de champs à grille isolée [9].

Fig. 8: Symbole de l’hacheur

III.2. Les types de l’hacheur
III.2.1. Hacheur « dévolteur » ou hacheur « série »
Il est appelé hacheur série car l’élément commandé est placé en série avec la source.
Le schéma de principe d’un hacheur « abaisseur de tension » ou « dévolteur » est représenté
dans la figure 2
H est un interrupteur commandé et D une diode qui permet de transférer de la
puissance de la source à la charge [1].

14


Fig. 9: Schéma de principe d’un hacheur dévolteur
Supposons que l’on ait pour H le chronogramme suivant (par un choix arbitraire de l’origine
des temps) :

Fig. 10 : Chronogramme de H
H est commandé périodiquement par un signal tel que :
H est fermé
pour 0<t< αT
H est ouvert pour αT<t<T
On obtient pour la tension aux bornes de la charge le chronogramme suivant :

Fig 11 : chronogramme de Uc (dévolteur)
Alors la valeur moyenne de la tension de sortie :
< Uc >= α<Us> , 0< α<1
Donc on remarque que la valeur moyenne de Uc peut être ajustée en jouant sur la
valeur de α donc sur la commande de H.
Quelque soit la nature de la charge on aura : Uc = α<Us >, donc l’hacheur série est
bien un abaisseur de tension « dévolteur ».

III.2.2. Hacheur « survolteur » ou hacheur «parallèle » :
Il est appelé hacheur parallèle car l’élément commandé est placé en parallèle avec la
source.

15


Le schéma de principe d’un hacheur « élévateur de tension » ou « survolteur » est
représente dans la figure 12.

.
Fig. 12 : Schéma de principe du survolteur.
On obtient pour la tension aux bornes de la source le chronogramme suivant :

Fig. 13 : Chronogramme de Uc (survolteur)
Ce qui donne pour la valeur moyenne Uc: Uc=<Us>/ α)
Donc l’hacheur parallèle est bien un élévateur de tension « survolteur ».
Il existe bien évidement d’autres types de hacheur comme le hacheur survolteurdévolteur...

III.3. Technologie des interrupteurs
Les « interrupteurs » que l’on rencontre dans l’hacheur sont des semi-conducteurs
utilisés en régime de commutation. L’état de l’interrupteur, fermé ou ouvert, peut souvent être
commandé grâce à un signal adéquat appliqué à une électrode de commande.
La conduction est le plus souvent unidirectionnelle, c'est-à-dire que l’interrupteur ne peut
laisser passer le courant que dans un seul sens (sous peine de détérioration du composant).Ils
peuvent être des transistors bipolaires, des MOSFET, des IGBT ou des thyristors….[9].

16


IV. HACHEUR QUATRE QUADRANTS
IV.1. Fonctionnement quatre quadrants
Nous allons étudier un convertisseur qui assure non seulement la réversibilité en
courant, mais également la réversibilité en tension. Il s’agit alors de définir une structure qui
permet de travailler dans les quatre quadrants. Voir figure 14 [9].

Fig.14. Fonctionnement quatre quadrants

IV.2. La carte de puissance.
La carte de puissance joue le rôle d'une carte d'interface entre la carte de commande
(le microcontrôleur) et la partie motrice (le moteur) comportant des composants mécaniques,
elle nous permet de commander les moteurs à courant continu suivant les ordres fournis par la
carte de commande.
Notre carte de puissance est composée de quatre ponts en H, ce dernier est constitué de
quatre transistors qui travaillent comme des interrupteurs et permettent d'obtenir quatre états
selon la façon dont ils sont commandés, ce principe est représenté par la figure 15 [8].

Fig. 15: Fonctionnement d’un Pont H.
Cas 1: La roue est libre, tous les interrupteurs sont commandés ouverts (T1, T2, T3 et
T4 ouverts), aucune tension n'est appliquée au moteur : il est déconnecté.
17


Cas 2: La marche avant(Sens1), deux interrupteurs sont commandés fermés et deux
autres ouverts (T1 et T4 fermés et T2 et T3 ouvert), on applique au moteur la tension de la
batterie.
Cas 3: La marche arrière(Sens2), deux interrupteurs sont commandés fermés et deux
autres ouverts (T2 et T3 fermés et T1 et T4 ouverts), mais, à l'inverse du cas précédent, on
applique au moteur la tension de la batterie, avec une polarité inverse.
Cas 4 : Le frein, deux interrupteurs de la même polarité du pont en H sont commandés
fermés (T1, T2, T3 et T4), les pôles du moteur sont court-circuités, ce qui freine le moteur.
Cet état est rarement utilisé. (Cas non représenté sur la figure).
Un pont en H est donc simplement un interrupteur qui relie la batterie au moteur. Cet
interrupteur est généralement commandé par deux entrées logiques : In1 et In2.
Tableau.1.Logique décrivant le fonctionnement du pont en H
In1

In2

Moteur

0

0

Arrêt

0

1

Sens1

1

0

Sens2

1

1

Arrêt

Dans ce projet, nous ne connectons pas directement le moteur à l’alimentation via le
Pont H car cela provoquerait d’une part une consommation importante de l’énergie, d’autre
part le Pont H constitué généralement de quatre transistors de rapport cyclique différent, ceci
provoque un retard du signal de sortie. C’est ainsi que l’utilisation du circuit de puissance
intégrant deux Pont H de même rapport cyclique et qui amplifie le signal d’entrée semble le
plus convenable pour notre projet.

V. ETAGE DE PUISSANCE
V.1.Définition
L’étage de puissance (driver) utilisé est un circuit intégré L298 pour les moteurs à courant
continu. Ce circuit offre un double pont en H pour former une interface avec microcontrôleur.

Le L298N se décline dans un boîtier Multi watt à 15 pins schématisé dans la figure 17 [6]

18


Fig.16. Brochage du L298

V.2. Diagramme bloque du L298

Fig.17.Structure interne du L29
Les caractéristiques du circuit intégré L298 sont les suivantes :






Intensité maximale : 2A par pont ;
Alimentation de puissance de 5.5V à 50V ;
Type de boîtier : Multiwatt15 ;
Dissipation puissance totale : 25w ;
Trois entrées par pont : In1, In2 et ENABLE fonctionnant comme suit :

19


Tableau 2.Fonctionnement du L298
Entrées

Sorties

ENA = 1

In1=1 ; In2=0
In1=0 ; In2=1
In1=In2

ENA=0

In1=X ; In2=X

Fonction

Out1=1 ; Out2=0
Out1=0 ; Out2=1
Out1=1 ; Out2=1 ou
Out1=0 ; Out2=0
Rien

La marche avant
La marche arrière
Le frein
Pas de rotation

V.3. Le modèle utilisé

Fig.18.Montage complet de la partie de puissance.
L'interface utilisée entre la commande (sortie du microcontrôleur) et la puissance (entrée
du moteur) se base sur le circuit intégré de puissance L298. La sortie du microcontrôleur (le
signal PWM) est reçue et amplifié par le L298. C’est la sortie du L298 qui est utilisée pour
alimenter la MCC. Pour changer le sens de rotation du moteur, il suffira de fermer ou ouvrir
les switchs SW3 et SW4 selon les besoins comme le montre la table de vérité, tableau 2. La
vitesse de rotation du moteur varie selon la puissance de la batterie, selon qu’elle chargée ou
pas en d’autre terme selon le rapport cyclique du PWM puisque, il est définit par le niveau de
la batterie.

20


VI. SIMULATION
Pour faire la simulation de notre conception à l’interface de puissance déjà proposé qui
est bien un hacheur quatre quadrants. Nous avons fait la simulation sur ISIS afin de pouvoir
relier la partie alimentation avec la partie de puissance. Pour cela nous avons fait intégrer le
programme qui concerne la partie puissance dans celui de l’alimentation. Au niveau du pic
16F877A, nous avons utilisé le port D pour gérer la partie puissance.

Fig.19. Schéma complet de simulation.

21


Fig.20. Signaux d’entrée (jaune) et de sortie (rose), le moteur tourne en sens direct.
- Amplitude du signal d’entrée=2.5*2=5v,
-Amplitude du signal de sortie=6*2=12v
On remarque que le signal est bien amplifié.

Fig.21. Signaux d’entrée (bleu) et de sortie (vert), le moteur tourne dans le sens inverse.
De même -Amplitude du signal d’entrée=2.5*2=5v,

-Amplitude du signal de sortie=6*2=12v.
On remarque que le signal est bien amplifié.
Ainsi, nous avons réalisé une interface de puissance entre le calculateur (le microcontrôleur) et
le moteur courant continu.

22


Chapitre III. REALISATION

I. MATERIELS UTILISE
Pour la réalisation de notre projet nous aurons besoin des composants suivants :
PIC16F877A.
Potentiomètre 1K.
Quartz 4MHz.
2 capacités de 20pF.
3 Leds (Verte-Jaune-Rouge).
Afficheur LCD (ECM1602A).
3 Résistances 50.
1 Résistance 100.
Les fils.
Générateur de tension.

II. Résultat de la réalisation :
Lors de la mise en énergie nous avons rencontré les situations suivantes :

Fig.22.Batterie à l’état critique (Led rouge s’allume)

23


Fig.23.Batterie à l’état intermédiaire (Led jaune s’allume)

24


Fig.24.Batterie chargée (Led verte s’allume)

25


CONCLUSION
Au cours de ce projet, nous avons procédé à l’étude de la carte d’alimentation (la batterie,
les régulateurs de tension et les éléments qui vont nous aider à visualiser le niveau de la
batterie comme le PIC et le LCD) et de l’interface de puissance entre le microcontrôleur et
les quatre moteurs électriques du micro drone.
Pour ce faire nous avons conçu un schéma électronique traduisant notre cahier des
charges tout en commençant par le développement d’un programme permettant de gérer les
différents niveaux de la batterie et de générer un signal PWM qui a servi comme outil
important dans la deuxième partie de ce projet. Ce signal a été reçu et amplifié par un circuit
de puissance afin d’alimenter le MCC ; permettant ainsi de varier la vitesse du moteur et sa
rotation dans les deux sens.
Après différentes simulations à l’aide du logiciel Isis, nous sommes passés à la
réalisation ; Malgré les difficultés rencontrées nous avons pu réaliser la partie gérant
l’alimentation de la batterie mais suite à non disponibilté du matériel et la contrainte du temps
nous n’avons pas pu réaliser la partie concernant l’interface de puissance.
En dépit des problèmes rencontrés, ce projet nous a permis d’enrichir les connaissances
théoriques acquises au sein de la faculté et de toucher à la réalité de la vie professionnelle
ainsi de chercher des solutions pratiques aux problématiques rencontrées

26


LA BIBLIOGRAPHIE
Les livres consultés :
[1]. Luc LASNE : Professeur agrégé à l’Université de Bordeaux 1, DUNOD. Rappel
de cours, exercices et problèmes d’électrotechnique.
[2] Christophe François : Professeur agrégé de génie électrique en TS1 et TS2 au lycée Louis

Rascol d’Albi, Ingénieur de l’Ecole Supérieure de l’électricité et de l’Ecole Centrale de
Nantes.
Liens :
[3] www.technologuepro.com
[4] www.technologuepro.com/montages-electroniques/variateur-vitesse-moteur-16.html
[5]www.memoireonline.com/10/08/1600/m_mise-en-oeuvre-partie-perception-d-unrobot9.html
[6] www.robosapiensindia.com/resources/L298.pdf
www.robot-maker.com/index.php/blog/11/entry-11-schema-de-principe-de-la-carte-depuissance/
[7] fr.farnell.com/national-semiconductor/lmd18200t/pont-3a-55v/dp/9488030
[8] fr.wikipedia.org/wiki/Pont_en_H
Anciens rapports :
[9] Conception et réalisation des interfaces de puissances entre le calculateur de bord et les
moteurs électriques d'un micro drone.
[10] Réalisation et gestion de l’alimentation du micro drone.

27


ANNEXE
Le programme utilisé
#include <built_in.h>
// LCD module connections
sbit LCD_RS at RB4_bit;
sbit LCD_EN at RB5_bit;
sbit LCD_D4 at RB0_bit;
sbit LCD_RS_Direction at TRISB4_bit;
sbit LCD_EN_Direction at TRISB5_bit;
sbit LCD_D4_Direction at TRISB0_bit;
// End LCD module connections
void main() {
unsigned short current_duty;
// Déclaration
des variables utilisées
float c;
float i;
float v;
float x;
int u;
float y;
float a;
int b;
int unit;
int diz;
int diz1;
int f1;
int unit1;
CCP1CON=0; // Activation du signal PWM1 ;
CCP2CON=0;// // Activation du signal PWM2 ;
ADCON1 = 0x00;
TRISA3_bit = 1;
TRISA2_bit = 1;
TRISC = 0; //Déclaration du PORTC comme sortie

PORTC = 0;
// Initialisation duPORTC;
TRISB = 0;
TRISD6_bit=1;
TRISD7_bit=1;
TRISD0_bit=0;
TRISD1_bit=0;
TRISD2_bit=0;
adc_init();
a= ADC_Read(0);
a= ADC_Read(0);
if ( a >=972 ){
PORTD= 0x01;
}
else if ( a>=910 & a <972 ) {
PORTD= 0x02;
}
else {
PORTD=0X00;
delay_ms(10);
PORTD= 0x04;
}
Lcd_Init();
Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR);
// Clear
display
Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);
PWM1_Init(5000);
//
Initialisation du 1er signal PWM1;
PWM2_Init(5000);
//
Initialisation du 2ème signal PWM2;
PWM1_Start();
// Génération
du 1er signal PWM1;
PWM2_Start();
// Génération
du 2éme signal PWM2;
while(1){
a= ADC_Read(0);
if ( a >=972 ){
PORTD= 0x01;

28


}
else if ( a>=910 & a <972 ) {
PORTD= 0x02;
}
else {
PORTD=0X00;
delay_ms(10);
PORTD= 0x04;
}
v= ADC_Read(1);
// lecture du
pin RA1;
x=5*v/1023;
current_duty =x*255/5;
//
Conversion da la valeur lue;
if(PORTD.F6==1 & PORTD.F7==0){
//
Faire tourner le moteur dans le 1er sens si le switch
est à 1 0;
PWM1_Set_Duty(current_duty);
PWM2_Set_Duty(0);
}
else if(PORTD.F6==0 & PORTD.F7==0){ //
Arreter le moteur si le switch est à 0 0;
PWM2_Set_Duty(0);
PWM1_Set_Duty(0);
}
else if(PORTD.F6==1 & PORTD.F7==1){ //
Arreter le moteur si le switch est à 1 1;

x=(9.7)*v/1023;
u=x*10;
unit= (u % 10) ;
diz=(u/10)% 10;
y=1*a/1023;
b=y*100;
unit1= (b % 10) ;
diz1=(b/10)% 10;
f1=(b/100)% 10;
Lcd_Chr(1, 1,'P');
Lcd_Chr(1, 2,'u');
Lcd_Chr(1, 3,'i');
Lcd_Chr(1, 4,'s');
Lcd_Chr(1, 5,'s');
Lcd_Chr(1, 6,'a');
Lcd_Chr(1, 7,'n');
Lcd_Chr(1, 8,'c');
Lcd_Chr(1, 9,'e');
Lcd_Chr(1, 10,':');
Lcd_Chr(1, 12, f1+48);
Lcd_Chr(1, 13,diz1+48);
Lcd_Chr(1, 14, unit1+48);
Lcd_Chr(1, 15,'%');
} }

PWM2_Set_Duty(0);
PWM1_Set_Duty(0);
}
else if(PORTD.F6==0 & PORTD.F7==1) { //
Faire tourner le moteur dans le 2ème sens si le
switch est à 0 1 ou 1 1;
PWM2_Set_Duty(current_duty);
PWM1_Set_Duty(0);
}

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