Depuis le développement de la première puce de silicium en 1961, la technologie a considérablement progressé. Les puces à base de silicium, désormais intégrées à une multitude de composants sur une carte, ont permis le développement de nombreuses applications de microcontrôleurs. Ces cartes permettent d'envoyer et de recevoir des signaux numériques/analogiques provenant de capteurs et d'autres circuits. Ces signaux sont traités par le processeur (unité centrale de traitement) de la carte microcontrôleur pour déclencher des événements, que ce soit pour contrôler un actionneur linéaire ou simplement pour faire clignoter des LED.
Progressive Automations propose une variété de cartes microcontrôleurs, de shields d'extension et de capteurs pour répondre à tous vos projets. Pour choisir la solution la plus adaptée à votre application, il est important de connaître les options disponibles et les points à prendre en compte lors de l'achat d'un microcontrôleur.
Types de microcontrôleurs
La carte microcontrôleur la plus populaire est la Série Arduino . Elles sont disponibles dans une variété de configurations, variant selon le nombre de broches d'entrée/sortie disponibles et la vitesse de traitement du processeur. Ces cartes sont programmées en langage C. Heureusement, programmer un microcontrôleur de la gamme Arduino n'est pas difficile grâce à de nombreuses ressources en ligne. Si vous avez besoin de vous entraîner, Progressive Automations propose une solution. Kit de démarrage Arduino, qui comprend plus de 200 composants et pièces électriques pour vous aider à démarrer.
Le Arduino Uno Rev3 et Arduino Leonardo Ces cartes sont idéales pour les débutants et les petits projets ne nécessitant que quelques broches d'entrée/sortie. L'Arduino Uno est équipé de 14 broches numériques et de 6 broches analogiques, tandis que le Leonardo en possède 20 et 12. Comparé à l'Uno, le Leonardo intègre une interface USB 2.0, lui permettant de communiquer avec un ordinateur via USB. Si l'espace est un problème pour votre projet, l'Arduino Micro offre les mêmes fonctionnalités que l'Arduino Leonardo, mais dans un format plus compact.
L' Arduino Mega et l'Arduino Due sont utilisés pour les projets de grande envergure nécessitant de nombreuses broches d'entrée/sortie. Cependant, en termes de puissance de traitement, l'Arduino Due est cinq fois plus rapide avec un processeur cadencé à 84 MHz, contre 16 MHz pour les autres modèles d'Arduino. Les deux modèles sont équipés de 54 broches d'entrée/sortie numériques.
Projets de microcontrôleurs
Voyons quelles applications un microcontrôleur permet de réaliser. L'intégration d'un microcontrôleur permet de réaliser une grande variété de projets pour diverses fonctions. Par exemple, un microcontrôleur programmable pourrait contrôler un actionneur linéaire pour ouvrir/fermer un effecteur terminal (une pince) sur un bras robotisé à des moments précis. De plus, des capteurs de rétroaction peuvent être installés aux extrémités de l'effecteur terminal pour déclencher un changement de signal dans le microcontrôleur. Cela permet d'activer l'effecteur terminal uniquement lorsque cela est nécessaire ou lorsqu'il détecte un objet à saisir.
Un autre domaine d'application des microcontrôleurs est le contrôle d'accès. Par exemple, des actionneurs linéaires sont parfois utilisés sur la trappe d'une éolienne pour permettre aux techniciens d'accéder à l'intérieur de la nacelle. Un microcontrôleur peut être connecté à un lecteur RFID/NFC et à l'actionneur linéaire qui verrouille/déverrouille la trappe. Lorsqu'un technicien autorisé approche sa carte du lecteur, le microcontrôleur vérifie qu'il a les droits d'accès et, si c'est le cas, l'actionneur linéaire ouvre la trappe.
Le Robot à plateforme Stewart Ce projet utilise un microcontrôleur Arduino pour contrôler six actionneurs linéaires stabilisant une plateforme. Il a été sélectionné pour sa vitesse de traitement élevée, indispensable au calcul de la cinématique inverse complexe nécessaire à la stabilisation de la plateforme. Les cas d'utilisation d'un microcontrôleur sont infinis. Tout traitement requis peut être réalisé par un microcontrôleur, permettant ainsi de numériser et d'automatiser votre projet à votre guise.
Comment choisir un microcontrôleur pour un projet
Maintenant que nous avons identifié les différents microcontrôleurs disponibles et les projets possibles, comment choisir un microcontrôleur pour votre application spécifique ? Le choix du microcontrôleur le plus adapté dépend du projet/de l'application. Nous avons compilé ci-dessous une liste de facteurs à prendre en compte lors du choix d'un microcontrôleur.
Exigences d'alimentation
Tous les microcontrôleurs Arduino présentés ont une tension de fonctionnement de 6 à 20 V. Cette tension peut provenir d'une batterie ou d'un convertisseur CA/CC. Cependant, une tension inférieure à 7 V peut rendre le microcontrôleur instable si l'alimentation CC n'est pas parfaitement régulière. De plus, une tension supérieure à 20 V peut provoquer une panne des régulateurs de tension et une dissipation thermique excessive.
Chaque modèle est fourni avec des spécifications de courant pour l'alimentation et les broches d'entrée/sortie. Si les broches d'entrée/sortie ont une consommation de courant maximale de 200 mA, assurez-vous que les éléments connectés à ces broches ne dépassent pas cette valeur. Par exemple, votre actionneur linéaire consomme 1 A à pleine charge, ce qui dépassera la consommation de courant de la broche d'entrée/sortie de l'Arduino. Il est donc préférable d'utiliser une carte de commande et d'alimenter l'actionneur linéaire avec une alimentation séparée d'un courant nominal plus élevé.
Vitesse de traitement
La vitesse de traitement de la plupart des microcontrôleurs Arduino est de 16 MHz. Si la vitesse est votre priorité, l'Arduino Due est cadencé à 84 MHz, ce qui lui permet d'exécuter 84 millions d'instructions par seconde. Cette vitesse est nécessaire lorsque plusieurs entrées/sorties doivent être exécutées avec un délai minimal (calculs, communications série, lecture et écriture de broches, par exemple).
À titre d'exemple pratique, un microcontrôleur connecté à un actionneur linéaire et à un interrupteur est programmé pour arrêter l'extension de l'actionneur linéaire lorsqu'il entre en contact avec l'interrupteur. Si la vitesse de l'actionneur linéaire est trop élevée et les capacités de traitement de l'Arduino trop lentes, l'actionneur linéaire heurtera l'interrupteur et l'endommagera. Une solution serait de ralentir l'actionneur linéaire ou d'utiliser un microcontrôleur plus rapide.
Épingles
Selon la complexité de votre projet, vous aurez peut-être besoin d'un microcontrôleur avec seulement quelques broches ou d'un microcontrôleur avec de nombreuses broches. Dans certains cas, plusieurs microcontrôleurs seront nécessaires pour gérer l'ensemble des composants électroniques que vous souhaitez y connecter.
Il est également possible de connecter en série les ports de communication série de plusieurs cartes Arduino afin de créer un réseau de contrôleurs interagissant entre eux. Les programmes de microcontrôleurs pour une telle application sont plus complexes, mais ils illustrent la flexibilité de cette technologie. En règle générale, choisissez un Arduino doté du nombre de broches nécessaires à votre projet, plus une ou deux broches supplémentaires, au cas où.
Boucliers ou circuits supplémentaires
Si vous envisagez d'acheter une carte d'extension d'entrées/sorties ou un autre shield Arduino, assurez-vous que le modèle choisi est compatible avec votre Arduino. La plupart des shields proposés par Progressive Automations sont compatibles avec l'Arduino Uno, comme le pont en H MegaMoto GT, conçu pour piloter plusieurs actionneurs linéaires simultanément. Comme la plupart des actionneurs linéaires consomment un courant supérieur au courant maximal d'une broche d'entrée/sortie Arduino, la carte de commande MegaMoto fait office d'interrupteur. Un signal numérique suffit pour activer/désactiver l'actionneur, faire varier la tension ou changer de direction.
Vous souhaitez peut-être contrôler un actionneur linéaire via le réseau dans votre projet. Pour ce faire, vous devrez choisir un microcontrôleur sans fil, en achetant un module Wi-Fi ou Bluetooth compatible avec l'Arduino de votre choix. Ces modules permettront le contrôle à distance sans fil de votre projet.
L'avenir numérique
Choisir un microcontrôleur pour votre projet n'est pas forcément compliqué. Gardez simplement à l'esprit les points évoqués précédemment et vous serez sur la bonne voie pour automatiser votre projet, qu'il s'agisse de contrôler un seul actionneur linéaire ou plusieurs actionneurs linéaires. Un microcontrôleur peut apporter de multiples avantages à votre projet en progressant vers un avenir numériquement automatisé !
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