Mercredi, septembre 24 2014

Holster pour ordi-phone

  • Comme je l'évoquais alors, me voilà avec un ordi-phone FirefoxOS et pas de poche assez grande pour le transporter en sécurité.

Les téléphones qu'on a d'abord voulu si petit pour tenir dans une poche, deviennent maintenant si gros que ça en devient ridicule, dixit l'itruc6 qui fait les frais à juste titre de pas mal de moqueries.

  • De taille raisonnable, le ZTE Open C ne rentre pourtant pas dans le compartiment prévu de mon holster, et pas question de le placer dans une poche de pantalon, avec le risque trop important d'abîmer l'écran ou de s'asseoir dessus dans le cas de la poche arrière, sans compter la perte facile de l'engin.

Maintenant que je me penche sur le sujet, je dénote que ces appareils sont plus souvent dans les mains de leurs propriétaires que rangés, et j'en viens à me demander si la grande utilisation de ceux-ci ne serait pas incitée par leur encombrement excessif, genre on ne sait pas ou le mettre, donc on l'a à la main, donc bah on l'allume et on se laisse aller…
Hum, de la à dire que ce serait une stratégie des fabricants pour pousser à la consommation de contenu, je vous laisse réfléchir la dessus…

Bien, partant de ce problème de transport, je me suis mis en quête d'une solution, d'abord en cherchant à remplacer mon holster, par un autre modèle plus adapté mais que je n'ai pas trouvé, puis je me suis laissé gagner par l'idée de modifier mon holster d'une manière relativement simple, en fabriquant un nouveau compartiment !

  • Pour référence, voici un holster, sans modifications :

dsc00176.jpg On dispose d'un compartiment portefeuille, et en dessous d'un plus petit pour le téléphone, donc trop petit pour un ordi-phone.
Une fois porté, on a donc un côté utile à droite et du côté gauche une sangle qui passe sur l'aisselle, ce qui crée un déséquilibre, car le poids des affaires à droite tire et tend à ce que la sangle colle bien sous le bras ce qui n'est ni esthétique avec un T-shirt ou une chemise un peu large, ni agréable.
Nous verrons donc que ma bidouille permet au passage de résoudre ce défaut de conception de la part du fabriquant.
dsc00180.jpg dsc00181.jpg

PatronHolster.jpg

Le patron :

  • C'est donc après quelques heures de réflexions intense et de tests à base de modèles en papier que j'ai élaboré le patron du compartiment, que voici :

Le scan est à 300dpi, donc normalement imprimable directement à l'échelle 1 sur un A4, sinon, j'ai tracé un petit centimètre de référence.

  • Sur du tissus épais type jean, j'ai tracé et découpé le rabat de fermeture deux fois et la forme principale 3 fois. L'une d'elle est tronquée, ce sera la face avant.

Le plus dur est fait, passons à la couture !

dsc00135.jpg dsc00137.jpg

Le rabat de fermeture :

  • Il s'agit de coudre la partie douce d'une bande velcro sur une des deux formes en tissus, puis de la recouvrir de la seconde et de les assembler par une couture sur la marge, c'est à dire le long du trait blanc.
  • Puis on retourne l'ouvrage comme une chaussette, et le velcro réapparaît, tandis que les coutures disparaissent à l'intérieur.

dsc00138.jpg dsc00139.jpg

  • Ensuite on va assembler et coudre le rabat sur l'une des trois formes principale, le long du trait blanc vertical, comme ceci :

dsc00141.jpg dsc00142.jpg

La face arrière :

  • J'ai ensuite disposé un chiffon micro-fibre sur ce qui constitue donc la face arrière de la pochette.

Une fois taillé, il est cousu tout le long du trait blanc.
dsc00143.jpg dsc00144.jpg

dsc00148.jpg

La face avant :

  • La bande velcro accrocheuse est cousue sur la face avant, côté extérieur donc.

  • Une fois retourné, je dispose un morceau de tapis de souris qui me restait de mon étuis pour Nintendo DSi, recouvert aussi d'un chiffon micro-fibre, assemblés avec une couture sur la marge en blanc.

Ce qui devrait donc molletonner efficacement la pochette.

dsc00145.jpg dsc00146.jpg

Assemblage :

À ce stade on peut donc disposer la face avant sur l'arrière et mettre en situation l'ordi-phone afin de vérifier la cohérence de l'ensemble.
dsc00149.jpg dsc00150.jpg
À l'aide d'épingle, les deux faces sont maintenues le long du trait blanc. dsc00151.jpg dsc00152.jpg

Maintenant, il doit rester une partie principale inusitée dont on ne saurait à priori que faire, et de se dire également qu'on cousant nos deux faces tel quel, les coutures seraient non seulement visible, mais en plus le tissus resterait ainsi sujet à l’effilochage…

  • On va donc recouvrir le tout par le dessus avec cette dernière pièce de tissu, et coudre ces trois couches d'un coup, tout le long de la marge en blanc, mais attention à ne pas coudre le rabat, ni le haut de la pochette (là ou c'est étroit) !!!

dsc00153.jpg dsc00155.jpg

  • Car et c'est là qu'est toute l'astuce, on va se servir de cet endroit pour retourner l'ouvrage façon chaussette.

C'est pas facile, mais on y arrive tranquillement…
Pour récapituler, la troisième pièce est cousue par dessus la face avant, et une fois retournée se retrouve en face arrière, les coutures liant les trois couches se retrouvant à l'intérieur de la cavité ainsi créée par les deux faces arrières… je ne sais pas si c'est très clair, mais bon…
dsc00157.jpg dsc00159.jpg
Auparavant, on aura pris soins de coudre des rabats en haut et sur le devant, comme on l’aperçoit sur la photo avec la machine à coudre, et comme on le comprendra mieux sur les photos suivantes.

Finitions :

  • La pochette est quasi terminée, mais il reste une cavité béante formée par cette troisième couche de tissus retourné qu'on a rajouté et qu'on va mettre à profit pour y glisser un peu de mousse afin de molletonner l’arrière.

Pas facile non plus à disposer, mais on y arrive, aidé si besoins de petite pinces brus-selle ou à épiler.
dsc00160.jpg dsc00161.jpg

  • Une fois en place, il reste à fermer le trou en cousant les marges repliées sur l'intérieur.

Attention à ne pas coudre les rabats de l'étape précédente ! En effet, à cet emplacement doit passer la sangle du holster, comme en attestent les clichés de la dernière étape.
dsc00162.jpg dsc00163.jpg
dsc00164.jpg dsc00165.jpg

Mise en place sur le holster :

  • Il reste donc à faire passer la sangle depuis le haut jusque devant, à l'intérieur de la cavité ou siège la mousse.

Le nouveau compartiment peut coulisser sur la sangle pour être ajusté comme on veut.
dsc00168.jpg dsc00170.jpg dsc00173.jpg dsc00174.jpg

  • Et donc comme je l'évoquais, avec ce nouveau compartiment à gauche, le holster s'en trouve équilibré et la sangle ne vient plus serrer sous le bras :)

dsc00182.jpg dsc00184.jpg dsc00185.jpg dsc00186.jpg

  • Voilà un ordi-phone bien protégé dans son compartiment molletonné, à portée de la main, et pratique avec le chiffon micro-fibre qui nettoie l'écran à chaque rangement.

Seul regret, j'aurais dû molletonner un peu aussi le rabat de fermeture pour mieux protéger la tranche.

Dimanche, septembre 21 2014

Une Borne d'Arcade maison, nouveau système informatique

AdvanceMame3.png

  • Refonte de mon tuto précédent, je propose ici une méthode d'installation rapide et simple d'un système Arcade@15kHz fonctionnel branché sur un téléviseur, avec AdvanceMenu, plusieurs versions de mame64 bits et AdvanceMame.

Ce système pèse environ 1,4Gio, sans superflu, il démarre très vite, idéal pour être utilisé en borne, sans clavier ni souris.

Prérequis :

- Une télévision cathodique.
- Un adaptateur VGA vers péritel, ou un autre bricolé vite fait.
- L'image iso de debian 7 netinstall depuis debian.org.
- L'archive d'installation ArcadeDebian7Install que j'ai scripté.
- Une connexion internet.
- Un ordinateur 64 bits avec une carte graphique ATI de préférence. (pour une carte nVidia éditer de fichier xorg.conf présent dans l'archive en remplaçant radeon par nouveau)

Si on souhaite utiliser un écran d'ordinateur plutôt qu'une télévision, supprimer le fichier xorg.conf de l'archive d'install.

Installation du système d'exploitation :

  • Générer une clé USB bootable depuis d'image iso avec la commande dd.

sdX correspondant à la clé cible, attention à ne pas se tromper !

dd if=debian-7.6.0-amd64-netinst.iso of=/dev/sdX bs=4M; sync
  • Démarrer l'ordi 64bits sur la clé, et suivre les instructions d'installation.

Pour simplifier les choses et permettre la configuration correcte de l'étape d'installation Arcade, indiquer ceci à l'installeur :

- Mot de passe root : arcade
- Nom d'utilisateur : arcade
- Mot de passe utilisateur : arcade

Partitionner de préférence :

- Une première partition de 2Gio minimum, point de montage racine /
- Une seconde partition pour stocker, point de montage /home

À l'étape d'installation des packets, lorsque la question sera posée, décocher :

- environnement de bureau debian
- serveur d'impression


Installation du système Arcade :

Cette étape va permettre d'installer ceci :

- Le minimum requis du serveur graphique Xorg et sonore Alsa.
- Un Linux 3.2.55 patché@15kHz.
- AdvanceMenu 2.7.
- AdvanceMame 1.2.
- Mame 64 bits 0.143u9 patché SH3, Hiscore et nonag screen.
- Mame 64 bits 0.148 patché SH3, Hiscore et nonag screen.
- Mame 64 bits 0.152 patché SH3, Hiscore et nonag screen.
- UME 64 bits 0.153.
- L'ensemble des fichiers de configurations (xorg.conf@15kHz, mame.ini, advmame.rc, advmenu.rc, hiscore.dat…) et quelques scripts de commandes utiles à AdvanceMenu.

  • Copier ArcadeDebian7Install.tar.gz dans /home/arcade/ et décompresser l'archive tar :
tar xvf ArcadeDebian7Install.tar.gz
  • Se placer dans le dossier ArcadeDebian7Install :
cd ArcadeDebian7Install
  • Se loguer en root :
su
  • Exécuter le script d'installation :
./install.sh

Aller se promener, plus ou moins longtemps selon la puissance de l'ordinateur et du débit internet…

  • À la fin, sera affiché la page de configuration Alsa, régler alors les barres-graph de volume comme souhaité, et frapper échap pour sortir.

Copier des roms dans ./advance/RomTATE (jeux verticaux) et ./advance/RomYOKO (jeux horizontaux)
Pour avoir des vignettes dans AdvanceMenu, il faudra remplir les dossiers ./advance/snap et ./advance/titles.

  • C'est terminé, taper starx pour tester.

Au prochain reboot, l'interface se lancera automatiquement.

Il se peut que la carte graphique n'aime pas le modeline par défaut 320x240, dans ce cas, effectuer les changements en éditant le fichier /etc/X11/xorg.conf.

Fonctionnalités :

Voir aussi la démo vidéo.

- Presser une fois le bouton power de l'ordi et le système s'éteindra proprement en 5 à 10 secondes.

Via AdvanceMenu,

- Possibilité par le menu Emulator de choisir la version de Mame désirée.
- Possibilité par le menu Command de passer en TATE ou en YOKO
- Possibilité par le menu Command de copier de nouvelles roms depuis une cléUSB contenant les dossiers RomTATE et/ou RomYOKO remplis.
- Possibilité par le menu Command de passer l'affichage graphique en mode overlay (320x240, bon compromis) ou true15kHz.

Pour true15kHz, il faudra remplir le fichier /etc/X11/xorg.conf de quelques modelines fonctionnels correspondant à la résolution des jeux.

Le mot de la fin :

Bon, je commence à être rodé pour ce genre d'installation, avec 4 bornes à mon actif dont j'assume la maintenance.
Si j'avais le temps je me lancerais bien dans la confection d'un LiveCD avec installeur complet, histoire de voir comment on fait pour créer sa propre distribution GNU/Linux et de pérenniser l'installation hors connexion internet !
Un jour peut-être…

Mercredi, septembre 17 2014

Pi Camera et Streaming video

dsc00329.jpgMe revoici donc, après les petits ennuis matériel évoqués, avec l'idée de streamer la caméra du Raspberry en IP.


dsc00330.jpgAu boîtier imprimé j'ai ajouté des lentilles magnétiques pour ordi-phone, afin de disposer d'un grand angle ou d'un fish-eye.

Rappel vite fait de la base pour l'installation :

Télécharger Raspbian http://www.raspberrypi.org/downloads

  • Déployer l'image sur une carte SD depuis un système GNU/Linux, avec la commande DD

(attention, of=/dev/sdx à adapter pour la cible de votre carte SD, en cas d'erreur risque d'effacement d'un disque dur non désiré)

dd bs=4M if=2014-06-20-wheezy-raspbian.img of=/dev/sdx; sync
  • Placer la carte SD dans le Raspberry, et le mettre sous tension.

raspi-config s'exécute tout seul au premier démarrage, configurer tous les trucs comme on veut, avec cette fois la partie camera à activer !
Pour exécuter raspi-config plus tard, simplement :

raspi-config

Après le reboot, pour rappel :

Login : pi
Pass : raspberry

Effectuer les mises à jour :

sudo apt-get install rpi-update
sudo rpi-update
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade



Installer la clé wifi TL-WN725N-v2 :

  • Attention, par rapport au moment ou j'ai écris l'article sur la clé wifi TL-WN725N-v2, la dernière Raspbian (2014-06-20-wheezy-raspbian) n’intègre toujours pas le module pilote, mais je constate qu'il est désormais impossible d'installer les headers nécessaires à la compilation du module !

En effet, quand on demande l'installation des headers, ce sont donc ceux du noyau en fonctionnement (uname -a) qui sont requis, et celui-ci est donc un noyau fournit par la fondation Raspberry, sans les headers, hahaha, sinon c'est pas drôle -_-
Il faut donc installer un autre noyau et ses headers, soit en le choisissant manuellement avec :

sudo aptitude search linux-headers

puis,

sudo apt-get install linux-image-3.10-3-rpi linux-headers-3.10-3-rpi
  • Soit en utilisant le métapacket suivant qui dans le cas présent installe automatiquement le kernel 3.10-3-rpi
sudo apt-get install linux-image-rpi-rpfv linux-headers-rpi-rpfv
  • Bien, mais il faut savoir, qu'un chargeur de démarrage tel que Grub n'existe pas sous Raspbian, alors tout se passe dans le fichier texte /boot/config.txt qu'il suffit d'éditer pour y ajouter ces lignes pour la prise en compte du noyaux qu'on vient de mettre. (Sinon le Raspberry continuera de démarrer sur le noyau par défaut kernel.img).
kernel=vmlinuz-3.10-3-rpi
initramfs initrd.img-3.10-3-rpi followkernel

Tester la camera :

  • Cette commande devrait afficher une image (oui même sur la console tty) durant quelques seconde, puis enregistrer le fichier image.jpg.
raspistill -o image.jpg



Monter un dossier réseau, pour enregistrer les vidéos :

  • Même démarche qu'avec le médiacenter, bien pratique d'avoir un serveur ou un nas.
sudo apt-get install sshfs
  • Créer une paire de clés publiques/privées pour l'utilisateur sur le client :
ssh-keygen -t dsa

Laisser le chemin par défaut (/home/pi/.ssh/id_dsa) et laisser la demande de passphrase vide.

  • Copier la clé publique sur le serveur :
sudo ssh-copy-id -i /home/pi/.ssh/id_dsa.pub "-p N°-de-port pi@IP-du-serveur-nas"
  • Ajouter l'utilisateur au groupe fuse (se déloguer/reloguer pour prise en compte) :
sudo usermod -a -G fuse pi
  • Écrire le script cameraONsvr.sh :
nano ~/cameraONsvr.sh
#!/bin/sh
sshfs -p N°-de-port pi@IP-du-serveur:/home/LOGIN-sur-serveur/video /home/pi/camera
  • Créer le dossier camera
mkdir ~/camera
  • Rendre le script exécutable :
sudo chmod +x ~/cameraONsvr.sh
  • Pour exécuter le script à chaque démarrage, éditer le fichier /etc/rc.local et avant la ligne exit 0, inscrire ces deux lignes :
sleep 8
su -l pi -c "/home/pi/cameraONsvr.sh &"



Le Stream sur IP :

J'ai testé plusieurs logiciels, les plus emblématiques étant Motion, MJPG-Streamer, VLC ou encore GStreamer.

- Motion, utilisé avec sa version spéciale Pi, reste très lent et la visualisation du stream sur le réseau via un navigateur est inexploitable pour qui a besoin une image fluide.
- VLC ça marche, j'en parle plus bas.
- GStreamer, pas réussit à le faire fonctionner.
- MJPG-Streamer, dans sa version standard fonctionne mieux que motion, mais malgré un réglage correct, le débit d'image restitué à l'écran est très lent.

Mais il existe une version spéciale Pi qui marche très bien, c'est celle que je vais décrire tout de suite.

Le Stream sur IP live avec MJPG-Streamer raspicam :

  • Installer MJPG-Streamer raspicam
sudo apt-get install libjpeg8-dev imagemagick libv4l-dev libjpeg62-dev cmake
git clone https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer.git ~/mjpg-streamer
cd ~/mjpg-streamer/mjpg-streamer-experimental
make clean all
sudo mv ~/mjpg-streamer/mjpg-streamer-experimental /opt/mjpg-streamer
sudo rm -rf ~/mjpg-streamer
  • Une commande pour streamer, qu'on pourra intégrer dans un script à mettre au démarrage (voir plus haut) :
LD_LIBRARY_PATH=/opt/mjpg-streamer/ /opt/mjpg-streamer/mjpg_streamer -i "input_raspicam.so -fps 25 -q 10 -x 640 -y 480" -o "output_http.so -p 9000 -w /opt/mjpg-streamer/www" &
  • Pour sortir sur le web, il faudra bien entendu ouvrir le port 9000 (ou autre au choix) sur le routeur ou la machin-box.
  • Pour intégration à un site web, créer la page de visualisation du flux :

stream.html :

<img src="http://IP-Publique:9000/?action=stream" />

Et voici le code à intégrer à sa home page pour avoir une vignette cliquable vers la page de visualisation du flux :

<a href="http://DOMAINE.com/stream.html"><img src="http://IP-Publique:9000/?action=snapshot"  width="270" height="190" /></a>

Vous pouvez, si au moment de lire ces lignes il est en marche, avoir un aperçu du flux et le visionner en cliquant sur la vignette de la colonne de droite.
Ça fonctionne très bien alors que le Pi est câblé en RJ45. En Wifi, l'image saccade, cf la suite.

Le Stream sur IP live, à haut débit, avec VLC :

J'ai testé deux résolution HD avec cette commande @15MBits/s, avec mon matériel réseau filaire (Routeur 100Még)

  • Test en HD 1920x1080 25p :
raspivid -t 0 -w 1920 -h 1080 -fps 25  -b 15000000 -o - | cvlc -vvv stream:///dev/stdin --sout '#standard{access=http,mux=ts,dst=:8555}' :demux=h264

Pour lire le flux, depuis un ordi du réseau, ouvrir VLC sur http://Adresse-ip-Raspberry:8555

Ça passe, mais l'image saute de temps en temps sur les mouvements rapides.

  • Test en HD 1280x720 25p :
raspivid -t 0 -w 1280 -h 720 -fps 25  -b 15000000 -o - | cvlc -vvv stream:///dev/stdin --sout '#standard{access=http,mux=ts,dst=:8555}' :demux=h264

Ça passe très bien :)

  • Les mêmes tests en Wifi se sont révélés désastreux (en b/g).

En effet, j'ai découvert que contrairement à ce que j'avais cru comprendre cette clé wifi est limite-limite en terme d'alimentation autonome sur le port USB du Pi.
Quelque soit le débit demandé pour le flux vidéo, sans alimentation externe, la clé wifi perd rapidement 30 à 40% de qualité de signal, voire le contrôleur wlan0 s'arrête, plus de réseau nous dit ifconfig !
Avec l'alimentation externe, en baissant le flux@2MBits/s ça passe pour du 1280x720@25p, mais l'image saccade quelque peu.
Le flux@1MBits/s passe bien, mais forcément l'image est crade.

Voilà, donc pour une utilisation légère du wifi, la clé TL-WN725N-v2 se suffit à elle-même, sinon il faut l'alimenter. À voir pour faire des tests de débit en b/g/n, mais l'ancien routeur qui en était capable me fait des misères, alors bon…


Enregistrer le Stream sur IP live, à haut débit, avec VLC :

Ça se passe en deux commandes :

  • Une pour générer le stream :
raspivid -t 0 -w 1280 -h 720 -fps 25  -b 15000000 -o - | cvlc -vvv stream:///dev/stdin --sout '#standard{access=http,mux=ts,dst=:8555}' :demux=h264
  • L'autre à lancer depuis une autre machine pour le sauver :
cvlc http://IP-du-Raspberry:8555/ --run-time=600 --sout file/ts:fichier.mp4 vlc://quit



Enregistrer directement la vidéo sur un partage réseau :

Donc sur le montage sshfs vu précédemment :

raspivid -t 0 -w 1280 -h 720 -fps 25 -b 15000000 -o camera/vid.mp4



Aller plus loin et streamer de l'audio ?

J'ai une carte son USB et les quelques tests pour streamer le microphone ont été très peu concluants.
Je n'ai pas réussi à sortir une commande qui puisse streamer audio et vidéo en même temps, ni même une commande pour l'audio seul qui soit vraiment intéressante.

  • Pour lister les cartes son disponibles :
cat /proc/asound/cards

Montre la carte bcm2835 en premier de la liste.
Pour indiquer au système qu'elle carte son mettre en premier, éditer /etc/modprobe.d/alsa-base.conf et remplacer

options snd-usb-audio index=-2

par

options snd-usb-audio index=0

Au prochain démarrage du Pi, cat /proc/asound/cards devrait montrer USB-Audio en premier.

  • Vérifier les périphériques de capture disponibles :
arecord -l
  • Enregistrer le micro en qualité CD :
arecord -f cd output.wav
  • On peut relire le fichier avec mplayer ou bien :
aplay output.wav


  • Pour streamer un fichier :
cvlc "fichier.mp3" --sout '#http{mux=mp3,dst=:8555}' --loop

En écoute sur un client du réseau avec VLC sur http://IP-du-Raspberry:8555

  • Pour streamer sur un client en SSH !!
arecord -D plughw:1,0 -f dat | ssh -C user@IP-du-client aplay -f dat

Le son sort directement des enceintes du client, c'est beau !

Dimanche, septembre 14 2014

Régulation PID, comment la régler 1/2

Étant donné que je n’ai pas encore tout le matériel nécessaire pour avancer mes autres projets, j’en profite pour approfondir un peu mes connaissances théoriques et vous en fait donc profiter. Mon projet ici est simple : Réguler une température à l’aide d’un microcontrolleur, mais surtout bien comprendre les tenants et aboutissements des différents réglages et algorithmes. L’objectif ici n’est pas tant d’expliquer ce qu’est un PID, ni comment il fonctionne dans le detail, mais plutôt de donner une méthode permettant d’approximer les coefficients du régulateur.

Je profiterais de cette expérience pour faire 2 articles :
– celui-ci concernant le PID a proprement parler
– Un second article concernant ma méthode pour obtenir des courbes « lives » a partir d’un arduino et d’un PC.

Qu’es-ce qu’un PID

Pour simplifier, on parlera dans la suite de régulation de température, vu que ce sera notre application ici. Mais bien entendu, une régulation peut se faire sur tout type de process (vitesse, débit, etc…)

Lorsqu’on veut réguler la température (d’une pièce par exemple), l’idée la plus simple qui nous vient à l’esprit est de faire une régulation tout-ou-rien : on est en dessous d’un premier seuil, on allume la chauffe, on passe au dessus d’un second seuil on coupe la chauffe. Cette façon de procéder, bien que très simple à implémenter n’est pas exempte de défauts. Par exemple, la température ne sera jamais vraiment constante, même si elle l’est « en moyenne ». Selon le process, on peut arriver à fortement dépasser les consignes (dans un sens ou dans l’autre), en fonction de l’inertie du système, ce qui peut s’avérer nuisible selon ce qu’on veut faire. Enfin, la puissance du chauffage oscillera entre 0 et 100%, ce qui engendre une surconsommation non négligeable.

La régulation PID permet de coller « au plus juste » à la consigne, en évitant les dépassement (en fonction du réglage comme on le verra plus loin), et en n’utilisant que la puissance nécessaire à aller à la consigne et à la maintenir. Concrètement, dans PID, on a P pour Proportionnelle, D pour Dérivée, et I pour Intégrale. Si comme moi vous avez tendance à être un peu allergique aux maths, vous commencez déjà à vous sauver, mais en fait c’est moins compliqué que ça n’en a l’air.

Proportionnelle : c’est ni plus ni moins que la différence entre votre consigne et la valeur actuelle, multiplié par un coefficient de proportionnalité (Que vous définissez, cf la suite). Dans la suite, nous l’écrirons Kc.e(t)

Intégrale : A chaque mesure, vous allez avoir une différence avec la consigne (en plus ou en moins). Prenez cette erreur à chaque pas de temps, multipliez la par un (autre) coefficient de proportionnalité, et additionnez le résultat de tous les pas de temps depuis le début, et vous avez la fameuse composante Intégrale. Dans la suite, l’intégrale sera notée de la façon suivante :

I

 

Dérivée : Son rôle est de « freiner » l’augmentation de puissance calculée en fonction de P et de I, de manière à ne pas dépasser la consigne. C’est une façon de prendre en compte la vitesse d’évolution de notre process. Pour le calculer, vous faites erreur actuelle – erreur précédente, multiplié par un troisième coefficient de proportionnalité

La formule globale de notre régulateur PID peut donc s’écrire de la manière suivante (plus d’explications plus bas):

Formule PID, source ControlGuru

Formule PID, source ControlGuru

 

Description du materiel

Le montage utilisé pour ces essais est très simple : un arduino, un bouton 2 positions, 1 capteur de température (DS18B20), un mosfet (IRF540), une résistance 10Ω 5W, et une alimentation 12V. Le mosfet est piloté par une sortie PWM de l’arduino, et gère le courant (puissance) transitant dans la résistance. Cette dernière chauffe donc plus ou moins en fonction du ratio PWM (la tension change) envoyé par l’arduino. Le bouton 2 positions sert à passer d’une première consigne (valeur PWM 5 sur 255) à une seconde (valeur PWM 30 sur 255) Un petit programme python enregistre les valeurs dans un fichier texte sur le pc (via connection série), et j’utilise GnuPlot pour avoir une jolie courbe et pouvoir lire les valeurs des graphiques plus facilement que directement sur l’image. Par la suite, j’ai ameliore mon script python, de maniere a pouvoir saisir une consigne via le port serie, tout en continuant de logguer.

Montage régulation de température

Montage régulation de température. Attention, utiliser une résistance 5W mini !

Méthode de réglage

Je vous présente une méthode « graphique » directement tirée du site Control Guru, appliquée à mon montage de test. Ce site étant en anglais et très dense en informations, j’ai essayé de résumer les points essentiels ici. J’invite ceux qui voudraient approfondir le sujet à consulter ce site qui est une véritable mine d’information sur la régulation.

Définitions

  • PV : Process Variable, cela correspond à la grandeur mesurée que l’on veut influencer (la température dans cet exemple)
  • CO : Controller Output , la sortie de notre contrôleur en %. (Correspond à l’ouverture de la vanne par exemple)
  • Kp : Gain du process
  • Kc : Gain du contrôleur

Introduction

Une fois modélisé notre boucle de contrôle, nous allons pouvoir en déterminer les trois paramètres principaux par expérimentation, mesure et calcul (et oui…)

Les paramètres à déterminer sont :

  • Kp : la Gain du process, ou, dit autrement, le sens et la grandeur de la variation de la sortie
  • Tp : Constante de temps du process, ou la vitesse de variation quand le process a commencé à répondre
  • θp : (Prononcer Thêta P) Temps mort du process, ou le délai écoulé avant que le process commence à réagir
Boucle de contrôle

Boucle de contrôle

Afin de pouvoir déterminer nos trois paramètres, il va nous falloir mesurer la façon dont réagis notre système. La première étape consiste donc à fixer une première valeur de sortie à notre contrôleur (CO) et attendre que la variable de sortie (PV, ici la température) soit bien stabilisée.

Une fois cette dernière stable, nous allons modifier la valeur de sortie du contrôleur (CO), et mesurer le changement obtenu sur la variable de sortie (PV). On logue bien sûr tout ça dans un fichier, avec les pas de temps, de manière à pouvoir également déterminer le temps mort du process (θp) et la vitesse de variation (Tp).

On se sert ensuite de ces mesures pour tracer un joli graphique, qui nous servira à déterminer nos différentes valeurs.

La formule permettant de déterminer notre premier paramètre Kc, qui est à la base du calcul de nos 3 paramètres (cf. formule) est la suivante :

source : controlguru

source : controlguru

pour déterminer Kc, nous devons donc commencer par déterminer différentes variables intermédiaires.

Calcul de Kp

Kp décrit le sens et de combien va évoluer PV, en fonction d’un changement de consigne (CO) Le cacul de Kp est assez simple : Kp=ΔPV/ΔCO ou en d’autre termes Kp = (différence en PV initial et PV final)/(différence entre consigne initiale et finale)

Sur mon prototype, j’ai modifié la consigne initiale (1,96%) pour une nouvelle consigne à 11.76%, voici la courbe obtenue:

Graphique test du système.

Graphique test du système.

En appliquant la formule ci-dessus, on a donc Kp = (79-40)/(11,76-1,96) = 39/9.8 = 3.98°C/%

Détermination de la constante de temps Tp

Tp représente le « en combien de temps » le système va réagir. En partant du même graphique, on va déterminer quand l’état de sortie vaut 63% de δPV, à partir du moment où le système à déjà commencé à réagir (et pas à partir du moment où on a modifié la consigne. Pour ceux qui se demandent d’où sort les 63%, vous trouverez toutes les explications (attention, maths !) dans ce pdf Fichier:Derive63rule.pdf On regarde donc le nombre de secondes écoulées lorsqu’on arrive à 63% de δPV (ici 39*0.63 + 40 = 64.6°C), et le nombre de secondes écoulées au moment où le système commence à réagir (très rapide ici)

Détermination de la constante de temps TP

Détermination de la constante de temps Tp

On obtiens donc Tp = 172 secondes.

Le cas de θp

θp représente le temps mort avant réaction. Dans une boucle de contrôle, il n’est jamais très bon d’avoir du temps mort, et il sera nécessaire d’avoir cette valeur la plus faible possible. Du fait de mon montage de test, le temps mort est ici très réduit. Ceci s’explique facilement par la position du capteur (sur la résistance), et par le faible volume à chauffer (uniquement la résistance. De manière assez intuitive, on imagine très bien que plus le volume à chauffer sera important, plus le temps mort sera long, pour une même puissance de chauffe.

Si on reprend le graphique ci-dessus, on vois que la consigne a été modifié à T1=195s, et j’ai décider de compter le début de la réaction à T2=198s. On a donc θp = T2 – T1 = 198 – 195 = 3s.

Il est intéressant de noter ici que mon échantillonnage étant d’une seconde, la valeur de θp peut être sensiblement erronée, du fait de sa faible durée dans ce cas.

Application à un modèle PID

Formule PID, source ControlGuru

Formule PID, source ControlGuru

Avec:

  • CO = Sortie du contrôleur (Controller Output)
  • CObias = biais du contrôleur, ou valeur nulle.
  • e(T) = Erreur actuelle, définie par SP – PV
  • SP = consigne (Set Point)
  • PV = valeur actuelle du process (Process Value)
  • Kc = Gain du controlleur, un paramètre de réglage
  • Ti = reset time, un paramètre de réglage
  • Td = derivative time, un paramètre de réglage

Calcul du gain et du reset time

Il faut tout d’abord se demander si notre process accepte un dépassement de consigne ou pas, ainsi que la vitesse à laquelle ce process doit réagir.

  • Si on accepte un dépassement, on peut choisir un réglage agressif, et donc un faible temps de réponse (petit Tc). Dans ce cas, Tc est le plus grand de 0.1Tp ou 0.8θp
  • Modéré, le contrôleur produira peu ou pas de dépassement. Dans ce cas, Tc est le plus grand de 1.Tp ou 8.θP
  • Conservateur, le contrôleur ne produira pas de dépassement, mais ira doucement, Tc sera le plus grand de 10.Tp ou 80.θP

Une fois décidé du comportement de notre contrôleur, et calculé Tc, on peut calculer le gain du contrôleur et le reset time grâce à la formule suivante :

source : controlguru

source : controlguru

Pour mon application, je vais choisir un comportement modéré. Tc sera donc la plus grande valeur de 1.Tp ou 8.θP (1×172 ou 8*3=24). On retiendra donc Tc = 172.

J’obtiens donc Kc = (1/3.98)*(172/(3+172)) = 0.25%/°C et Ti = 172

Je peux maintenant calculer mes deux principaux paramètres P et I :
P = Kc = 0.25
I=Kc/Ti. = 0.25/172 = 0.00145
Reste à déterminer D. la formule permettant de déterminer D est Kc.Td, avec Td = (Tp.θP)/(2Tp+θP) = (172*3)/(344+3) = 1.487. D vaut donc 0.25*1.487=0.372
D = 0.372

Mise en application

Reste maintenant à confronter les calculs à la réalité. Voici le code Arduino que j’ai utilisé pour effectuer mes tests :

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

// Data wire is plugged into port 2 on the Arduino
#define ONE_WIRE_BUS 2
// Setup a oneWire instance to communicate with any OneWire devices (not just Maxim/Dallas temperature ICs)
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

// Pass our oneWire reference to Dallas Temperature. 
DallasTemperature sensors(&oneWire);
DeviceAddress insideThermometer;

unsigned long lastTime;
double Input, Output, Setpoint;
double ITerm, lastInput;
double kp, ki, kd;
int sampleTime = 1000; //1 sec
double outMin, outMax;
String cmd = String("");
double tfirst = 0;

float printTemperature(DeviceAddress deviceAddress)
{
  sensors.getAddress(insideThermometer, 0);
  float tempC = sensors.getTempC(deviceAddress);
  Serial.print(tempC);
  Serial.print(" ");
  Serial.print(Output);
  Serial.print(" ");
  Serial.println(Setpoint);
  return(tempC);
}

void compute()
{
  unsigned long now = millis();
  int timeChange = (now-lastTime);
  if(timeChange>=sampleTime)
    {
      //get the new input value
      Input = getInput();
      //compute all working error variables
      double error = Setpoint - Input;
      ITerm+=(ki * error);
      if(ITerm>outMax) ITerm = outMax;
      else if(ITerm < outMin) ITerm = outMin;
      double dInput = (Input - lastInput);
      
      //compute PID output
      Output = kp * error + ITerm - kd * dInput;
      if(Output > outMax) Output = outMax;
      else if(Output < outMin) Output = outMin;
      
      //remember some variables for next round
      lastInput = Input;
      lastTime = now;
    }
}

void setTunings(double Kp, double Ki, double Kd)
{
  double sampleTimeInSec = ((double)sampleTime)/1000;
  kp = Kp;
  ki = Ki * sampleTimeInSec;
  kd = Kd / sampleTimeInSec;
}

void setSampleTime(int NewSampleTime)
{
  if (NewSampleTime>0)
  {
    double ratio = (double)NewSampleTime / (double)sampleTime;
    
    ki *= ratio;
    kd /= ratio;
    sampleTime = (unsigned long)NewSampleTime;
  }
}

void setOutputLimits(double Min, double Max)
{
  if(Min > Max) return;
  outMin = Min;
  outMax = Max;
  
  if(Output > outMax) Output = outMax;
  else if (Output < outMin) Output = outMin;
  
  if(ITerm>outMax) ITerm = outMax;
  else if(ITerm<outMin) ITerm = outMin;
}

double getInput(void)
{
  sensors.setResolution(insideThermometer, 9);
  sensors.requestTemperatures(); // Send the command to get temperatures
  return printTemperature(insideThermometer);
}

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(3, OUTPUT);
  Setpoint = 0; //on fixe 0 de consigne
  double P, I, D;
  P = 0.25;
  I = 0.00145;
  D = 0.372;
  int STime = 1000;
  setTunings(P,I,D);
  setSampleTime(STime);
  setOutputLimits(0, 255);
}

void loop(){
compute();
analogWrite(3,Output);
if (Serial.available() > 0) {
      char SerialInByte;
      SerialInByte = Serial.read();
      
      if(SerialInByte==13){
        Setpoint = cmd.toInt();
        cmd = String("");
      }
      else
      {
        cmd += String(SerialInByte);
      }
  }
}

et voici le résultat :

Test des paramètres PID calculés

Test des paramètres PID calculés

Conclusion :

J’ai utilisé des paramètres « conservateurs » afin d’éviter de dépasser la consigne. On peut voir qu’effectivement la consigne n’est jamais dépassée, au prix d’une montée en charge un peu lente. En partant sur cette bonne base, il est maintenant facile d’affiner si l’on souhaite quelque chose d’un peu plus réactif, il reste de la marge de manœuvre.

Sources :

La régulation étant un vaste domaine, j’ai trouvé beaucoup d’informations pertinentes sur les deux sites suivants. Si vous n’êtes pas anglophobe, et désirez approfondir le sujet, je vous les recommandes chaudement !
ControlGuru
brettbeauregard.com, auteur d’osPID

Vendredi, septembre 12 2014

[DIY] Table basse et matrices de leds – Partie 2

Bonjour tout le monde !

Ça y est, ma table basse est vivante !
(enfin, pas au sens propre bien sûr)

Il reste encore quelques petites finitions à réaliser, un petit coup de papier de verre sur les angles par exemple, mais l’ensemble donne déjà un résultat très satisfaisant !

Je vous laisse juger par vous-même ;)

Les perçages pour les fils

DSCF3265

Vous remarquerez que j’ai utilisé de la (sainte) colle chaude (amen) pour éviter aux câbles une décapitation lente et douloureuse.

Résultat final sans les matrices

DSCF3267

Le dessous avec l’électronique et l’alimentation

DSCF3271

NB Je vais devoir faire une nouvelle version du contrôleur de matrices avec les connecteurs pour les manettes de SNES et des trous de fixation (c’est pratique les trous de fixation …).
En attendant, le contrôleur pend en dessous de la table … ça fera l’affaire pour le moment.

Résultat final avec les matrices

DSCF3273

It’s alive !

DSCF3288

(J’ai toujours pas trouvé de moyen de faire des photos claires en filmant un truc lumineux … je suis pas doué en photo …)

Test de charge

DSCF3291

Toutes les leds à pleine puissance, soit 8 ampères au total, et rien ne sent le brûlé. Test validé ! :)
Lunettes de soleil conseillées, ces matrices sont vraiment très lumineuses.


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Mardi, septembre 9 2014

[DIY] Table basse et matrices de leds – Partie 1

Bonjour tout le monde !

Il y a déjà quelques mois maintenant, j’avais dans l’idée un projet assez sympa de table basse intégrant des matrices de leds RGB.
L’idée (pour faire simple) est d’avoir une table basse sur laquelle il est possible de jouer à des mini jeux (en pixel art) tout en buvant un verre.

Avec tous mes problèmes de temps libres et de météo (cela fait presque 3 mois maintenant qu’il pleut tous les jours dans ma région, c’est super), je n’avais pas pu avancer sur ce projet.
Mais les choses ont évolué, voici donc la première partie de mon aventure dans le monde salissant de la menuiserie ;)

Le commencement

DSCF2996

Une table basse c’est quoi ? Un plateau, 4 côtés et 4 pieds.
Sur le papier ça à l’air assez simple à faire … ou pas.

En début de mois d’août, j’avais fait une première tentative pour réaliser le corps en bois de la table basse.
Effectivement sur le papier c’est simple. Mais en réalité, ça ne l’est pas vraiment.

La table basse fait 50cm de côté et comporte au centre un évidemment de 32cm de côté pour les matrices.
Avec un peu de calcul mental, on arrive facilement à déterminer les dimensions de chacune des pièces de bois.

DSCF3091

Les matrices faisant 26mm de haut (avec les pieds de fixation), j’avais choisi pour ma première tentative de faire un sandwich de 3 couches de bois d’épaisseur 10mm (soit 30mm au total).

Les deux couches inférieures sont de simples planches de bois mises bout à bout.
Le dessus n’est quant à lui qu’un simple cadre en bois de 9cm de large (9 + 9 + 32 = 50cm) avec des angles à 45° pour faire plus jolis.

Sur le papier, la découpe des pièces de bois semble aussi simple que de sortir la scie à disques de son placard.
Mais vous vous en doutez, les choses ne se sont pas vraiment passées comme prévu.

Première tentative, premiers ratés

DSCF3094

Pour commencer, les angles à 45° n’étaient finalement pas vraiment à 45°.
Sur le coup, je n’avais pas vu le problème, mais après collage il y avait clairement un problème, et un gros.

J’ai donc coupé une planche de test, sorti le rapporteur et regardé l’angle réel : environ 43°.
Conclusion : ma scie ne coupe pas droit. Pire, même les coupes à 90° ne sont pas vraiment à 90° …
Comme on dit, à vouloir faire des économies sur le matériel ça finit toujours mal.

DSCF3097

Mais le problème d’angles pas vraiment à 45° n’est qu’esthétique.

Le vrai problème concerne le collage, que j’ai (il faut l’avouer) un peu beaucoup foiré.
Conséquence : certains angles de la couche du dessus (celle visible) ont rebiqué et ne sont donc pas alignés avec la surface des autres angles …
Impossible donc de poser une plaque de plexiglas par dessus sans qu’elle dépasse par endroit ou bouge quand on appuie sur l’angle opposé.

Mais ce n’est pas encore le pire …

DSCF3099

Durant le collage (enfin, durant le serrage post-collage pour être précis) la couche du milieu a bougé.

Les côtés ne sont donc pas lisses. Et il est donc impossible de coller les planches des côtés.
J’aurai pu rattraper le coup, mais avec tous les autres problèmes j’ai préféré reprendre mes plans et changer de solution.

Sky-wood 2, le retour. Ça va scier !

DSCF3109

Pour la deuxième tentative, j’ai décidé de travailler avec deux couches de bois seulement : une grosse couche de soutien, d’épaisseur 18mm et une petite couche (visible) de 10mm par dessus.
La couche du dessus aura toujours des angles à 45° (pour faire jolie), mais coupé avec une autre scie.

DSCF3111

J’ai donc sorti ma plus belle planche de sapin, la scie linéaire et …

DSCF3105

… en moins d’une journée, le plus gros des découpes était fait.

Au passage mon "coin menuiserie" est passé de ça :

DSCF3101

À ça :

DSCF3122

Et sur cette photo, j’avais déjà ramassé/aspiré un bon paquet de sciure ;)

DSCF3105

Bref, une fois la montagne de sciure dehors, j’ai pu commencer l’assemblage de la table basse.

DSCF3153

J’ai tout d’abord commencé par rassembler toutes les pièces de bois.

À savoir :
– la planche de fond (50x50cm) qui sert de support rigide à l’ensemble (en dessous des autres pièces de bois sur la photo),
– les 4 côtés (à gauche),
– les 4 pieds (au centre),
– les 4 morceaux du plateau supérieur (à droite),
– les 4 morceaux de bois servant de soutien au plateau supérieur (en haut).
Le reste du bois n’est rien d’autre que de simples cales et équerres pour rigidifier un peu le tout.

PS Je travaille quasiment dans le noir. Il fait tellement mauvais dehors que j’ai eu besoin d’installer des lampes de chantier pour pouvoir faire les photos …
C’est pour cela que les photos ont l’air sombres et jaunâtres. Pour toute réclamation, merci de vous adresser à météo France ;)

Assemblage à blanc

On est loin d’un meuble en kit, mais l’assemblage n’est pas vraiment compliqué.
C’est juste de la colle, beaucoup de colle même, et des serres cadres.

DSCF3159

Tout commence par les côtés en bois qui avec l’aide de deux serres-cadres font tenir l’ensemble en attendant le collage final.

DSCF3163

Viennent ensuite, 4 cales qui seront retirées une fois la colle sèche pour maintenir à la bonne hauteur le reste du montage.

DSCF3165

Par-dessus les cales vient se poser le fond servant de support rigide.

DSCF3169

Fond immédiatement suivi de deux feuilles d’acier d’épaisseur 0.5mm qui permettront aux pieds magnétiques des matrices de leds de tenir en place.

DSCF3170

Par-dessus tout ce petit monde vient se placer les supports de soutien pour le plateau supérieur.

DSCF3175

Remarque : Vous remarquerez la découpe un peu bizarre sur les angles, c’est volontaire.
J’avais besoin d’un petit millimètre de marge pour placer les matrices, mais j’avais aussi besoin de pile-poil 9cm pour pouvoir agencer et coller correctement les supports.
Du coup, j’ai fait une découpe incomplète sur les bords pour avoir mes 9cm et ma marge en même temps.

DSCF3179

Par dessus les supports viennent alors se placer les morceaux du plateau supérieur (avec de vrais angles à 45° cette fois-ci).

DSCF3181

Et pour finir une petite plaque de plexiglas qui protégera le bois des verres humides et autres cadavres de cacahuètes traînant sur la table.

La suite ?

DSCF3184

Il faudra attendre encore un peu pour la suite, la colle a du mal à prendre avec l’humidité ambiante.
J’utilise une colle vinylique qui date un peu et qui mériterait de prendre sa retraite …

Une fois la colle sèche, il restera à faire un peu de finition au papier de verre, quelques perçages pour les câbles et l’assemble de l’électronique.

"To be continued" ;)


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Vendredi, août 22 2014

Des bricoles en 3D réelle -1-

  • Je vais faire quelques photos pour chaque trucs potable que j'imprime.

Voici une première série !

dsc00112.jpg Un boitier pour le raspberry pi en PLA gris.
J'ai dû élargir à la lime et au cutter la fente pour passer la nappe GPIO.
Défaut de conception, pour cet objet téléchargé ici : http://www.thingiverse.com/thing:47776

dsc00111.jpg dsc00117.jpg


dsc00114.jpg Un boitier pour le second Raspberry pi, en PLA gris.
L'ordinateur est ici présenté sur le dos, car il y a la possibilité de passer des vis pour le fixer au mur.
dsc00113.jpg dsc00115.jpg
À télécharger ici : http://www.thingiverse.com/thing:30843


dsc00121.jpg dsc00120.jpg dsc00119.jpg

Un support en ABS bleu, pour transformer ma mini perceuse en perceuse à colonne, bien pratique pour percer des circuits imprimés électronique.

Car jusqu'à présent je faisais ça les deux coudes bien calés sur la table les mains jointes tenant fermement la perceuse.

dsc00122.jpg dsc00118.jpg

Le trou de blocage pour la roue dentée est perfectible, car trop grand pour empêcher la rotation de l'écrou que j'ai dû noyer dans la colle; mais ça fait l'affaire, à voir ici : http://www.thingiverse.com/thing:144333





Des bricoles en 3D réelle -1-

  • Je vais faire quelques photos pour chaque trucs potable que j'imprime.

Voici une première série !

dsc00112.jpg Un boitier pour le raspberry pi en PLA gris.
J'ai dû élargir à la lime et au cutter la fente pour passer la nappe GPIO.
Défaut de conception, pour cet objet téléchargé ici : http://www.thingiverse.com/thing:47776

dsc00111.jpg dsc00117.jpg


dsc00114.jpg Un boitier pour le second Raspberry pi, en PLA gris.
L'ordinateur est ici présenté sur le dos, car il y a la possibilité de passer des vis pour le fixer au mur.
dsc00113.jpg dsc00115.jpg
À télécharger ici : http://www.thingiverse.com/thing:30843


dsc00121.jpg dsc00120.jpg dsc00119.jpg

Un support en ABS bleu, pour transformer ma mini perceuse en perceuse à colonne, bien pratique pour percer des circuits imprimés électronique.

Car jusqu'à présent je faisais ça les deux coudes bien calés sur la table les mains jointes tenant fermement la perceuse.

dsc00122.jpg dsc00118.jpg

Le trou de blocage pour la roue dentée est perfectible, car trop grand pour empêcher la rotation de l'écrou que j'ai dû noyer dans la colle; mais ça fait l'affaire, à voir ici : http://www.thingiverse.com/thing:144333





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