DIY Planet : Made in Fr

Point presse

Tout d'abord, un point people, l'information du développement de Bleuette à plutôt bien circulée et Bleuette s'est retrouvée sur plusieurs sites importants :

• Sur Hackaday : 3d printed hexapod robot
• Une introduction que j'ai écrite en anglais sur le blog officiel d'Ultimaker : Bleuette : A 3d printed hexapod robot made with Ultimaker !
• Sur le blog officiel Arduino : Bleuette, the hexapod robot

La vidéo sur Vimeo à été vue plus de 6000 fois.

Plutôt plaisant de voir que ça intéresse du monde mais j'attends avec grande impatience le moment ou un autre Bleuette pointera le bout de son nez en PLA...

Évolutions

Nouvelle carte fille

La shield Bleuette permet le pilotage des servos et le contrôle de la tension / courant consommé par les servos, pour pouvoir ajouter des capteurs multiples, il est tout à fait possible d'utiliser les broches libres des ports de l'Arduino mais il n'y en a pas assez pour tous les capteurs voulus sur Bleuette, du coup, le besoin d'une nouvelle carte d'extension s'est fait sentir et voici ce qu'elle permet :

• 8 entrées supplémentaires multiplexées utilisant que 4 entrées / sorties (3 d'adressage et une sortie)
• Connection pour une carte GY-27 contenant un accéléromètre et un compas
• Un module Bluetooth JY-MCU
• Une connection pour une guirlande de led RGB à base de LPD8806
• Un mosfet pour pouvoir piloter un élément de puissance (je ne sais pas vraiment quoi pour le moment...)

Voici le schéma de principe et le PCB associé (cliquez dessus pour agrandir) :

Le schéma de principe au format est Eagle se trouve par ici : sensor.sch et le PCB : sensor.brd

Comme vous pouvez le voir, le PCB n'est pas dense du tout, du coup, il est simple à réaliser avec des moyens modestes.

Mécanique

Pas de grande nouveauté pour la partie mécanique sauf pour les pieds, ces derniers ont été imprimés en PLA Flex permettant d'avoir un peu de souplesse et trempé dans du PlastiDip afin d'avoir un meilleur grip en plus d'un super rendu !

Avant trempage dans le PlastiDip et après :

Tous les éléments d'un pied de Bleuette, on aperçoit l'interrupteur poussoir, le piston et le cylindre et le pied recouvert de PlastiDip :

Le tout assemblé :

Le fichier source au format OpenSCAD des pieds de Bleuette est disponible, comme tout le reste de Bleuette sur GitHub / Bleuette.

Le cerveau

J'ai subi beaucoup de soucis avec la carte Arduino, notamment des problèmes de programmation, m'obligeant à recommencer la phase 3-4 fois de suite des fois...
Tous ces ennuis m'ont conduit à radicalement changer ma manière de développer avec Arduino, notamment en utilisant Ino, un outils en ligne de commande pour compiler, programmer, etc, bref, un remplaçant du mal aimé environnement par défaut d'Arduino.

Les problèmes de liaison avec la carte Leonardo m'ont également conduit à une solution radicale, j'ai embarqué un Raspberry Pi dans Bleuette auquel est relié la carte Leonardo, ainsi, c'est le Raspberry Pi qui programme la carte Arduino, ça complique un peu mais au moins, je suis moins gêné...

À force d'utiliser ce système, ce qui devait arriver arriva et j'ai donc décidé de créer une carte fille pour le Raspberry Pi qui permettra de piloter Bleuette directement avec cette dernière.
Bien entendu, je ne laisse pas tomber pour autant le dèveloppement sur Arduino, disons que celui ci sera la version simplifiée.

Bleuette embarquant un Raspberry Pi :

D'ici peu, je publierai un article expliquant toutes les caractéristiques de la carte d'extension pour Raspberry Pi.

Bonjour tout le monde !

Aujourd’hui j’ai le plaisir de publier la seconde partie de mon projet d’alimentation d’atelier DIY.
Pour ceux qui n’auraient pas suivi la première partie est disponible ici :
http://skyduino.wordpress.com/2012/09/04/bricolage-partie-1-alimentation-datelier-diy-a-partir/

Certains points ont évolué depuis la rédaction de cette première partie, en particulier concernant le schéma du montage que j’ai du entièrement revoir.
Trêve de bavardages, voici venu l’heure du DIY

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Le matériel :

Pour la réalisation de la carte mère j’ai utilisé :
1x carte arduino pro mini
1x écran LCD compatible HD44780
3x capteurs de courant ACS712
2x protoboards 3x7cm
3x prises banane (rouge)
3x prises banane (noir)
3x leds rouge 5mm
2x leds verte 5mm
1x buzzer
1x résistance de 100 ohms
3x résistance de 10K
5x résistances de 330 ohms
1x condensateur de 100µF
1x potentiomètre de 47K
1x capteur LM35 (optionnel)
+ des connecteurs tulipes mâles et femelles
+ des fils de câblages

Remarque : sur la photo vous pouvez voir un écran "POWERTIP PC1602-H", j’ai du changer d’écran après coup suite à un problème technique (j’en parlerai plus tard).

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Le câblage :

Le montage est constitué de plusieurs parties qui une fois assemblées forment le montage final.

Les capteurs de tension :

Une des fonctionnalités de base d’une alimentation c’est de fournir un retour sur la tension réel en sortie.

Pour ceux faire j’ai utilisé 3 ponts diviseurs de tension, abaissant les 3 tensions de sortie de l’alimentation à un maximum de 5V pouvant être mesuré par la suite par l’arduino.
Les sorties +3v3 et +5v de l’alimentation sont mesurées au travers d’un pont diviseurs 1/2 pouvant donc accepter 10v maximum en entrée (j’ai vu large "au cas où").
La sortie +12v est mesuré au travers d’un pont diviseur 1/4 pouvant donc accepter 20v en entrée.

Les capteurs de courant :

Une autre fonctionnalité bien pratique pour une alimentation c’est de fournir une mesure du courant consommé sur chaque sortie.
Dans mon cas j’ai utilisé trois capteurs de courant intégrés du fabricant Alegro facilement disponible en breakout sur ebay ou dealExtreme : le ACS712.
Comme je ne sait pas encore très bien dans quelle fourchette de courant je vais me situer j’ai choisi de taper haut, j’ai donc pris une version x30A avec un maximum mesurable de 30A.
(autant dire qu’avec 30A j’ai de la marge)

Datasheet du ACS712-30A : http://www.allegromicro.com/~/Media/Files/Datasheets/ACS712-Datasheet.ashx

Les signaux de contrôle de l’alimentation :

Pour pouvoir fonctionner correctement mon système à besoin de deux signaux reliés à l’alimentation d’ordinateur qui me sert de source de tension.

Un PSU d’ordinateur (= une alimentation à haut rendement) ce contrôle via deux signaux :
- PSU_ON (entrant, actif à l’état bas)
- POWER_OK (sortant, actif à l’état haut)
Ce sont tout les deux des signaux TTL, si PSU_ON est mis à GND l’alimentation démarre, de même quand POWER_OK passe à 5v cela signifie que la tension de sortie est stabilisé.

Vous remarquerez que j’ai mis la led du signal PSU_ON à l’envers (actuellement elle s’allume quand l’alimentation est arrêté).
Une fois le montage fini et testé je ferai une petite modification afin qu’elle s’allume quand PSU_ON = 0v, mais pour le moment je garde la configuration du schéma.

L’écran LCD :

Pour l’affichage j’ai pris un écran LCD 16×2 compatible HD44780, du classique disponible dans n’importe quelle boutique d’électronique.

J’ai cependant fait les frais d’une petite erreur d’inattention lors de ma commande !
J’avais commandé à l’origine un écran de la marque POWERTIP de référence : "PC1602-H".
Grosse boulette !

Le suffixe "-H" dans la référence signifie qu’il s’agit d’un écran pour une utilisation assujetti à de fortes températures (plein soleil, fours, …).
En dessous de 60° l’écran est totalement vierge, au dessus, miracle il est parfaitement lisible …
Pour pouvoir l’utiliser dans des applications "classique" (à 20-25°) il faut envoyer une tension négative dans la broche VO (contraste).
Dans mon cas cela n’était absolument pas envisageable …
J’ai donc du changer d’écran, au final j’ai pris un écran lcd 16×2 qui traînait dans un tiroir.

Les leds de statut :

Mon alimentation DIY a une petite fonctionnalité bonus : chaque sortie est géré indépendamment.
Ainsi j’ai prévu 3 leds rouges qui s’allumeront pour prévenir d’une surcharge imminente sur une sortie.
Cela me permettra de savoir quelle sortie pose problème si l’alimentation se coupe par sécurité.

Le bouton start / stop / restart :

Pour l’allumage / arrêt / redémarrage de l’alimentation j’ai prévu un unique bouton.
Ainsi pour démarrer l’alimentation il suffira de presser le bouton, de même pour l’éteindre.
Et dans le cas où l’alimentation se couperait par sécurité il suffirait de presser ce même bouton pour redémarrer l’alimentation.

Afin d’éviter tout problème côté arduino j’ai inclus un anti-rebond matériel au niveau du bouton.
L’anti-rebond se résume à un condensateur de 100µF en parallèle de l’interrupteur, soit un anti-rebond de ~100ms (T = RxC, R = 10000, C = 10E-6 soit T = 0.1).

Le buzzer :

Une bonne alimentation (surtout DIY !) se doit d’avoir un buzzer
C’est pourquoi j’ai prévu dans mon montage un buzzer avec une résistance de limitation de courant de 100 ohms.

Ce buzzer aura pour but d’alerter d’une coupure de l’alimentation, d’une surcharge ou de la stabilisation des tensions de sortie.
Ce sera aussi une bonne occasion d’inclure un "easter eggs" dans le code arduino

Le capteur de température :

Après avoir fini mon montage je me suis rendu compte qu’il me restait une entrée analogique de libre …
Cela aurait été dommage de la laisser tel quelle, c’est pourquoi j’ai ajouté un capteur de température analogique LM35 au montage.
Celui ci permettra de surveiller la température des capteurs de courant qui risque de chauffer avec de fortes charges sur les sorties.

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Montage sans câbles :

Voici quelques photos prisent durant le montage avant la mise en place des différents câbles.

La "carte mère", vue côté buzzer :

(le potentiomètre sur la gauche est celui de l’écran lcd)

La "carte mère", vue côté capteurs de courant :

Les différents morceaux constituant la "carte mère" :

La base de la "carte mère" :

Le support déporté pour l’écran lcd et les leds :

(il s’agit de la première version, avant que je découvre le problème de l’écran lcd)

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Petite parenthèse concernant l’écran lcd :

Comme je vous le disait l’écran d’origine posait problème de part son alimentation négative pour le contraste.
Dans la première version de mon montage l’écran venait s’enficher dans un connecteur dédié comme vous pouvez le voir sur la photo.

C’était propre, mais bon … tant pis.
Refaire une commande pour prendre le même écran en version standard m’aurait coûté trop chère (surtout en frais de port), j’ai donc sacrifié mon montage "propre" au profit d’un montage fonctionnel.

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Montage fini avec les câbles :

Ça fait tout de suite beaucoup moins propre je vous l’accorde.

Vous remarquerez que les broches A6 et A7 (disponibles uniquement dans la version CMS de l’ATmega328p) sont derrière le bouton reset, de même que A4 / A5 sont situés juste à coté du régulateur.
J’ai du jouer du cutter pour couper une piste reliée sur A5, cette version chinoise de l’arduino pro mini intégrant des résistances de pull-up pour l’I2C qui venaient fausser mes mesures analogiques.

(la colle chaude c’est la vie !)

Astuce : les capteurs de courants que j’ai utilisé avaient déjà des borniers de base.
J’ai donc juste mis un câble pour "piquer" la tension au niveau du capteur de courant et l’injecter dans les ponts diviseurs mesurant la tension des sorties.

Voici un exemple très parlant de l’expression : "cacher la merde sous le tapis"

Annexe, le capteur de température :

Comme je l’ai déjà dit j’ai ajouté un capteur de température LM35 au circuit.
Celui ci sera monté à terme sur une petite lame de métal qui recouvrira les trois capteurs de courant (avec de la patte thermique pour faire la liaison).
Cela permettra de dissiper la chaleur émise par les capteurs tout en la mesurant.

–

Premier essai du hardware :

Histoire de tester sommairement mon montage j’ai réalisé un petit code de test :

#include <LiquidCrystal.h>

/* Pin mapping */
static const byte LED_PIN[3] = {
  11, 12, 13
};
static const byte VOLTAGE_SENSOR_PIN[3] = {
  A0, A1, A2
};
static const byte CURRENT_SENSOR_PIN[3] = {
  A3, A6, A7
};
static const byte BUTTON_PIN = 2;
static const byte POWER_OK_PIN = 3;
static const byte PSU_ON_PIN = 4;
static const byte BUZZER_PIN = A4;
static const byte TEMP_PIN = A5;

/* LCD mapping */
LiquidCrystal lcd(10, 9, 8, 7, 6, 5);

/* PSU state */
static byte PSU_state;

void setup() {

  /* Setup pins */
  for(byte i = 0; i < 3; ++i) {
    pinMode(LED_PIN[i], OUTPUT);
    pinMode(VOLTAGE_SENSOR_PIN[i], INPUT);
    pinMode(CURRENT_SENSOR_PIN[i], INPUT);
  }
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);
  pinMode(POWER_OK_PIN, INPUT);
  pinMode(PSU_ON_PIN, OUTPUT);
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);

  /* PSU_ON and button signals interrupt setup */
  attachInterrupt(0, buttonPressCallback, FALLING);
  attachInterrupt(1, powerOkCallback, CHANGE);

  /* Serial setup */
  Serial.begin(115200);

  /* LCD setup */
  lcd.begin(16, 2);

  /* Get current PSU state */
  PSU_state = digitalRead(POWER_OK_PIN);

  /* Test code */
  lcd.print("Hello World !");
  digitalWrite(LED_PIN[0], HIGH);
  digitalWrite(LED_PIN[1], HIGH);
  digitalWrite(LED_PIN[2], HIGH);
  tone(BUZZER_PIN, 440, 500);
}

void loop() {

  /* Test code */
  for(byte i = 0; i < 3; ++i) {
    Serial.print(i);
    Serial.print(": ");
    Serial.print(analogRead(VOLTAGE_SENSOR_PIN[i]));
    Serial.print(" , ");
    Serial.println(analogRead(CURRENT_SENSOR_PIN[i]));
  }

  static byte s = LOW;
  digitalWrite(PSU_ON_PIN, (s = !s));
  
  delay(500);
}

void buttonPressCallback() {

  /* Test code */
  tone(BUZZER_PIN, 440, 500);
}

void powerOkCallback() {

}

Il est vraiment basique mais il m’as permis de tester grossièrement chaque partie du montage et de concevoir un squelette de code pour la suite.

Test de la carte arduino :

Test des leds :

Test de l’écran lcd :

Test des capteurs de courant :

–

La suite ?

Il me reste encore à réaliser un boitier pour le montage, de même qu’une jolie façade (sérigraphié ça serait top).
Ensuite il me faudra faire le code est finir le câblage des prises banane et des sorties de l’alimentation.
J’ai encore du boulot pour un petit moment

Bon bidouillage et bon WE à tous

Jusqu'à maintenant, j'utilisais une alimentation séparée de celle d'origine pour fournir la puissance nécessaire au lit chauffant, du coup, c'étatt pas vraiment pratique car ça faisait pas mal de bordel, je voulais une solution simple et propre.

J'ai trouvé une alimentation pas chère comparée à sa puissance qui devrait faire l'affaire : 400W, oui, un lit chauffant, ça consomme énormément...

Une grosse alimentation, c'est bien mais quand elle ne sert pas, c'est bien qu'elle ne consomme pas...et justement, les firmwares des repraps disposent d'une fonction particulièrement intéressante : le suicide (G-Code M81)

Au démarrage de l'imprimante, la carte de commande de l'Ultimaker (ou n'importe quel Reprap supportant la fonctionnalité) place un port à l'état haut, une fois le travail d'impression terminé, l'état du port passe à 0, il est alors assez simple de venir commuter un relais pour couper définitivement l'arrivée de courant dans l'alimentation, l'empêchant alors de gaspiller du courant et l'isolant du secteur...

J'ai développé une carte de commande basée sur celle de Daid avec quelques fonctions en plus :

• La fonction de suicide est débrayable à l'aide d'un interrupteur
• Le pilotage de ventilateur supplémentaire (ex: pour les moteurs pas à pas)
• Le pilotage de barrette de led avec fusible de protection
• Un fonction d'arrêt d'urgence / extinction qui coupe le courant immédiatement
• La génération du 12V utilisé pour le ventilateur de l'Ultimaker est ... naze, un pauvre 7812 qui passe son temps à chauffer, impossible d'imaginer alimenter les barettes de led et les ventilateurs des moteurs avec ça...
• Des fusibles de protection pour chacun des éléments

Voici le schéma de principe :

Et le PCB avec les explications :

Explications du fonctionnement

Pilotage de la tension du secteur

ATTENTION: Ce montage est relié directement au secteur, c'est donc potentiellement dangereux, prenez toutes les précautions d'usage...

La tension du secteur arrive directement sur le bornier P_IN et ressort par P_OUT en passant par le relais K1 ou K3 (j'ai prévu l'utilisation d'un relais standard ou statique, à votre convenance...).
Sur le couple START_0 / START_1 est relié un interrupteur poussoir (minimum 220V / 3A) qui permet de faire passer le courant dans l'alimentation 24V, alimentant alors la carte de commande de l'Ultimaker, cette dernière force alors un état haut sur la broche A1 qui arrive via le connecteur SV1 sur notre carte de suicide, forçant le relais à coller via T1 et laisser passer le courant du secteur dans l'alimentation par le relais, en relâchant le bouton poussoir, le relais reste collé...

Vous remarquerez que même si l'interrupteur de débrayage SUICIDE est ouvert, l'état haut est forcé par R2 sur la base de T1 lui permettant d'être passant et de faire coller le relais.

• Il faut impérativement utiliser pour D3 une diode de type schottky
• D1 est une diode de roue libre obligatoire si vous ne voulez pas voir le transistor T1 faire des signaux de fumée.
• Vous pouvez utiliser un relais 5 ou 12V au choix simplement en positionnant un cavalier au bon endroit sur SELECT.
• Un fusible est prévu pour la tension du secteur, je vous conseille d'en mettre un de 3A (pour une tension secteur de 220V, pour du 110V, prévoyez le double), c'est largement suffisant pour protéger une alimentation de 400W.
• Pour le bouton poussoir d'allumage, prenez-en un suffisamment costaud de 3A (voir point plus haut relatif à la tension secteur) pour encaisser le courant à l'allumage et n'oubliez pas qu'il est relié à la tension du secteur donc pensez à isoler sa connectique.
• À cause de la tension du secteur, le montage doit être isolé dans un boitier en plastique, n'hésitez pas à apposer un avertissement dessus afin de rappeler le risque

Pilotage des ventilateurs / leds et protection

Via les interrupteurs branchés SWITCH_0 et SWITCH_1, vous pouvez piloter des ventilateurs pour les moteurs pas à pas et des barettes de leds branchées respectivement sur FAN_1 / FAN_2 et LIGHT_1 / LIGHT_2, j'ai aussi mis une protection sous forme de fusible pour ces éléments, dimensionnez les fusibles en fonction de votre installation.

Pour piloter les ventilateurs et les leds, j'ai besoin d'une tension de 12V, or, comme dit plus haut, la carte de l'Ultimaker génère du 12V mais ce n'est pas vraiment une bonne solution de l'utiliser car il chauffe énormément, j'ai prévu l'utilisation d'une carte fille utilisant un régulateur à découpage permettant de générer 12V@3A directement via le 24V de l'alimentation.
Pour ne pas compliquer le montage, j'ai utilisé une carte abaisseur de tension à découpage générant le 12V depuis les 24V de l'alimentation trouvé sur DealExtreme, elle possède un excellent rendement et est plutôt de bonne qualité (hormis la diode schottky qui n'a pas faite long feu).

Pour la brancher sur le PCB, voici les codes couleurs des pattes (référez-vous à la vue du PCB plus haut) :

Note: vous n'êtes pas obligé d'utiliser la carte fille, j'ai prévu la place pour ajouter un 7812 uniquement si l'intensité demandée n'est pas trop forte...

Toutes les valeurs des composants sont spécifiées, ils sont tous traversant donc pas vraiment de difficulté pour réaliser cette carte... Les fichiers au format Eagle sont joint avec cet article.

L'arrêt d'urgence

Le fonctionnement de l'arrêt d'urgence est simple, l'appui sur le bouton force un état bas sur la base de T1, ce dernier arrête alors d'être passant, le relais se décolle, le courant n'arrive plus et tout s'éteint, ça y est, c'est fini, on en parle plus...Et non, malheuresement, ce n'est pas si simple à cause de l'inertie de l'alimentation dû à ses condensateurs et ses selfs surgonflés, un bref appuie sur l'arrêt d'urgence ne suffit donc pas à stopper net l'ensemble et j'ai dû modifier mon circuit d'arrêt d'urgence.

En fait, mon bouton d'arrêt d'urgence n'est pas relié à la carte ci-dessus mais à la commande d'un relais monté en série avec le courant issue de la sortie de l'alimentation de 24V et une grosse résistance de puissance de 1W, il laisse passer le courant au repos, un appui sur le bouton, va faire coller le relais qui va alors s'autoalimenter. Le courant résiduel de l'alimentation est alors dérivé dans ce relais et déchargé très rapidement dans la résistance de puissance, ainsi, un bref appui suffit à couper l'arrivée de courant immédiatement.

Selon votre alimentation, il est possible que vous n'ayez pas à ajouter ce montage supplémentaire.

Une boite

Voici une boite dans laquelle vous pourrez ranger cette carte, imprimez la de préférence en PLA car en ABS, vous aurez de gros soucis de rétractation.

Le source au format OpenSCAD est disponible sur GitHub : OpenSCAD_Things / Ultimaker / Suicide Case

Dans un prochain article, j'expliquerai comment j'ai intégré cette boite et tout le reste dans l'Ultimaker.

Conclusion

La carte est intégrée depuis quelques temps maintenant et aucun souci, c'est vraiment pratique, surtout avec une alimentation aussi puissante, ça à un côté plutôt rassurant...

Concernant l'intégration dans l'imprimante de tout ce joli monde, ce sera l'occasion d'un prochain article...