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Electronique


Technologie

L'ensemble de l'électronique de notre robot réalisé à l'aide de plusieurs cartes. Nous avons découpé l'électronique en deux parties, une partie dédiée à la puissance et une autre dédiée à la commande. 
Pour cela nous avons réalisé plusieurs cartes qui sont fabriquées en deux ou quatre couches. La majorité des cartes embarque un ou plusieurs microcontroleurs de type PIC (PIC32 ou PIC18).  

Pour concevoir nos cartes, nous utilisons le logiciel (gratuit) DesignSpark PCB

DESIGNPARK PCB


Développement

Cette année encore nous nous efforçons de capitaliser sur l'électronique développée pour nos robots les années précédentes. L'année dernière nous avions fait des efforts de re-design de l'électronique. Nous avons notamment re-développé une carte PIC32 pour les besoins temps réels dur des robots. L'objectif était double :

  • Avoir une architecture électronique commune pour nos 2 robots (principal et secondaire)

  • Fiabiliser et augmenter le potentiel de notre carte PIC32

Pour ce faire, nous avons décidé de migrer notre outil de design électronique et d'utiliser DesignSpark PCB. Cela nous a permis de re-designer nos cartes PIC32 en 4 couches et dans un même temps d'augmenter la densité de composants.


Carte PIC32

Carte PIC32
Image 3D de la carte PIC32

Carte_PIC32_ 4_couches
Carte PIC32 réalisée en 4 couches

Carte PIC32
Carte PIC32 soudée

Cette année nous souhaitons continuer dans la même direction en réalisant un boîtier électronique commun à nos 2 robots.


Boitier électronique
Image 3D du boitier

Ce boîtier comporte une carte PIC32 (on réutilisera celle de l'année dernière qui a été testé et validé lors de la dernière édition de la coupe), une carte ARM qui permet de gérer la stratégie du robot (il s'agit d'une carte du commerce) et un Hub USB.

La carte ARM que nous utilisons possède 4 ports USB. L'année dernière, avec l'évolution des besoins de nos robots, ce nombre a tout juste été suffisant pour l'ensemble des fonctionnalités que nous souhaitions. Nous utilisons actuellement l'USB pour :

  • Communiquer avec la tourelle embarqué

  • Gérer une webcam

  • Communiquer en Wifi entre robots

  • Gérer une clé USB de secours (démarrage sur la clé de secours en cas de corruption de la mémoire Flash)

Utiliser un Hub USB nous permettrait d'avoir des possibilités supplémentaires :

  • Utilisation de plusieurs webcam

  • Ajout de son

  • Déport d'une fonctionnalité sur un périphérique USB « maison »

Les contraintes dimensionnels de nos robots sont tels que nous avons décidé de réaliser notre propre design de Hub USB. L'objectif est d'avoir un Hub avec un maximum de port, qui intègre une alimentation pour les périphériques et qui tienne dans les dimensions du boîtier défini pour nos robots.

Comme l'année dernière, nous avons utilisé Designspark pour réaliser le schéma et le routage de la carte. Le composant centrale est un USB2517 de chez Microchip. Il s'agit d'un Hub 7 ports. Nos contraintes dimensionnels ne permettent pas d'utiliser le plein potentiel de ce composant. Nous n'utiliserons que 3 ports, ce qui porte le nombre de ports USB de notre boîtier à 6 ports (un des ports de la carte ARM est connecté au Upstream port de notre Hub USB).

hub USB 3D
Image 3D du hub USB


hub USB
hub USB

Le 2nd axe d'évolution de notre électronique concerne la carte puissance. Cette carte avait été reprise l'année dernière a nouveau dans l'optique d'avoir une architecture commune. Bien que fonctionnelle, ce prototype présente des défauts de routage et avait nécessité des modifications manuelles.  


Carte de puissance

Carte_puissance_2_couches
Carte de puissance réalisée en 2 couches

Carte Puissance 3D
Image 3D de la carte moteur

Cette carte n'a pas été intégré dans le boîtier commun pour des raisons de pratique. La carte puissance possède des composants qui chauffent et qui ont donc besoin de refroidisseurs et d'aération. D'autre part, ses dimensions font qu'un boîtier comportant cette carte aurait été trop gros. Finalement, nous essayons autant que possible de séparer l'électronique de puissance de nos calculateurs afin de limiter les risques CEM.


Cartes 

Carte PIC32

Cartes Tourelles


Carte balise émettrice

Carte balise émettrice