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UBI-ULTRASON

Contenu

But
Possibilités envisagées

Détection d'objets à l'aide d'un module Ultrason

Matériels
Considération de design
Interface avec le robot
Tests
Difficultés rencontrées

Détection d'objets à l'aide de senseurs infra rouges

Matériels
Considération de design
Interface avec le robot
Tests
Difficultés rencontrées

Informations supplémentaires

Documentation de référence
Code source des routines
Liens interressants

But

Ce département à pour but de faire la conception d'un système de détection d'objets à l'aide d'un système ultrason et/ou

avec des senseurs infra-rouge. Dans le cas du système à ultrason, celui-ci sera en mesure de fournir la distance approximative

d'un objet situé près de lui. Cette information sera transmise du robot à l'ordinateur pour fin de traitement. Le système

infra-rouge permettra de détecter la présence d'un objet dans un rayon de 30cm. De plus, il sera en mesure de fournir

la position approximative de l'objet devant le robot.

Détection d'objets à l'aide d'un module Ultrason Matériels

Le système est composée d'un module de la compagnie POLAROID. Le schéma montre le module

et ses différentes

composantes :

Le module est composée d'un système électronique permettant de contrôler les signaux de transmission,

d'un câble de

connection et d'un transducer. Le module ultrasonic transmet une onde sonore et mesure le

temps que prend l'onde pour

revenir. Le temps de réflection est proportionelle à la distance de l'objet à la source. Dans cette conception, l'onde sonore

est transmise et reçu sur le même transducer. Pour éliminer

le faux "echo", un temps mort interne est nécessaire.

Le contrôle s'effectue à l'aide de 2 signaux. Ces signaux sont les suivants :

INIT : Initialisation du ranging module
BINH : Signal permettant la reception de multiple echo

Un signal de réception permet de déterminer la fin de la séquence. Ce signal est le suivant :

ECHO : Signal indiquant la fin de la séquence

Le schéma suivant montre le fonctionnement détaillé de la séquence des signaux :

Tout d'abord, le signal INIT est activé. En même temps, un compteur est démaré dans le microcontrôleur

pour calculer

le temps écoulé entre l'initialisation et la réception de l'écho. Après, le module transmet 16

impulsions à 49.4 KHz.

Tant que BINH n'est pas activé, l'ECHO n'est pas pris en compte par le système.

De plus, on peut constater que le

signal "INTERNAL BLANKING", qui dure 2.38ms, implique que le

système ne peut détecter un objet à moins de 13

pouces ceci dans le but d'éviter que le module interprète les impulsions comme un signal d'écho. Pour trouver la

distance, il suffit d'appliquer la formule suivante :

Distance(cm) = TimeEcho * 7 / 200 + 22
| retour au contenu | Considération de design

Comme lors de la transmission le module requiert une tension de 400V pointe à pointe et un courant de 2A pendant

la période de transmission. Il est nécessaire d'ajouter un condensateur de stockage entre

les lignes d'alimentations du

module. Un condensateur de valeur plus grande que 470 microfarads est

recommandé. De plus, une résistance de

4.7 kohms est utilisée pour limiter le courant à l'entrée du

microcontrôleur. Les figures suivantes montrent le schéma

de branchement du condensateur:

| retour au contenu | Interface avec le robot

Ce module est branché avec le microcontrolleur du robot. On utilise 2 bits du port D pour les signaux

INIT et BINH.

Un bit du port A est utilisé comme entrée du signal ECHO. La figure suivante montre

le schéma de branchement :

Les 6 diodes sont utilisées seulement pour réduire la tension d'alimentation.

| retour au contenu | Tests

Des tests ont été effectués mais par contre ceux-ci n'ont pas été très concluant. Comme nous utilisons le port A0 du

microcontrôleur et que celui-ci est déjà utilisé par les senseurs infra-rouges, un conclit possible existe. Donc il nous sera impossible d'utiliser les deux en même temps. Étant donné que les senseurs infra-rouges fonctionnent correctement, ceci

est une autre alternative de détection. Par contre, ceux-ci offre une portée limite de 30 cm, d'un autre côté, ils permettent

de détecter la direction de l'obstacle, soit à gauche ou à droite. Étant donné que les test finaux ont été négatifs, nous avons

opté pour seconde alternative d'effectuer la reconnaissance d'objet à l'aide des senseurs infra rouges.

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Difficultés rencontrées

Certaines difficultées ont été rencontées lors de l'intégration avec le robot.

Peu de port disponible sur le microcontrôleur
Possibilité de multiple echo, ce qui complique la détection de la distance réelle puisque l'onde peut rebondir sur plusieurs obstacles avant d'être captée.

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Détection d'objets à l'aide de senseurs infra rouges

Matériels

Les senseurs utilisés sont déjà en place sur le robot. Le système est composé de 2 parties :

1 transmetteur infra-rouge
2 receveurs infra-rouge

Des fonctions fourni par IC permettent d'émettre et de recevoir le signal. Il est possible de brancher

plus de 4 senseurs en utilisant les positions 4 à 7 du port d'entrée digital.

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Considération de design

Il est possible de choisir entre 2 fréquence pour l'émission et la réception soit 100Hz et 125Hz. Cette option pourrait permettre par exemple la communication entre 2 robots. Le module de réception emploi un phase locked loop pour détecter le signal modulé d'une certaine fréquence. Aussi, lorsque le module des senseurs fonctionnent, ils prennent entre 20% et 30% de temps processeur du 68HC11. Il est donc important d'appeler cette routine le moins souvent possible afin de laisser du temps pour les autres processus.

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Interface avec le robot

L'interface avec le robot se fait à l'aide de la librairie des IR. Cette librairie permet de contrôller la fréquence de

transmission et la détection des infra rouges à 2 fréquences. Le programme génère une onde carré interne à la

fréquence de réception désiré(PLL). Plusieurs fonctions sont disponibles. En voici les

principales :

Transmission

ir_transmit_on : Active la tranmission des IR
ir_transmit_off : Désactive la transmission des IR
set_ir_transmit_period : Détermine la période de transmission
set_ir_transmit_frequency : Détermine la fréquence de transmission

Réception

ir_receive_on : Active la réception des IR
ir_receive_off : Désactive la réception des IR
set_ir_receive_frequency : Détermine la fréquence de réception
ir_counts : Retourne le nombre d'onde carré consécutive

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Tests

Plusieurs tests ont été effectués. Initialement, nous avons testé les IR seul afin de s'assurer de leur fonctionnement.

De plus, ceci à permis de valider les sous routines de transmission et de réception. Il s'est avéré que les IR détectent

bien les objets sur une distance de 30cm ou moins. De plus, il est possible de savoir si l'objet se trouve à gauche, à droite

ou en face du robot. Par contre, nous avons observé que la surface et l'angle qu'a le robot par rapport à l'objet à

de l'influence sur le résustat. Parfois, l'angle est trop grand et aucun signal n'est détecté. Ils ont donc été choisi

pour faire la détection d'objets à courte distance.

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Difficultés rencontrées

Aucune difficultés n'a été rencontrées en ce qui concerne la détection d'objets. Par contre, nous avons essayé d'implanter

une méthode qui nous permettrait de déterminer la distance de l'objet à l'aide des IR. Or, la fonction ir_counts permet

de savoir le nombre d'impulsion depuis la transmission, permettant ainsi de calculer la distance étant donné que nous

connaissons la fréquence d'émission et la vitesse de propagation dans l'air. Malheureusement pour une raison inconnu,

la fonction ir_counts retourne des valeurs noncompatible avec les résultats attendus. Nous avons donc abandonné cette

option.

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Informations supplémentaires

Documentation de référence :

Code source des routines :

Liens interressants :