Architecture radio et contrôle moteur du tracteur tondeuse RC | Télécommande FlySky

Pour ce projet de tracteur tondeuse radiocommandé, je suis parti sur une télécommande radio Flysky FS-i6X 2.4 GHz & son récepteur Flysky Récepteur iA10B possédant 10 canaux, se montrant largement suffisant pour cette réalisation tout en me permettant d’avoir des fonctionnalités annexes comme, les mises en sécurité (coupure générale, coupure des lames…) le retour vidéo, le probable futur guidage GPS RTK sous AgOpenGPS ou tout simplement, la gestion de l’éclairage, particulièrement inutile… et donc indispensable ! Cette télécommande Flysky FS-i6X a l’avantage de posséder une matrice LCD 128×64 pixels permettant la programmation en toute simplicité de l’ensemble des fonctionnalités. C’est hyper pratique et vraiment complet…

NB : en 2003, j’ai le souvenir de ma 1:10 Tamiya TL-01 avec sa télécommande T2M Techniplus AP-200 et son antenne télescopique gigantesque… Ce qui rappelle à quel point la modernité a du bon… D’ailleurs, pour la petite histoire, les anciennes télécommandes RC s’appuyaient sur des fréquences comme : 27 MHz, 35 MHz et 40 MHz nécessitant de très grandes longueurs d’onde. À titre d’exemple, en 27 MHz la longueur d’onde complète ferait théoriquement environ 11 mètres, là où en 2,4 GHz comme la Flysky FS-i6X, nous sommes à seulement 12,5 cm de longueur d’antenne maximum soit pour une 1/2 onde ~6,25 cm de valeur utile pour environ 1500 mètre de portée en champs libre. La messe est dite !

Contrôle des moteurs de direction/commande des gaz par la carte H-Bridge Sabertooth RC 2 X 12A sous la modulation PWM

Pour le contrôle des moteurs de commande (direction et accélérateur), je me suis basé sur une carte Sabertooth 2 X 12A par le fabricant Dimension Engineering qui me permet de gérer, via le protocole PWM « Pulse Width Modulation » / modulation de largeur d’impulsion, les moteurs de direction et d’accélération de ce projet de tracteur radiocommandé. Ce type de carte H-Bridge permet de prendre le contrôle de moteurs continus avec des puissances souvent bien supérieures aux environnements classiques du modélisme RC. Appelé également « driver moteur pont en H », ce type de carte électronique est bon marché et massivement déployé dans les environnements de robotique. Notons qu’à ce sujet, j’ai joué la carte de la fiabilité. Il aurait été naturel de partir sur une carte H-Bridge de type IBT-2 BTS7960 que l’on retrouve sur des sites comme AliExpress pour quelques euros…

Toutefois, compte tenu des intensités véhiculées, la carte Sabertooth RC 2 X 12A par Dimension Engineering utilisée en robotique me semblait largement plus appropriée. Notons que ce projet n’est pas seulement un défi technique mais qu’il se doit également d’être ultra fiable en mode utilitaire. À l’écriture de ces lignes, le projet de tracteur tondeuse radiocommandé possède déjà quelques dizaines d’heures de fonctionnement sans aucune avarie… ou presque ! Pour revenir au projet et principalement à sa partie « contrôle », soulignons que les intensités véhiculées restent raisonnables : le moteur de direction consomme entre 5 et 6 A en crête là ou le vérin linéaire dédié à la commande d’accélération reste sur des intensités plus raisonnables avec 2 à 3 A de consommation sous 12V. Dans mon cas, j’ai donc choisi la carte Sabertooth 2×12 ampères, capable de gérer des courants de pointe jusqu’à 25 A. Un choix adapté qui prend également en compte les éventuels blocages moteur pouvant générer des pics d’intensité, même si les probabilités restent faibles puisque les butées de fin de course (gauche, droite, marche avant, marche arrière) sont gérées par des interrupteurs de fin de course Télémécanique.

CF ARTICLE

Découverte du fonctionnement du protocole PWM « Pulse Width Modulation » & de la carte Sabertooth 2 X 12 A Dimension Engineering

Le PWM (« Pulse Width Modulation » / modulation de largeur d’impulsion) est un signal numérique permettant de transmettre une valeur analogique (ex. : vérin linéaire de commande des gaz ou angle de direction via le moteur réducteur de ce tracteur radiocommandé). La modulation PWM fonctionne en faisant varier la durée d’une impulsion électrique, comme on peut le voir sur ce graphique, sans toutefois modifier la tension du signal qui reste elle, fixe à 5 V. Notons que le fonctionnement très rapide du signal (plusieurs centaines voire milliers de fois par seconde), le moteur ne s’arrête pas à chaque coupure. Il tourne alors avec une vitesse moyenne correspondant au rapport cyclique appliqué. Notons à titre d’exemple que les ventilateurs d’ordinateurs utilisent également ce protocole absolument standardisé… Dans notre cas, c’est un PWM RC qui est utilisé.

Sur la carte Sabertooth 2X12, les deux connecteurs « PWM » en provenance du récepteur radio envoient deux signaux PWM distincts (channel 1 et 2 du récepteur) vers la carte afin de piloter nos deux moteurs soit un un pour la direction et un pour les gaz / l’accélération. Les autres commandes en provenance du récepteur actionne des cartes relais classique sous la modulation PWM. Carte de type optocoupleur permettant de piloter des charges avec une isolation galvanique des circuits. Notons l’usage de trois fils, même si, factuellement, un seul transporte réellement le signal PWM. Les deux autres ne sont qu’une paire d’alimentation (+/-). Notons également la présence du 5V BEC natif en sortie de carte, particulièrement pratique pour alimenter tous les éléments fonctionnant en 5 V. Dans mon cas, j’ai préféré séparer les alimentations, notamment par souci de résilience.

Pour clore ce paragraphe sur la carte « Sabertooth H-Bridge », francisée en « pont en H », notons sa tension d’entrée flexible, même si dans mon cas comme nous l’avons vu dans le chapitre électricité le courant reste relativement bien régulé et stable puisque j’ai implémenté un régulateur de tension 12 V en sortie de batterie, en parallèle, ainsi que des condensateurs afin de filtrer les irrégularités. Pour ceux qui se demanderaient comment cela fonctionne, voici un petit schéma simplifié. NB : il existait une version plus évoluée de cette carte que je n’ai finalement pas choisie… et je le regrette un peu. Elle permettait notamment de récupérer l’énergie à la décélération afin de recharger les batteries, tout en prenant également en charge de nombreux autres protocoles.