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Dernières avancées de Bleuette

Un petit billet pour vous donner des nouvelles de Bleuette...

Alimentation

Pour fonctionner correctement, Bleuette à besoin d'une tension de 5V@1A pour alimenter son cerveau (un RaspberryPi) et d'une autre tension de 6V@3A pour alimenter les servos et la guirlande de led.

Le développement d'une seconde carte fille permettant de générer les alimentations est prévue mais pour le moment, j'ai fait au plus simple, ainsi, pour le 6V, j'ai branché en parallèle 2 modules régulateurs de tension à découpage facilement trouvable sur le net, notamment, sur DealExtreme, ce sont des modules très pratiques que j'utilise assez souvent, ils sont capables de débiter 3A en pointe, mis en parallèle, nous avons donc théoriquement 6A, c'est amplement suffisant pour Bleuette qui comme dit plus haut doit avoir besoin de 3A maximum.

Note: Concernant la mise en parallèle des régulateurs à découpage, prenez garde à parfaitement bien régler la même tension sur les 2 modules à l'aide d'un multimètre fiable.

Pour le 5V du Raspberry, j'ai fait très simple en récupérant le régulateur inclu dans une prise allume cigare, voir Régulateur à découpage à très faible coût.

La source de tension est un accu LiPo de 11.1V @ 1.3A, c'est plutôt faible mais je n'ai que ça sous la main pour le moment...

Logiciel embarqué : le Pic

Sur la carte BleuettePi se trouve un Pic 18F452 qui est là afin d'assurer les mêmes tâches que sur la version Arduino (Bleuette Shield) mais avec quelques différences :

  • Les ports utilisés pour piloter les servos ne sont pas les mêmes
  • Le RaspberryPi n'ayant pas de convertisseur Analogique / Numérique, c'est le Pic qui s'en charge et met à disposition 8 entrées analogiques
  • Il surveille la tension de la batterie et prévient le RaspberryPi (via INTD) en cas de passage sous un seuil
  • Il surveille le courant consommé par les servos et prévient le RaspberryPi (via INTD) en cas de dépassement d'un seuil

La communication avec le Pic se fait via une liaison série à l'aide de commande :

Divers :

  • Version Retourne la version du micrologiciel
  • Status Retourne des informations courantes sur le système

Spécifique au pilotage des servos :

  • Init Initilisation
  • Pause Met en pause les servos
  • Resume Sort d'une pause
  • Clear Passe à 0 toutes les consignes
  • Set Spécifie les positions des servos

Spécifique au convertisseur analogique :

  • Current Retourne la dernière valeur du courant consommé par les servos
  • Set Max Spécifie la valeur max du courant à ne pas dépasser
  • Read x Lit la valeur de l'entrée analogique (x vaut de 0 à 7)

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BleuettePi : Une carte fille pour RaspberryPi

Introduction

Comme je l'annonçais dans un précédent article, Bleuette va pouvoir être piloté par un Raspberry Pi grâce à une carte fille dédiée dont je vais décrire les caractéristiques ici même.

Le choix du Raspberry Pi s'est porté grâce à 2 de ses atouts : le coût et la puissance, en effet, pour moins de 40€, on dispose d'un système embarqué sous Gnu/Linux avec 512Mio de RAM, un processeur pouvant monter à 1Ghz, à côté des 2.5Kio de RAM et des 16Mhz de l'Arduino Leonardo, ça fait une sacré différence et ça laisse entrevoir plein de nouvelles possibilités...

Notez que ça ne signifie pas l'abandon du développement de Bleuette sur Arduino, il s'agit juste de donner le choix du système.

Caractéristiques

Les avantages d'utiliser un tel ordinateur embarqué sont nombreux, comme par exemple, la facilité pour embarquer / supporter des périphériques comme une clef WiFi pour programmer Bleuette à distance ou encore brancher une webcam (notamment le module caméra officiel), etc... Mais il n'y a pas que des avantages, on se retrouve aussi avec quelques soucis comme par exemple l'alimentation, le Raspberry Pi consomme plus qu'une petite carte Arduino et ses entrées / sorties ne sont absolument pas compatible avec le 5V utilisé sur la précédente carte fille, il faudra donc faire avec...

BleuettePi est conçue à la base pour faire fonctionner Bleuette mais j'ai fait en sorte que cette carte soit suffisamment généraliste pour être utilisée dans d'autre application.

Voici les caractérisitiques de cette carte :

  • Gestion de 14 servos (toujours de manière synchrone)
  • Mesure du courant consommé par les servos
  • Mesure de la tension de la batterie
  • Connexion pour une carte GY-27 contenant un accéléromètre et un compas (via I2C)
  • 16 entrées / sorties compatible 5V avec 2 lignes d'interruption, le tout commandé en I2C
  • 6 entrées analogiques
  • Amplificateur audio pour ajouter le son à votre Raspberry Pi (à base de LM386)
  • 5 entrées / sorties généralistes compatible 5V direct Raspberry + 5 autres entrées / sorties disponible si le bus SPI n'est pas utilisé
  • Toutes les broches du SPI (MOSI, MISO, SCLK, CE0, CE1) sont disponibles sur un connecteur et compatible 5V
  • Un module horloge temps réel (RTC) pour garder votre Raspberry Pi à l'heure !
  • 4 lignes d'interruptions physiques (INTA et INTB pour les IO, INTC en provenance de l'horloge temps réel, INTD)

Schéma de principe

Voici le schéma de principe complet :
Schéma de principe de la carte d'extension de Bleuette

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Des nouvelles de Bleuette

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 :

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) :
Schéma de principe de la carte d'extension de Bleuette PCB de la carte d'extension de Bleuette

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.

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Carte de suicide pour Reprap

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 une entrée / sortie à l'état haut, une fois le travail d'impression terminé, l'état de la porte repasse 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 :
Ultimaker suicide schéma

Et le PCB avec les explications :
Ultimaker suicide pcb

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Nouvelles avancées de Bleuette !

Bleuette marche

Pour commencer, voici une vidéo de Bleuette effectuant ses premiers mouvements :

Bleuette first step from hugo on Vimeo.

L'électronique

Le contrôle des servos de Bleuette (12 pour les pattes + 2 optionnels) se fait au travers d'une carte fille (shield) pour Arduino conçue pour ne pas être totalement dépendante de Bleuette, ainsi, vous pouvez parfaitement l'utiliser pour un tout autre projet.

Ses caractéristiques sont les suivantes :

  • Gestion parfaitement synchrones (voir en dessous) de 14 servos
  • Contrôle de la tension des servos
  • Contrôle du courant consommé par les servos
  • Port d'extension intégré (avec disponibilité de l'alimentation +5V et 4 entrées / sorties RA2 à RA5)

Parfaitement synchrone signifie que les impulsions à destination des servos commencent toutes au même moment avec un décalage très très faible, vous pouvez lire la documentation originale sur la carte.

Le pilotage des servos se fait en envoyant des trames de 17 octets contenant une entête, une commande et la position des servos + un checksum.

J'ai fait faire les PCB par Seeedstudio, qui fait de la très bonne qualité pour un prix très intéressant. La carte est simple à réaliser, la soudure du PIC18F452 nécessite tout de même un peu de doigté et un minium de matériel mais ça reste jouable avec du matériel amateur.

Voici une vue de la carte :
La carte électronique de Bleuette

Si vous souhaitez faire vous même la carte, rendez-vous sur cette page pour avoir la dernière version des fichiers Eagle : Pcb de Bleuette

Pour ceux qui souhaiteraient se procurer une carte (version 1.0.2), frais de port inclu pour la France métropolitaine :

  • La carte seul (sans composant) pour 6€, livraison en France
  • Le PIC18F452 programmé : 10€
  • Pour le kit complet, carte + composants soudé ou non, me contacter

Notez également que j'ai effectué des modifications récentes sur le schéma de principe et le PCB, elle est dorénavant en 1.2.1 (ajout d'un condensateur de découplage C9, des diodes zener D2 et D3 de protection sur les entrées analogiques, modification de l'interrupteur, ajout d'un pont SJ1 pour le reset).

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Nouveau lit chauffant en aluminium pour Ultimaker

Vue du lit chauffant en aluminium

Mes déboires avec l'impression d'une pièce en ABS m'ont conduit à revoir de nouveau le lit chauffant. Ma première modification concernant le lit chauffant fût d'en faire une version avec du verre à insert, malheureusement, ce verre n'était pas parfaitement plan mais très légèrement bombé ; impossible d'imprimer correctement dessus.

Le verre à insert coutant une fortune, j'ai cherché une solution alternative et me suis tourné tout bêtement vers du verre standard mais après 2 casses proche des 115ºC, j'ai bien aperçu les limites du verre standard, je me suis alors mis à la recherche d'un petit four d'occasion afin d'en récupérer la porte généralement en verre. Un petit tour sur leboncoin plus tard, un petit peu de route et me voilà avec un four micro-onde HS et un petit four d'appoint que j'ai eu pour une bouchée de pain, démontage, collecte des divers éléments intéressants et me voilà avec 2 vitres résistantes à des températures bien au delà de ce dont j'ai besoin...

Le hic, c'est qu'il faut les découper. Je me lance dans la découpe et là, paf ! : je finis dans les 2 cas avec mille morceaux de verre, tous les verres ne se découpent pas et ceux là en font très certainement partie...

J'ai épuisé toutes les solutions avec le verre, l'utilisation d'un lit chauffant en aluminium est alors devenue une évidence : conductivité thermique parfaite (comparé au verre, c'est le jour et la nuit) et surtout, absolument aucun risque de casse... J'ai d'abord commencé en récupérant de l'aluminium de 3mm découpé aux bonnes cotes chez Weber Métaux. Perçage, taraudage, mais malheureusement, la plaque est très très légèrement gondolée (décidemment) et est donc inexploitable. La rectification n'est pas facilement envisageable avec une telle épaisseur ; il va donc falloir voir plus épais.

N'ayant pas le matériel nécessaire pour usiner de l'aluminium, j'ai trouvé une personne qui pourrait me le faire. Quelques temps plus tard, je reçois mon nouveau lit chauffant...

Celui-ci fait environ 6mm d'épaisseur, sa surface supérieure est rectifiée, et possède bien sûr les oblongs pour le tenir sur son support. La plaque à des bords arrondis et une rainure est faite en dessous afin de glisser le capteur de température au coeur de la pièce.

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Astuce : Recharger vos Stick de WD-40

J'utilise pas mal le WD-40 afin de lubrifier les axes de mon Ultimaker, c'est bien mieux que de la graisse car plus liquide, ça pénètre bien partout et ça laisse un mince film qui tient éloigné l'humidité.

WD-40 100ml

Mais pulvériser le WD-40 directement sur les axes est peu précis et pas vraiment pratique, jusqu'au jour ou j'ai découvert le "Stiiick WD-40", simple et efficace, une espèce de marqueur avec une grosse mine par laquelle s'écoule le WD-40 lorsqu'on exerce une pression dessus.

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La carte électronique de Bleuette : Shield Bleuette

Pour ceux qui aurait raté les épisodes précédents, Bleuette est un robot hexapode (3 paires de pattes) entièrement libre (logiciel, plan, etc...) réalisable avec une imprimante 3D ou dans une moindre mesure et de la patience en découpant les pièces dans du Plexiglas.

Concernant la carte fille, je viens d'arriver au bout de son routage et je vais lancer sa fabrication d'ici peu, les caractéristiques de cette carte sont les suivantes :

  • Génération de la tension de fonctionnement pour l'Arduino
  • Pilotage des 12 servos de pattes + 2 supplémentaires
  • Contrôle de la tension de la batterie
  • Surveillance du courant consommé par les servos

Voici le schéma de principe (cliquez pour agrandir) :
Schéma de principe de Bleuette

Et le PCB (cliquez pour agrandir) :
PCB de Bleuette

Tous les documents nécessaires à sa fabrication sont sur GitHub par ici https://github.com/hugokernel/Bleuette.

Concernant la mécanique, c'est presque prêt, encore quelques pièces à imprimer et je pourrai passer à l'assemblage final !

Avancée de l'hexapode Bleuette

Voici un billet pour vous tenir informé des évolutions de Bleuette.

Les supports de pattes

Liste des modifications :

  1. Simplification du design des support de pattes, ils sont maintenant symétriques permettant d'avoir les même supports à gauche ou à droite du robot, cela à impliqué de devoir faire une seconde fente pour laisser passer le bras permettant de bouger la patte via un servo et de faire en sorte de pouvoir changer le guignol qui permet à la patte de tourner.
  2. L'avantage est que cela permettra aussi de changer le guignol si il casse ou encore de pouvoir faire des essais de longueur beaucoup plus facilement.
  3. Pour finir, les supports de servos ont été légèrement modifiés.

Vue de l'ancienne et de la nouvelle version :
Vue de comparaison entre l'ancienne version à gauche et la nouvelle à droite, voir texte pour les différences

Comparaison vue du dessous :
Comparaison vue de dessous

Vue d'un guignol, on aperçoit à droite la queue d'aronde qui permet de le glisser sous le support de servo afin de le bloquer :
Le guignol qui vient s'emboiter sous le support de servo

Le support de pattes monté avec le support de servo et le guignol :
Support de servo entièrement monté.

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Queues d'aronde paramétriques avec OpenSCAD

Une queue d'aronde est un type de liaison mécanique entre deux pièces. Une queue d'aronde se compose d'un tenon en forme de trapèze dans l'une des pièces, et d'une rainure de même forme dans la seconde pièce. Wikipédia

Pour les besoins de Bleuette, j'ai développé une librairie OpenSCAD permettant de découper des pièces avec une forme en queue d'aronde (dovetail en anglais).

Petite note sur OpenSCAD : la première fois que je suis allé sur le site OpenSCAD, j'ai pris peur et j'ai fui lamentablement, depuis, j'utilise ce logiciel presque tous les jours : Ne vous fiez pas à son site plutôt austère et ses exemples complexes, contentez-vous de le téléchargez, même pas besoin de l'installer, il s'agit d'un simple binaire, lancez le et vous voilà prêt à créer des formes géométriques (ex: cube(size = [10, 10, 10]);) : c'est vraiment un logiciel / langage simple d'utilisation.

Revenons à nos queues d'aronde, prenons l'exemple d'un cube que nous voudrions couper en 2 parties :

dim = [20, 60, 5];
cube(size = dim, center = true);

Les dimensions du cube sont mises volontairement dans la variable dim, vous comprendrez plus loin la raison.

Cube

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