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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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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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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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