Détection d’adversaire

I-Fonctionnement globale de la carte

Le robot devait être capable de suivre une ligne mais aussi de laisser la priorité à droite. Cette carte «détection adversaire » permet au robot de réaliser sa seconde fonction fondamentale. Pour réaliser nous sommes partis de schémas existants réalisés par un ancien étudiant de l'IUT. En s' appuyant sur ses schémas nous avons réfléchis à la simplification de la carte détection adversaire. On a d'abord éliminer sur le schéma tout ce qui n'avait pas d'utilité sur notre robot, et ensuite nous sommes partis sur la réalisation de la carte en elle même.
La technologie, que nous avons retenu pour détecter la présence ou non d'un adversaire, est celle des ultrasons, car c'est une technologie qui avait fait ses preuves a l'IUT les années précédentes.

Cette carte se compose de deux grandes parties:
• scrutation et indication de la présence d'un adversaire
• modulation du signal issu du récepteur ultrason

1.Fonctionnement de la carte sur le robot.

a) Avant concours

Il est vrai que la carte détection adversaire fonctionnait parfaitement lorsqu’elle n’était pas connecter à la carte commande (elle-même connectait à la carte détection de ligne). Or cette carte «détection de ligne» parasitait la masse de la carte détection adversaire donc il a fallu augmenter le seuil (RV2) de détection pour ne pas détecter constamment un adversaire.

b) Pendant le concours

Durant le concours, on a rencontré un autre soucis, la bordure de la piste. En effet si on détectait assez loin on avait tendance à la détecter, ce qui engendrait des arrêts intempestifs du robot. On a donc décidé de réduire la distance de détection (R16), mais avec ce nouveau réglage un autre inconvénient est apparu. La distance de détection était devenue trop faible pour que le robot s’arrête avant l’intersection, il s’arrêtait dans le carrefour à chaque fois.
Finalement, en observant les parties des autres concurrents on s’apercevait que le nombre de collisions était restreint, c’est ce qui nous a amené à inhiber la partie détection adversaire pendant le concours.

2.Partie scrutation

Nous avons décidé de regarder s'il y avait un adversaire toutes les 100ms, cela nous semblait suffisant pour notre robot.
A l'aide d'une horloge de fréquence 10Hz (U6:D), nous avons pu synchroniser sur front descendant 3 monostables 74HC4538, qui réalisaient 3 fonctions différentes:

a) U1:A* contrôlait le temps d'émission des ultrasons

Ce temps était de 200us mais ce n'est pas à une fréquence de 10Hz qu'il fonctionne le mieux les ultrasons. Leur meilleur rendement s'effectue aux alentours de 40kHz donc c'est pour cela que l'on fait un «et logique » entre ce temps et une horloge de 40kHz (U6:C) avant de les envoyer sur les émetteurs ultrasons.

b) U1:B* contrôlait le temps d'inhibition de la réponse du récepteur à ultrasons

On a été obliger d'inhiber la réception pendant 1ms(> au temps d'émission) environ car l'émetteur et le récepteur se trouvant tellement proche sur la carte qu'il y avait une réception directe détecté par le récepteur, qui engendrait une présence permanente d'un adversaire

c) U5:A* permettait d'ajuster un temps qui correspondait à la distance jusqu'à laquelle on voulait détecter

Il a fallu déterminer jusqu'à laquelle distance on voulait détecter. On s'est mis d'accord qu'il fallait qu'il s'arrête s'il détectait un adversaire de 15cm à 200cm (réglable grâce à R16), la justification des composants se trouve en partie calcul.
Ensuite à l'aide de portes logiques «et » entre l'inhibition et la réception (signal du récepteur après modulation) puis entre la sortie de cette porte et la sortie de U5:A ceci permet de déclencher un quatrième monostable sur front montant de cette sortie (U2:C). Ce nouveau monostable (U5:B) va permettre de contrôler le temps d'arrêt du robot, ce temps va dépendre de la constante de temps R17.C10. De plus une diode est placée en sortie de ce monostable pour indiquer la présence ou non d'un adversaire.

3.Partie modulation du signal émis par le récepteur

Cette partie est placée sur la seconde feuille du schéma structurel.
Le signal reçu est une sinusoïde de 10 mV environ donc il a fallu le moduler. Pour cela on réalise un filtre passe-haut puis une amplification avec un ajout d'une composante continu, cette fonction est réaliser deux fois consécutivement à cause des TL082 qui ne peuvent pas travailler au-dessus de 3 Mhz (justification partie calculs).
Ensuite:

• on élimine la composante continue avec C7,R22.
• on conserve la composante positive avec D2,C8.
• on lisse le signal avec C8,R15.

Après il suffit de comparer ce nouveau signal à un seuil préalablement déterminer à l'aide d'un potentiomètre (RV2) mis en entrée du comparateur. Finalement cette sortie est réinjecté sur la porte & U2:B* qui mène à ce qu'on a vu ci-dessus.
Cette carte est plus facilement compréhensible à l'aide de chronogrammes qui sont représentés sur la page suivante.

II-Calcul des composants :

1.Création des fréquences d’horloges

Nous avions donc décidé de vérifier la présence d’un adversaire toutes les 100 ms soit à une fréquence de 10Hz il a donc fallu créer cette fréquence à partir d’un 4093.

a)Pour l’horloge de 10 Hz :

b)Pour l’horloge de 40Hz :

2.Calcul des constantes des 4 mono stables

a)Durée d’émission des U.S désirée T = 200us

Or T = R*C de la même façon que précédemment on fixe le condensateur :

b)Durée d’inhibition désirée T= 300us > 200us

Même démarche. On en déduit :

c)Temps d’arrêt du robot 300 ms

Même démarche. On en déduit :

d)Temps correspondant à la distance de détection

On désire détecter de 15 cm à 200 cm.

La constante de temps varie entre 1 à 12 ms

3.Justification du pont de transistor

On a voulu mettre 2 transistors Q1 et Q2 , même si avec un seul les ultrasons auraient fonctionné. Ceci est du au fait que l’on travaille en mono tension (+12V ; 0V ). Or avec ce pont de transistor la gamme de tension va s’étendre de ( 12V ; -12V ).

4.Justification des résistances R20 et R21

Pour Q1 et Q2 :

5.Justification de la double amplification

Le signal reçu du récepteur a une amplitude de mV. On désire l’amplifier 600 fois or le gain = amplification * bande passante = 24 MHz.
Mais le TC082 chute en tension à partir de 3MHz donc il faut amplifier en 2 fois.