{"id":1330,"date":"2024-01-16T13:12:19","date_gmt":"2024-01-16T12:12:19","guid":{"rendered":"http:\/\/labopothier.com\/?p=1330"},"modified":"2024-11-12T15:45:21","modified_gmt":"2024-11-12T14:45:21","slug":"activite-arduino-quelques-systemes-autonomes-avec-carte-sd-et-alimentation-externe","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/labopothier.com\/index.php\/2024\/01\/16\/activite-arduino-quelques-systemes-autonomes-avec-carte-sd-et-alimentation-externe\/","title":{"rendered":"ACTIVIT\u00c9 ARDUINO : Quelques syst\u00e8mes \u00ab\u00a0autonomes\u00a0\u00bb avec carte SD et alimentation externe"},"content":{"rendered":"\n

Objectif<\/strong> : R\u00e9ussir \u00e0 faire des acquisitions sans liaison avec un ordinateur. Cela peut \u00eatre utile dans certaines exp\u00e9riences, par exemple dans une enceinte ferm\u00e9e pour mesure de pression, ou \u00e0 l’ext\u00e9rieur pour des mesures d’acc\u00e9l\u00e9ration sur une raquette de tennis, ou pour des mesures de force sur une p\u00e9dale de v\u00e9lo …<\/p>\n\n\n\n

1. Shield carte SD pour Arduino<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
\n
\n

Le shield carte SD est une carte d’interface compatible Arduino permettant d’\u00e9crire les donn\u00e9es directement sur une carte SD. <\/p>\n\n\n\n

Il suffit de connecter ce shield directement sur la carte Arduino.<\/p>\n\n\n\n

Shield carte SD pour Arduino TRU COMPONENTS<\/a><\/p>\n<\/div>

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n
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\n

2. Choix de l’alimentation<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Il y a plusieurs possibilit\u00e9s d’alimenter l’ensemble Carte Arduino\/Shield carte SD<\/strong> si on veut se passer de liaison avec l’ordinateur.<\/p>\n\n\n\n

a. Bloc d’alimentation secteur<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
\n

Si les conditions de l’exp\u00e9rience permettent de brancher le syst\u00e8me sur le secteur, il est possible d’utiliser un adaptateur secteur 9 ou 12 V.<\/p>\n\n\n\n

Cet adaptateur se connecte sur la prise femelle jack DC 2,1 mm de la carte Arduino.<\/p>\n<\/div>

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Le connecteur du bloc doit \u00eatre un jack 2,1×5,5 mm, avec polarit\u00e9 positive<\/strong> au centre :<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

L’alimentation doit \u00eatre suffisamment puissante, il serait confortable de choisir un adaptateur avec un courant maximal de 1 A \u00e0 2 A.<\/p>\n\n\n\n

Quelques exemples d’adaptateurs dans le commerce :<\/p>\n\n\n\n

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Bloc d’alimentation Conrad<\/a><\/p>\n<\/div>

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n
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Bloc d’alimentation Amazon<\/a><\/p>\n<\/div>

\"\"<\/figure><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

b. Pile 9V<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

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Pour avoir un syst\u00e8me compl\u00e8tement autonome. on peut utiliser une pile 9V. <\/p>\n\n\n\n

Pour connecter cette pile au connecteur DC 9 2,1 mm de la carte Arduino, voici un exemple de support de pile :<\/p>\n\n\n\n

Support de pile 9 V pour carte Arduino disponible sur Conrad<\/a><\/p>\n<\/div>

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

c. Batterie LiPo<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
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Une autre option pour avoir un syst\u00e8me compl\u00e8tement autonome est d’utiliser une batterie LiPo .<\/p>\n\n\n\n

Batterie LiPo disponible sur Conrad <\/a><\/p>\n<\/div>

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>
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Il faut relier respectivement les fils rouge et noir \u00e0 l\u2019Arduino sur les broches VIN <\/strong>et GND <\/strong>:<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

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Attention\u00a0: <\/strong><\/p>\nBien v\u00e9rifier le branchement \u00e0 plusieurs reprises avant de mettre sous tension. Il faut relier le fil + \u00e0 la borne VIN <\/strong>et le fil \u2013 \u00e0 une des broches GND<\/strong>.
Une erreur de branchement est fatale (j’en suis \u00e0 une bonne demi douzaine de cartes Arduino HS \u00e0 cause de trop de pr\u00e9cipitation !).
La solution id\u00e9ale serait d’associer une diode au fil rouge (voir sch\u00e9ma ci-dessus)<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n

3. Programme Arduino<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Pour communiquer avec la carte SD, nous allons utiliser la biblioth\u00e8que SD<\/strong>. Pour plus d’informations, cliquer sur sur ce lien<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Proc\u00e9dure d’installation des biblioth\u00e8ques :<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Dans l\u2019application Arduino, \u00e0 partir du menu [Croquis][Inclure une biblioth\u00e8que][G\u00e9rer les biblioth\u00e8ques]<\/strong>, rechercher et installer la biblioth\u00e8que \u00abSD<\/strong> \u00bb<\/p>\n\n\n\n

Code type \u00e0 t\u00e9l\u00e9verser:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Voici le code de base \u00e0 t\u00e9l\u00e9verser pour une acquisition sur A0. Il peut \u00eatre utile d’appuyer sur le bouton reset de la carte Arduino pour lancer l’acquisition. Des donn\u00e9es devraient appara\u00eetre sur la carte SD. <\/p>\n\n\n\n

Pour lancer une nouvelle acquisition, il faudrait effacer les donn\u00e9es du fichier cr\u00e9\u00e9 ou simplement supprimer le fichier de la carte SD (directement sur l’ordinateur \u00e0 la lecture de la carte SD). Une fois l’acquisition relanc\u00e9e, le fichier appara\u00eetra \u00e0 nouveau avec de nouvelles donn\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ Programme d'Arduino avec carte SD\n\n#include <SPI.h>\n#include <SD.h>\n\n\n\n\/\/D\u00e9finition des broches analogiques utilis\u00e9es par le capteur.\n\n#define _NUMER0_BROCHE_ANALOGIQUE A0          \/\/Broche analogique utilis\u00e9e pour mesure entr\u00e9e analogique A0\nlong temps;\n\nFile fichierSD;\n\n\/\/============================================================================================\n\/\/ Proc\u00e9dure d'initialisation des p\u00e9riph\u00e9riques\n\/\/==================================================================================================\nvoid setup() {\n\n  \/\/ Initialisation de la communication s\u00e9rie avec le terminal \u00e0 9600 baud.\n\/\/  Serial.begin(9600);\n  SD.begin(10);\n\/\/  \/\/  Initialisation de la carte SD\n    if(!SD.begin(10)) {\n    return;\n    }\n  \n}\n\n\n\n\/\/==================================================================================================\n\/\/ Boucle principale Arduino.\n\/\/==================================================================================================\nvoid loop() {\n  fichierSD = SD.open(\"fichier.txt\", FILE_WRITE);\n  temps= millis();\n\n\n  \/\/ Lecture de la valeur du capteur sur l'entree analogique. \n  \/\/ La valeur mesur\u00e9e par le Convertisseur Analogique Num\u00e9rique prend pour valeur 0 pour une tension de 0V et 1023 pour une tension de 5V.\n  int valeurNumerique = analogRead(_NUMER0_BROCHE_ANALOGIQUE);\n \n  \n  \/\/Affichage des r\u00e9sultats\n   \n    if(fichierSD) {\n    \n   \/\/Ecriture\n      fichierSD.print(temps);\n  \n    fichierSD.print(\"\\t\");\n    fichierSD.print(valeurNumerique );\n    fichierSD.println(\"\"); \n\n    fichierSD.close();\n  }\n\n\n   \n \n  \n  delay(1000);                      \/\/ D\u00e9lai en ms d'1s pour faciliter la visualisation.\n}<\/code><\/pre>\n\n\n\n
\n
Note : <\/strong><\/p>\nIl peut arriver qu’aucune donn\u00e9e n’apparaisse sur la carte SD quand la source d’alimentation manque de puissance. 
Bien tester \u00e0 l’avance l’efficacit\u00e9 de la pile\/batterie en lan\u00e7ant une acquisition test.<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n
3. Applications<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
Ci-dessous quelques exemples d’acquisition avec syst\u00e8mes autonomes sans liaison s\u00e9rie avec l’ordinateur<\/p>\n\n\n\n
a. Mesure de force<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
Pour plus de pr\u00e9cisions sur la mesure de force, vous pouvez consulter cet article<\/a><\/p>\n\n\n\n
Code Arduino \u00e0 t\u00e9l\u00e9verser:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
#include \"HX711.h\"\n#include <SPI.h>\n#include <SD.h>\n#include <Wire.h>\n HX711 capteur;\n int DAT = 3;\n int CLK = 2;\n long valeur;\n float valeur2;\n \nlong temps;\nFile fichierSD;\n\n void setup() {\n\/\/  pinMode(8,OUTPUT);\n \/\/  digitalWrite(8,HIGH); \/\/ si on veut cr\u00e9er une alimentation 5V sur la broche 8 de la carte Arduino, pour la broche VDD de l'amplificateur\n   capteur.begin(DAT, CLK);\n\n   capteur.tare();\n   delay(1000);\n   \/\/  Initialisation de la carte SD\n    if(!SD.begin(10)) {\n\n    return;\n    }\n    \n }\n void loop() {\n   fichierSD = SD.open(\"force.txt\", FILE_WRITE);\n \n   temps = millis();\n   valeur = capteur.get_value();\n   valeur2 = 0.00234*valeur -0.328 ;\n\n\n    if(fichierSD) {\n\n   \/\/Ecriture\n      fichierSD.print(temps);\n  \n    fichierSD.print(\"\\t\");\n    fichierSD.print(valeur2);\n    fichierSD.println(\"\"); \n\n    fichierSD.close();\n  }\n   delay(50);\n }<\/code><\/pre>\n\n\n\n
b. Mesure de pression<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
Pour plus de pr\u00e9cisions sur la mesure de pression, vous pouvez consulter cet article<\/a><\/p>\n\n\n\n
Code Arduino \u00e0 t\u00e9l\u00e9verser:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
\/\/ Programme d'utilisation du capteur de pression avec Arduino avec carte SD\n\n#include <SPI.h>\n#include <SD.h>\n\n\n\n\/\/D\u00e9finition des broches analogiques utilis\u00e9es par le capteur.\n\n#define _NUMER0_BROCHE_ANALOGIQUE A0          \/\/Broche analogique utilis\u00e9e par le capteur pression.\nlong temps;\n\nFile fichierSD;\n\/\/==================================================================================================\n\/\/ Convertit la valeur num\u00e9rique en une valeur de tension.\n\/\/ Le Convertisseur Analogique Num\u00e9rique converti la tension sur 10bits.  \n\/\/ Pour une tension de 0V la valeur num\u00e9rique est 0.\n\/\/ Pour une tension de 5V la valeur num\u00e9rique est 1023.  \n\/\/==================================================================================================\nfloat ConvertiValeurMesureAnalogiqueEnTension(int _valeurNumerique)\n{\n\/\/ La fonction de conversion valeur num\u00e9rique\/tension est de la forme tension = a * valeurNumerique. \nconst int   _VALEUR_NUMERIQUE_MIN= 0;\nconst float _VALEUR_TENSION_MIN  = 0.0;\nconst int   _VALEUR_NUMERIQUE_MAX= 1023;   \/\/ convertisseur 10bits \nconst float _VALEUR_TENSION_MAX  = 5.0;\n  \/\/calcul du coefficient directeur\n  float a = (_VALEUR_TENSION_MAX-_VALEUR_TENSION_MIN)\/(_VALEUR_NUMERIQUE_MAX-_VALEUR_NUMERIQUE_MIN);\n  \/\/calcul de la tension\n  float tension_V= a * _valeurNumerique; \n  return(tension_V);\n}\n\n\n\n\n\n\/\/==================================================================================================\n\/\/ Proc\u00e9dure d'initialisation des p\u00e9riph\u00e9riques\n\/\/==================================================================================================\nvoid setup() {\n\n\n  \/\/  Initialisation de la carte SD\n    if(!SD.begin(10)) {\n    return;\n    }\n  \n}\n\n\n\n\/\/==================================================================================================\n\/\/ Convertit la valeur de tension en une valeur de pression.\n\/\/ On mesure une tension de 0,2V pour une pression de  150hPa (un \u00e9talonnage du capteur montre que la tension de 0,2 V donn\u00e9e par le constructeur pour 15 kPa peut varier l\u00e9g\u00e8rement ! On a choisi ici 0,27 )\n\/\/ On mesure une tension de 4,7V pour une pression de 7000hPa.  \n\/\/==================================================================================================\nfloat ConvertiTensionEnPression(float _tension)\n{\n\/\/ La fonction de conversion tension vers pression est de la forme pression = a * tension +b.  \nconst float _VALEUR_PRESSION_MIN= 150.0;\nconst float _VALEUR_TENSION_MIN = 0.27;\nconst float _VALEUR_PRESSION_MAX= 7000.0; \/\/  \nconst float _VALEUR_TENSION_MAX = 4.7;\n  \/\/ calcul du coefficient directeur\n  float a = (_VALEUR_PRESSION_MAX-_VALEUR_PRESSION_MIN)\/(_VALEUR_TENSION_MAX-_VALEUR_TENSION_MIN);\n  \/\/ calcul du coefficient d\u00e9calage \u00e0 l'origine.\n  float b = _VALEUR_PRESSION_MAX - a * _VALEUR_TENSION_MAX;\n  \/\/calcul de la pression\n  float pression_Pa= (a * _tension) + b; \/\/ Pression en hecto Pascal.\n  pression_Pa = pression_Pa * 100;       \/\/ Pression en Pascal\n  return(pression_Pa);\n}\n\n\/\/==================================================================================================\n\/\/ Boucle principale Arduino.\n\/\/==================================================================================================\nvoid loop() {\n  temps= millis();\n\n\n  \/\/ Lecture de la valeur du capteur sur l'entree analogique. \n  \/\/ La valeur mesur\u00e9e par le Convertisseur Analogique Num\u00e9rique prend pour valeur 0 pour une tension de 0V et 1023 pour une tension de 5V.\n  int valeurNumerique = analogRead(_NUMER0_BROCHE_ANALOGIQUE);\n\n  float tension_P_V   = ConvertiValeurMesureAnalogiqueEnTension(valeurNumerique);\n\n  float pression_Pa = ConvertiTensionEnPression(tension_P_V);\n  \n  \/\/Affichage des r\u00e9sultats\n   fichierSD = SD.open(\"pression.txt\", FILE_WRITE);\n    if(fichierSD) {\n  \n   \/\/Ecriture\n     fichierSD.print(temps);\n  \n    fichierSD.print(\"\\t\");\n    fichierSD.print(pression_Pa);\n    fichierSD.println(\"\"); \n\n    fichierSD.close();\n  }\n\n   \n\n   \n \n  \n  delay(1000);                      \/\/ D\u00e9lai en ms d'1s pour faciliter la visualisation.\n}<\/code><\/pre>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
c. Mesure d’acc\u00e9l\u00e9ration<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n
Pour plus de pr\u00e9cisions sur la  mesure d’acc\u00e9l\u00e9ration, vous pouvez consulter cet article<\/a><\/p>\n\n\n\n
Code Arduino \u00e0 t\u00e9l\u00e9verser:<\/strong><\/p>\n\n\n\n
#include <SPI.h>\n#include <SD.h>\n#include \"Wire.h\"  \/\/ Arduino Wire library\n#include \"I2Cdev.h\"  \/\/biblioth\u00e8que I2Cdev \u00e0 installer\n#include \"MPU6050.h\" \/\/biblioth\u00e8que MPU6050 \u00e0 installer\n\/\/ AD0 low = 0x68 (default for InvenSense evaluation board)\n\/\/ AD0 high = 0x69\n\nMPU6050 accelgyro;\nlong temps;\nint16_t ax, ay, az;  \/\/mesures brutes\nint16_t gx, gy, gz;\nFile fichierSD;\n\n    \nvoid setup() {\n  Wire.begin();  \/\/ bus I2C\n\n\n\n\/\/  Initialisation de la carte SD\n    if(!SD.begin(10)) {\n    return;\n    }\n    \n  accelgyro.initialize();  \/\/ initialize device\n  temps = millis();\n\n}\n     \nvoid loop() {\n  temps = millis();\n  accelgyro.getAcceleration(&ax, &ay, &az);\n\n\n   fichierSD = SD.open(\"acc.txt\", FILE_WRITE);\n \n\n        \/\/Test pour \u00e9criture\n   if(fichierSD) {\n\n   \/\/Ecriture\n   fichierSD.print(temps);\n   fichierSD.print(\"\\t\");\n   fichierSD.println(ax);\n   fichierSD.close();\n  }\n\n  \n  \n}<\/code><\/pre>\n\n\n\n
Changer de gamme pour de plus grandes acc\u00e9l\u00e9rations<\/strong><\/h4>\n\n\n\n
En cas d’exp\u00e9riences avec des mouvements rapdes comme pour des chocs, il est n\u00e9cessaire de mesurer des valeurs d’acc\u00e9l\u00e9ration plus \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n
Pour travailler sur une gamme -16g\/+16g (au lieu de -2g\/+2g), il suffit de rajouter une ligne de code dans le setup du programme Arduino :<\/p>\n\n\n\n
accelgyro.setFullScaleAccelRange(3); \/\/ pour la gamme -16g\/+16g<\/code><\/pre>\n\n\n\n
Voici le code Arduino modifi\u00e9 \u00e0 t\u00e9l\u00e9verser (avec mesure de ax seulement):<\/p>\n\n\n\n
#include <SPI.h>\n#include <SD.h>\n#include \"Wire.h\"  \/\/ Arduino Wire library\n#include \"I2Cdev.h\"  \/\/biblioth\u00e8que I2Cdev \u00e0 installer\n#include \"MPU6050.h\" \/\/biblioth\u00e8que MPU6050 \u00e0 installer\n\/\/ AD0 low = 0x68 (default for InvenSense evaluation board)\n\/\/ AD0 high = 0x69\n\nMPU6050 accelgyro;\nlong temps;\nint16_t ax, ay, az;  \/\/mesures brutes\nint16_t gx, gy, gz;\nFile fichierSD;\n\n    \nvoid setup() {\n  Wire.begin();  \/\/ bus I2C\n\n\n\n\/\/  Initialisation de la carte SD\n    if(!SD.begin(10)) {\n    return;\n    }\n    \n  accelgyro.initialize();  \/\/ initialize device\n accelgyro.setFullScaleAccelRange(3); \/\/ pour la gamme -16g\/+16g\n  temps = millis();\n\n}\n     \nvoid loop() {\n  temps = millis();\n  accelgyro.getAcceleration(&ax, &ay, &az);\n\n\n   fichierSD = SD.open(\"acc.txt\", FILE_WRITE);\n \n\n        \/\/Test pour \u00e9criture\n   if(fichierSD) {\n\n   \/\/Ecriture\n   fichierSD.print(temps);\n   fichierSD.print(\"\\t\");\n   fichierSD.println(ax);\n   fichierSD.close();\n  }\n\n  \n  \n}\n     \n    void loop() {\n      temps = millis();\n      accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);\n\n      Serial.print(temps); \n      Serial.print(\"\\t\");\n      Serial.println(ax);  \n    }<\/code><\/pre>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
d. Mesure avec deux acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tres<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
\n
Acc\u00e9l\u00e9rom\u00e8tre 1 : <\/h4>\n\n\n\n