DFR : Capteur de mouvement 3D SEN0202

Mise à jour le 14/01/2018 – Rubrique traitant du  capteur de mouvement 3D SEN0202 , il  permet la détection de mouvements et la reconnaissance de gestes (gauche, droite, haut, bas, mouvement horaire et anti-horaire, etc).

Capteur de mouvement 3D SEN0202 - RedOhm

Capteur de mouvement 3D SEN0202

 

Sommaire :

  • Description du capteur de mouvement 3D SEN0202
  • Schéma de principe du capteur de mouvement 
  • Principe de fonctionnement du Capteur de gestes
  • Exemple de programme 
    • Le pilotage d’une tourelle 3 axes .
      • Explication des 2 types de schéma de câblage
      • Schéma de cablage de la tourelle 3 axes avec un régulateur 7806
      • Schéma de cablage de la tourelle 3 axes avec un régulateur 7805 avec insertion d’une diode dans le circuit de retour à la masse .
      • Programme pour le pilotage de la tourelle.
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 Description capteur de mouvement

Ce module DFRobot permet la détection de mouvements et la reconnaissance de gestes (gauche, droite, haut, bas, mouvement horaire et anti-horaire, etc). Il est basé sur le MGC3130 et utilise la technologie GestIC de Microchip.Ce module communique avec une carte Arduino ou compatible via une interface I2C. 

Caractéristiques et spécificités

  • Alimentation: 3,3 à 5 Vcc
  • Interface: I2C (adresse: 0x42)
  • ​Distance de détection de mouvement: 5 cm
  • Distance de détection inductif: 10 cm
  • Résolution: 150 dpi
  • Dimensions: 72 x 54 mm
  • Température de service: -20 à 85 °C
  • Référence DFRobot: SEN0202
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Schéma de principe du capteur de mouvement 

Schéma de principe pour le capteur de mouvement 3D SEN0202 - RedOhm

Schéma de principe pour le capteur de mouvement 3D SEN0202

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Principe de fonctionnement du Capteur de mouvement

 

Le GestIC de Microchip  est une technologie de capteur 3D qui utilise un champ électrique (champ E) pour la détection de proximité avancée. Il permet la réalisation de nouvelles applications d’interface utilisateur par détection, il vous donne le suivi et la  classification des gestes de la main d’un utilisateur dans l’espace.

Les champs électromagnétiques sont générés par des charges électriques et se propagent en trois dimensions autour de la surface, transportant la charge électrique.

L’application de tensions continues (CC) à une électrode entraîne un champ électrique constant. Appliquer des tensions alternatives (AC) il fait donc  varier les charges au fil du temps et donc, le champ. Lorsque la charge varie d’une façon sinusoïdale avec la fréquence f, l’onde électromagnétique résultante est caractérisée par la longueur d’onde λ = c / f. Dans les cas où la longueur d’onde est beaucoup plus grande que la géométrie de l’électrode, la composante magnétique est pratiquement nulle et aucune propagation d’onde n’a lieu. Le résultat est un champ électrique quasi-statique qui peut être utilisé pour détecter des objets conducteurs tels que le corps humain.

La technologie GestIC de Microchip utilise des fréquences de transmission (Tx) de l’ordre de 100 kHz, ce qui correspond à une longueur d’onde d’environ trois kilomètres. Avec des géométries d’électrodes généralement inférieures à 14 x 14 centimètres, cette longueur d’onde est beaucoup plus grande en comparaison. Les systèmes GESTIC fonctionnent donc sans propagation d’onde.

Si la main ou le doigt d’une personne fait intrusion dans le champ électrique, le champ devient déformé. Les lignes de champ sont attirées sur la main en raison de la conductivité du corps humain lui-même shunté à la terre. Le champ électrique tridimensionnel diminue localement. La technologie GestIC de Microchip utilise un nombre minimal de quatre électrodes de réception (Rx) pour détecter les variations du champ E à différentes positions afin de mesurer l’origine de la distorsion du champ électrique à partir des signaux variables reçus. Les informations sont utilisées pour calculer la position, suivre les mouvements (MGC3130) et classer les mouvements (gestes, MGC3X30).

La figure 1 et la figure 2 montrent l’influence d’un corps mis à la terre sur le champ électrique. La proximité du corps provoque une compression des lignes équipotentielles et fait passer les niveaux de signal d’électrode Rx à un potentiel inférieur qui est mesuré.

Figure 1 :

figure 2 :

figure 2 :

A savoir :

• Le capteur n’est pas affecté par des influences ambiantes telles que la lumière ou le son, qui ont un impact négatif sur la plupart des autres technologies 3D

 

Information d’aprés la fiche technique du document suivant :  Fiche technique MGC3130

 

 

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Exemple de programme 

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Le pilotage d’une tourelle 3 axes

Explication du schéma de câblage :

  • Ce montage est alimenté en 12 V continu, prévoyez tout de même une alimentation capable de fournir au moins 1 A qui est dû surtout à la consommation des servomoteurs.
  • Nous pouvons observer le branchement du capteur sur la carte Arduino .Ce capteur possède cinq fils. 2 fils d’alimentations, un appelé GND pour le 0 volt et un nommé Vcc pour le 5 V, ensuite nous avons 2 fils de communication SCL appeler aussi ligne d’horloge de synchronisation bidirectionnelle et le fil SDA (Serial Data Line)  ligne de données bidirectionnelles. Ces deux fils, avec la masse, forment le réseau de communication I2c.
  • Enfin, nous avons la borne D qui est reliée à l’entrée 7 de la carte Arduino. Cette patte nous avertie si le capteur de gestes est disponible. ( numéro 10-15 ).
  • Un élément important sur ce montage d’ailleurs comme tous les montages électroniques, c’est la masse commune à tous les équipements. Sur le schéma, vous pouvez remarquer que le capteur de gestes est relié à la masse de la carte Arduino, la masse de l’ensemble des servomoteurs est reliée aussi à la même référence d’ailleurs, pour vérifier que l’ensemble est bien commun, les fils 10–00 sont communs à tous les ensembles.

  • Sur le folio, vous avez pu remarquer qu’il y a un petit carré nommé régulateur de tensions. Ce petit composant électronique est là pour nous fournir une tension fixe et régulée pour des circuits électroniques. Il faut savoir qu’il existe deux familles, une  pour les régulateurs positifs et une  pour les régulateurs négatifs. Dans notre cas, nous avons opté pour un régulateur avec une entrée et une sortie positive. Les régulateurs peuvent se présenter avec différents types de boîtiers. Dans notre montage,nous avons choisi un boîtier type T0 220.

  • Il faut savoir aussi pour qu’un régulateur fonctionne dans de bonnes conditions, il lui faut une tension en entrée supérieure a la tension de sortie de minimum de 2.5 V.

Formule pour la valeur de la tension d'entrée - RedOhm

Formule pour la valeur de la tension d’entrée

 

  • À ne pas oublier, sur le régulateur, lors du câblage de l’ensemble, monter un radiateur pour évacuer la chaleur du composant.
Exemple de radiateurs pour boitier TO220

Dissipateur de chaleur 18K/W, 25 x 16 x 11mm - RedOhm

Dissipateur de chaleur 18K/W, 25 x 16 x 11mm

 

Dissipateur de chaleur, montage Vissé, pour A-220 6K/W, 50 x 32 x 20mm

Dissipateur de chaleur, montage Vissé, pour A-220 6K/W, 50 x 32 x 20mm

 
 
   
  • Important : La puissance dissipée par le régulateur Pd est égale à la différence de tension entre son entrée et sa sortie, multipliée par le courant de sortie . ( en tenir compte pour le choix du radiateur )

Formule pour le calcul de la puissance dissipée par le régulateur ( pour une température ambiante de 35°C )

 

  • A savoir un servomoteur de type Hitec réference HS-645MG consomme en fonctionnement à vide 450 mA . La tourelle possede 3 servomoteurs de ce type 
Servomoteur Hitec HS645MG

Servomoteur Hitec HS645MG

 

  • Voyons l’alimentation des servomoteurs. Comme la carte Arduino ne peut fournir plus de 200 milliampères et que nos servomoteurs ont une consommation bien supérieure. nous devons donc créer une alimentation distincte de l’alimentation de la carte contrôleur. Sur le folio 010, nous avons utilisé un régulateur 78 06 qui nous permet d’avoir la tension maximale pour les servomoteurs soit 6 V (Ce qui nous permet d’avoir le couple maximal du servomoteur donné par le constructeur) .Vous noterez que ce type de régulateur nécessite la présence d’un condensateur de 0.1 microfarad placé au plus près et en parallèle sur ses fils entrées et de sorties. Sans cela, le régulateur a tendance à se transformer en oscillateur.
  • Nous avons sur le folio 010B créé une variante pour le régulateur. Si vous aviez des problèmes pour vous approvisionner en régulateur 78 06  , vous pouvez utiliser un régulateur 78 05 ( tension de sortie 5V ) et pour augmenter la tension de sortie . Il suffit d’insérer dans le circuit de retour à la masse une diode de façon à augmenter la tension de sortie de 0.7 V .Nous obtiendrons donc une tension de 5.7 V à la sortie du régulateur  , et oui, il nous manque 0.3V mais là ce n’est pas très grave . La diode à utiliser peut-être du type 1N4001 ou équivalente (1n4002, 1n4007 etc.)
  • Sur le folio 010c, l’alimentation des servomoteurs est assurée par deux régulateurs montés en parallèle, ce qui va nous permettre d’augmenter le courant de sortie. Il faut quand même s’assurer que les régulateurs possèdent les mêmes références pour ce type de montage

 

 

Schéma de cablage de la tourelle 3 axes

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Schéma de cablage de la tourelle 3 axes.Version avec un régulateur 5V

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Schéma de cablage de la tourelle 3 axes . Avec en application comment augmenter  le courant de sortie avec plusieurs régulateurs en paralléle pour l’alimentation des servomoteurs 

A savoir : 

  • Pourquoi mettre des régulateurs en parallèles ?
  • Simplement pour augmenter le courant de sortie.
  • Comment calculer notre courant de sortie de notre montage ?
  • Donc I_sortie = Nombre_de_régulateur * I_max soit 9A
  • Le courant est-il identique dans chaque régulateur ?
  • Il n’y a aucune importance que le courant de sortie se repartisse de façon identique dans chaque régulateur. Chaque régulateur va s’autoréguler.


 

 

Programme du pilotage de la tourelle 3 axes 

 

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