1. Conception et Ralisation des interfaces de puissance et Gestion de lalimentation dun micro-droneEncadr Par:Ralis Par:M. ELWARRAKINIDBELKACEM Mouhcine UWASEKURU Gisa Jean De Dieu 05/03/20141

2. PlanChapitre I: Gestion de lalimentation 1-Dimensionnement de la batterie 2-Puissance consomme 3-Choix du PIC16F877A 4-Choix de Rgulateurs 5-Programmation et Configuration de lADC 6-Programmation et Configuration du LCD 7-Montage de la simulation finale et solution retenue 8-Algorithme du programme du PIC 9-Diffrentes situation rencontres lors de la simulation05/03/20142 3. Plan Chapitre II: Interface de puissance entre le calculateur de bord et les moteurs lectriques 1-Principe 2-Types De Hacheur 3-Fonctionnement Du Moteur en Quatre Quadrants 4-La Carte De Puissance 5-Etage De Puissance 6-Montage Complet De La Partie De Puissance 7-SimulationChapitre III: Ralisation Conclusion 05/03/20143 4. Chapitre I: Gestion de lalimentation 1-Dimensionnement de la batterie : a-Technologie utilise: Lors de la conception de notre projet nous avons choisi de travailler avec la technologie du Nickelhydrure mtallique ou NiMH qui reprsente un type daccumulateur lectrique rechargeable utilisant lhydrure mtallique.05/03/20144 5. Chapitre I: Gestion de lalimentation b-la charge: Diffrentes caractristiques des chargeurs :Temps de charge (rapide t < 1 h, normal 14 h ou combin). Dtection de fin de charge par (v/t) < 0, ou par le point d'inflexion (v/t) = 0 (valable uniquement pour les charges rapides). Surveillance de la temprature de l'accumulateur. Temporisation de scurit. Dtection des accumulateurs dfectueux. Cycle de dcharge puis de charge.05/03/20145 6. Chapitre I: Gestion de lalimentation c-Points forts du NiMH: Contient beaucoup plus d'nergie que le nickelcadmium Peu sensible l'effet mmoire Simple stocker et transporter Ne contient pas de cadmium (lment toxique)05/03/20146 7. Chapitre I: Gestion de lalimentation d-Tension de la Batterie: On sait que La tension nominale dun lment NiMH est de 1,2V. On en dduit que cette batterie doit tre constitue de 8 lments de NiMH. donc La tension nominale de la batterie est :Un=8*1,2=9,6V05/03/20147 8. Chapitre I: Gestion de lalimentation e-Courant nominal: Daprs la plaque signaltique de la batterie utilise on peut voir que le courant Nominal est : In = 1350mANotre quadri rotor est constitue de 5 lments principaux: 4 moteurs lectriques (mcc) Autres composants (microcontrleurs, capteurs, rcepteurs)05/03/20148 9. Chapitre I: Gestion de lalimentation 2-Puissance Consomme : les puissances maximales consommes par chaque quipement du micro drone savoir quon va utiliser 4 batteries en parallle ce qui veut dire que la tension nominale reste la mme : Un=9.6V Alors que le courant nominal rsultant sera gal bien videmment : In = 4*1.35 = 5.4 A On en dduit : Puissances absorbes par les moteurs= (5V.1A).4=20WPuissances absorbes par les autres quipements =1.4A.5V=7W 05/03/20149 10. Chapitre I: Gestion de lalimentation3-Choix du PIC16F877A: Dans notre projet nous avons choisi de travailler avec le PIC16F877A cest un type de microcontrleur de la srie Midrange , qui se prte particulirement bien la programmation en C. Les avantages de ce pic sont: mmoire programme de taille suffisante (8K) nombreux priphriques intgrs frquence de fonctionnement jusqu 20 MHz05/03/201410 11. Chapitre I: Gestion de lalimentation05/03/201411 12. Chapitre I: Gestion de lalimentation 4-Choix de Rgulateurs: Puisque la tension de fonctionnement du PIC, selon la fiche technique varie entre 2 5V, il faut choisir un rgulateur qui va adapter la tension de la batterie celle quon ne peut pas dpasser aux bornes du microcontrleur. Dans notre cas on va essayer de travailler avec le LM317S pour avoir une tension variable en agissant seulement sur les valeurs des rsistances pour choisir la tension dsire.05/03/201412 13. Chapitre I: Gestion de lalimentation 4-Choix de Rgulateurs:Lobjectif de notre projet cest la dtection des diffrents niveaux de fonctionnement de la batterie. Pour se faire on va tablir un programme en langage C qui permet de calculer pour nimporte quelle valeur de la tension applique lentre, sa puissance correspondante tout en faisant limage en courant de cette tension qui vient de lalimentation et lafficher sur un Afficheur LCD. Pour raliser cette solution, le PIC16F877 permettra de contrler la tension et le courant de la batterie travers le convertisseur analogique numrique interne du PIC (ADC).05/03/201413 14. Chapitre I: Gestion de lalimentationCette solution est tablie sur 3 tapes :05/03/201414 15. Chapitre I: Gestion de lalimentation 5-Programmation et Configuration de lADC: Pour programmer lADC , il est ncessaire de passer par les 5 tapes suivantes(A, B, C, D, E ):05/03/201415 16. Chapitre I: Gestion de lalimentation 6-Programmation et Configuration du LCD: Pour visualiser un caractre, il suffit de le positionner sur le bus de donnes (cod en ASCII), de mettre RS au niveau haut (caractre), R/W au niveau bas (criture), et de provoquer un front descendant sur l'entre de validation de l'afficheur (E). Aprs chaque action sur l'afficheur, il faut vrifier que celui-ci est en mesure de traiter l'information suivante. Pour cela il faut aller lire l'adresse de la position du curseur (RS=0, R/W=1) et tester l'indicateur flag "Busy" (BF) Lorsque BF=1 l'affichage est en cours et lorsque BF=0, l'affichage est termin. il faut tout d'abord initialiser l'afficheur de faon dfinir son mode de fonctionnement (dialogue en 4 ou 8 bits, sens de dplacement, visualisation du curseur).05/03/201416 17. Chapitre I: Gestion de lalimentation7-Montage de la simulation finale et solution retenue:05/03/201417 18. Chapitre I: Gestion de lalimentation 8-Algorithme du programme du PIC: Les diffrentes fonctions dont on aura besoin dans le programme principal (Voir Annexe) sont les suivantes : a- Affichage sur LCD : Lcd_Init(); Initiation du LCD Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); Effacement du LCD Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF);Dplacement du curseur05/03/201418 19. Chapitre I: Gestion de lalimentation 8-Algorithme du programme du PIC:b-Lecture du rsultat de conversion analogique numrique : ADC_Read(0); Procdure qui permet de lire en une seule ligne de code la valeur de limage du courant qui signifie en mme temps la puissance fournie par la batterie, et de le convertir en une valeur numrique.ADC_Read(1); Procdure qui permet de lire en une seule ligne de code la valeur dune tension analogique et de la convertir en une valeur numrique.05/03/201419 20. Chapitre I: Gestion de lalimentation 9-Diffrentes situation rencontres lors de la simulation: a-Si la tension est comprise entre [9.15 V 9.6V] :Pour une tension = 9.20V Niveau de Puissance sera 95% Une LED Verte sallume montrant que la batterie est encore charge.05/03/201420 21. Chapitre I: Gestion de lalimentation9-Diffrentes situation rencontres lors de la simulation: b-Si la tension est comprise entre [8.55 V 915V] :Pour une tension = 8.60V Niveau de Puissance sera 89% Une LED Orange sallume montrant que la batterie est encore charge.c-Si la tension est infrieure 9.15 V : Pour une tension = 7.50V Niveau de Puissance sera 78% Une LED Rouge sallume montrant que la batterie a atteint le niveau critique et il faut la recharger.05/03/201421 22. Chapitre II : Interface de puissance entre le calculateur de bord et les moteurs lectriquesII.1. PRINCIPE Pour varier la vitesse d'un moteur on peut faire varier la tension d'alimentation ses bornes consommation importante de lenergie par le dispositif d'alimentation. On prfre alors de lalimenter de faon discontinue avec un hacheur et faire ainsi varier la tension moyenne ses bornes. On parle alors de Modulation par Largeur d'Impulsions (MLI), ou Pulse Wide Modulation (PWM)05/03/201422 23. Schma de principe05/03/201423 24. II.2. TYPES DE HACHEUR a) Hacheur dvolteur H est ferm H est ouvertpour pour0= , 0