Etude d’un accéléromètre 2D

Il s’agit de la remise en ligne d’un article que j’ai écrit en 2012.

La vidéo :

Le matériel et les logiciels utilisés :

Une carte Arduino Duemilanove.
Un shield avec plaque d’essais.
Des fils de diamètre 0,5 mm.
Un accéléromètre DE-ACCM2G de DimensionEngineering (construit autour de l’ADXL322).
Le logiciel Arduino.
Le logiciel Processing.

Etape 1 : L’accéléromètre et l’interfaçage avec la carte Arduino

La patte Vcc est à connecter à la borne 5V de la carte Arduino (au niveau de POWER). La patte Ground est à connecter à la borne Gnd de la carte Arduino (au niveau de POWER). La patte X output est à connecter à la borne analogique 1 par exemple (au niveau de ANALOG IN). La patte Y output est à connecter à la borne analogique 2 par exemple (au niveau de ANALOG IN).

Etape 2 : La programmation de la carte avec le logiciel Arduino

Sur GitHub

Etape 3 : L’interfaçage avec le logiciel Processing

Sur GitHub

Etape 4 : A l’écran


Remarques :

Le capteur étudié ici n’a pas une réponse linéaire quand il est utilisé en inclinomètre. J’ai donc décidé de découper la courbe de réponse en 18 morceaux (10° chacun) et de les approcher par des fonctions affines. Les animations à l’écran, visuellement très satisfaisantes, montrent que cette approche est pertinente.

Poussons l’étude un peu plus loin : Les deux courbes ci-dessus font penser à la représentation graphique de la fonction Arc sinus ; nous allons donc prendre le sinus de la variable degY (ou degX) afin d’essayer d’obtenir une droite :

Bingo ! Nous avons une belle fonction affine. Nous allons donc pouvoir calculer facilement des accélérations à partir des mesures reçues par le capteur. Reste à faire la même chose avec X et degX. Nous obtenons ainsi :

a(X) = (0,0067560184 * X – 3,4804161956) * g
a(Y) = (0,0067732268 * Y – 3,4058636402) * g

Etape 5 : En voiture

On embarque la carte Arduino et l’ordinateur dans une voiture, l’axe Y du capteur étant orienté dans le sens de la marche et le capteur posé à plat. Les données sont enregistrées en temps réel dans le fichier « données.txt » dans le répertoire du programme. En utilisant les fonctions affines déterminées ci dessus, nous pouvons calculer l’accélération de la voiture selon l’axe X ou Y du capteur.

Programmation d’un bootloader sur un ATmega 328P (8 MHz / 3,3 V)

Sur le site Arduino, on trouve quelques informations : From Arduino to a Microcontroller on a Breadboard. Toutefois, cela s’est avéré insuffisant en ce qui me concerne, d’où ce tutoriel pour compléter.

Travailler avec Arduino 1.0.6 (problèmes avec les autres versions).

> sketchbook > hardware > breadboard >boards.txt
S’il n’existe pas, créer un sous-répertoire « hardware » dans le répertoire « sketchbook » d’Arduino ; puis un sous-répertoire « breadboard » dans le répertoire « hardware ». Dans le répertoire « breadboard », créer (ou compléter) le fichier boards.txt :

#################################################################

atmega328bb.name=ATmega 328P on a breadboard (8 MHz / 3.3 V / BOD at 2.7 V)

atmega328bb.upload.protocol=stk500
atmega328bb.upload.maximum_size=30720
atmega328bb.upload.speed=57600

atmega328bb.bootloader.low_fuses=0xE2
atmega328bb.bootloader.high_fuses=0xDA
atmega328bb.bootloader.extended_fuses=0x05
atmega328bb.bootloader.path=arduino:atmega
atmega328bb.bootloader.file=ATmegaBOOT_168_atmega328_pro_8MHz.hex
atmega328bb.bootloader.unlock_bits=0x3F
atmega328bb.bootloader.lock_bits=0x0F

atmega328bb.build.mcu=atmega328p
atmega328bb.build.f_cpu=8000000L
atmega328bb.build.core=arduino:arduino
atmega328bb.build.variant=arduino:standard

#################################################################

Concernant les fusibles (fuses), voir AVR Fuse Calculator.

Si l’ATmega a déjà été « bootloadé » en 16 MHz :
– Mettre le quartz 16 Mhz
– Ouvrir Arduino 1.0.6
– Choisir comme type de carte ATmega 328P (8 MHz / 3,3 V)
– Choisir comme programmateur Arduino as ISP
– Graver la séquence d’initialisation

Si l’ATmega a déjà été « bootloadé » en 8 MHz interne :
– Ne pas mettre de quartz
– Ouvrir Arduino 1.0.6
– Choisir comme type de carte ATmega 328P (8 MHz / 3,3 V)
– Choisir comme programmateur Arduino as ISP
– Graver la séquence d’initialisation


Pour programmer son application, on peut revenir à une version plus récente d’Arduino (1.8.x). Pour y faire apparaître la carte ATmega 328 P (8 MHz / 3,3 V), copier / coller le fichier boards.txt ici :
> sketchbook > hardware > breadboard > avr > boards.txt