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Technique

Fiche Technique

Hardware Véhicule :

  • Carte électronique principale :
    • Micro-contrôleur ARM + gestion alimentation + communication 868MHz + système de détection des balises statiques pour le positionnement.
    • Système électronique adaptable à de nombreux véhicules, miniaturisé et industrialisable.
    • Communication bi-directionnelle en 868MHz (pas d’interférences avec les bandes 2.4GHz du Wifi/Bluetooth), protocole spécifique, simple et robuste.
    • Communication PC via module USB ou système embarqué Linux avec connexion Ethernet.
  • Gestion des éclairages et système anti-collision :
    • Carte électronique feux et anti-collision avant.
    • Carte électronique feux et anti-collision arrière.
    • Distance de détection des véhicules de 1 à 15cm, angle de 60°.
  • Énergie :
    • Carte électronique de charge (adaptée au système de charge sélectionné).
    • Batterie LiPo, autonomie de 30 minutes (petits véhicules en déplacement continu) à plus de 16 heures (gros véhicules en déplacement continu).
    • Mise en veille sur timer ou en attente de communication RF.
    • Étude pour charge sans contact sur point de charge en cours.
    • Étude pour alimentation continue sans fil en cours.
  • Mécanique :
    • Moteur avec vis sans fin et pignon sur essieu.
    • Châssis en impression 3D en résine intégrant la direction avant et un système de montage simple pour l’ensemble des éléments.
    • Direction par frotteur et aimant, compatible Car-System classique.
    • Adaptable aux carrosseries des véhicules existants (Herpa, Norev, …) au 1/87ème (HO) grâce au châssis imprimé en 3D.
    • Possibilité de roulements à billes pour l’essieu arrière, mais à priori inutile avec une impression 3D en résine.

  • Possibilité d’intégrer une puce RFID pour l’identification rapide des véhicules sur des points clés de la maquette.
  • Possibilité d’extension par ajout de cartes électroniques esclaves (véhicules avec direction et marche avant et arrière, éclairage complexe, sonorisation, systèmes mécaniques complexes, …).

Hardware Maquette :

  • Mécanique :
    • Système de guidage des véhicules classique par bande magnétique et aiguillages par servo-moteurs avec système de mise en place simple.
    • Utilisation de balises statiques ne nécessitant pas d’alimentation, détectées par les véhicules.
    • Utilisation de détecteurs pour identifier et localiser les véhicules.
  • Électronique :
    • Carte embarquée (Cape pour BeagleBone Black) de gestion du CarSystem complet :
      • Fournit une interface sur réseau Ethernet/IP.
      • Peut être remplacée par un PC avec des interfaces USB vers RF et RS485.
      • Logiciel réalisant l’interface entre les liaisons RS485 / RF et le réseau (Ethernet/IP).
      • Système de logs incluant tous les événements.
    • Carte électronique de contrôle des aiguillages et de lecture des capteurs route.
    • Carte électronique de contrôle des animation lumineuses (5 et 12V) et animations motorisées.
      • Câblage simplifié des animations lumineuses en 5V DC.
      • Contrôle des feux tricolores.
      • Contrôle des animations motorisées en 5V DC, 12V DC et 16V à 48V AC.
      • Contrôle individuellement jusqu’à 182 leds, chaque led pouvant jouer une séquence (succession d’états (on/off) de 1.5ms de durée) pré-définie différente (jusqu’à 254 séquences différentes, de 12ms à 1.5s). En l’absence d’ordre de la supervision, les séquences sont jouées en boucle.
    • Carte électronique de contrôle des systèmes de recharge automatique.
    • Communication avec les cartes déportées via Bus RS485 Full-duplex.

Fonctionnalités

Partie maquette et véhicules :

  • Miniaturisation des véhicules au 1/87ème (HO) : bus, camions, berlines. (Véhicules plus petits en étude).
  • Architecture client-serveur avec une partie de l’intelligence déportée dans le véhicule.
  • Gestion des phares du véhicule (avant, arrière, clignotants, gyrophare), variation de puissance pour les phares (codes, phares, plein-phares) et feux stop (position et freins).
  • Gestion de la vitesse du véhicule, permettant des accélérations et freinages réalistes.
  • Adresse individuelle pour les véhicules.
  • Système d’anti-collision autonome.
  • Programmation individualisée et dynamique des véhicules, configuration via RF.
  • Mise en veille des véhicules sur timer ou en attente de communication RF.
  • Pilotage robuste avec guide magnétique dans la maquette, aiguillages par servo-moteurs, embranchements multiples possibles.
  • Suivi des véhicules simple par détection magnétique.
  • Positionnement autonome des véhicules par balises statiques.
  • Fluidité et réalisme du trafic routier.
  • Système de gestion des feux tricolores.
  • Gestion des priorités aux carrefours avec ou sans aiguillages.
  • Véhicules avec scénarios dynamiques.
  • Système de recharge automatisé et invisible.
  • Gestion des animations motorisées.
  • Gestion évolué des éclairages avec câblage limité, et de multiples effets pouvant être combinés à l’infini.

Partie serveur :

  • Gestion du trafic : configuration des intersections et des voies de circulation.
  • Gestion des intersections.
  • Suivi des véhicules.
  • Gestion individualisée des véhicules, simplifiant l’implémentation de comportements spécifiques, chaque véhicule pouvant avoir un gestionnaire différent.
  • Gestion des éclairages et feux tricolores.
  • Gestion de la charge des véhicules.
  • Gestion des animations de la maquette.
  • Supporte jusqu’à 16000 véhicules.
  • Communication avec 100 véhicules par seconde par canal RF (868MHz). NNN Cannaux RF disponibles.
  • Architecture logicielle modulaire.
  • Le Car-System Techno-Innov

    Le Car-System Techno-Innov a été conçu pour le projet de parc de miniatures animées Mini World Lyon qui doit ouvrir ses portes le 30 Juin 2016 au Carré de Soie à Vaux en Velin, à l’Est de Lyon.

    Ce système est inspiré de plusieurs systèmes existants, dont les éléments les plus intéressants ont été repris et améliorés pour permettre d’atteindre les objectifs de cet ambitieux projet d’animation de miniatures à l’échelle 1/87ème (HO).

    Pensé avec les contraintes d’animations, de fiabilité, d’industrialisation, de modularité, et d’utilisation à grande échelle, ce système est unique et peut être utilisé conjointement avec certains systèmes existants, tout en apportant plusieurs fonctionnalités supplémentaires dans sa version actuelle, et en conservant une évolutivité qui permettra d’ajouter de nouvelles fonctionnalités comme la charge sans contact des véhicules.

    Le système classique de suivi d’une bande magnétique (ou d’un fil métallique) par un aimant monté sur un frotteur a été conservé, pour permettre la compatibilité avec les circuits existants. Le guidage des véhicules se fait donc « depuis la maquette », avec des aiguillages.

    Pour rendre le système le plus réaliste possible une partie de l’intelligence est incluse dans le véhicule, le laissant gérer de façon autonome le système d’anti-collision et l’exécution d’une série d’ordres déclenchés par des balises statiques réparties sur le trajet du véhicule, lui permettant de se repérer sur son parcours et de déclencher des animations (ralentir pour un virage, allumer les clignotants, s’arrêter à un feu rouge, …) au moment opportun.
    Le reste de l’intelligence s’exécute sur le système de contrôle et est incluse dans un gestionnaire propre à chaque véhicule, simplifiant la modularité, la création de nouveaux comportements, et permettant de reproduire le comportement « réel » des conducteurs (un conducteur par véhicule) et d’obtenir un trafic routier fluide et réaliste.

    Le système de charge a aussi été travaillé pour permettre une recharge avec ou sans contact tout en étant invisible sur le véhicule, même si cette amélioration n’a pour l’instant pas été mise en œuvre par Mini World Lyon.

    Enfin, la miniaturisation et l’utilisation de technologies de pointe en électronique et en impression 3D résine (réalisées par l’entreprise Drim 3D) permet de créer des véhicules motorisés et fiables, contrôlables à distance, et disposant d’une autonomie et d’une durée de vie adaptées à l’utilisation sur un parc de miniatures.


    (Voir la vidéo sur Youtube)

    Télécharger la vidéo (mpeg4/130Mo)

    Fiche Technique

    Fiche technique du module RF Sub-1GHz :

    La documentation technique pour la version USB, en anglais.

    Hardware :

    Micro-contrôleur : LPC1224 de NXP

    • Cœur ARM Cortex-M0
    • Fréquence du cœur : 45MHz
    • Flash : 32Kio de mémoire flash intégrée programmable in-situ
    • SRAM : 4Kio de mémoire SRAM intégrée
    • 2xUART, SPI, I²C, GPIO, ADC, …

    Fonctionnalités et interfaces :

    • Processeur Cortex-M0 fonctionnant à 45MHz, 4Kio de SRAM, 32Kio de Flash reprogrammable entiètement in-situ sans électronique spécifique ni alimentation externe.
    • Transceiver RF CC1101 de Texas Instrument
    • Capteur de température TMP101 de Texas Instrument.
    • Régulateur élévateur de tension AP1603, fonctionnant à partir de 0.9V.
    • LED bicolore.
    • Boutons Reset et ISP.
    • Emplacement pour carte micro-SD sur la version standalone.
    • Adaptateur USB-UART intégré sur la version USB, chip FTDI FT230X.
    • 15 GPIO, dont deux utilisables en ADC, et trois en PWM, incluant l’accès aux interfaces I2C et SPI, au pas de 2.54mm pour utilisation sur plaque de prototypage rapide.

    Entièrement autonome (version USB) :

    L’utilisation peut être entièrement autonome grâce à l’adaptateur USB-to-UART intégré fournissant l’interface de programmation (accès au mode ISP sur ligne série) et l’alimentation.
    La programmation des versions UEXT et Standalone depuis un PC nécessite un adaptateur USB-UART fonctionnant en +3.3V.
    Les trois versions peuvent fonctionner sur batterie ou toute source d’énergie fournissant une tension entre 0.9 et 3.6V avec une intensité suffisante (tests en cours).

    Taille :

    Note : la hauteur indiquée (15mm) est la hauteur maximum des modules produits avec les connecteurs de part et d’autre du module. Cette hauteur peut être inférieure en fonction de la configuration de montage.

    • Carte avec connecteur USB type A mâle (L x l x H) : 65.5mm x 22.5mm x 15mm
    • Carte avec connecteur UEXT (L x l x H) : 50mm x 22.5mm x 15mm
    • Carte « standalone » (L x l x H) : 40mm x 22.5mm x 15mm

    Cotes module RF USB

    Poids :

    • Version complète avec connecteur USB type A mâle : 10g

    Documents Techniques :

    Module RF Sub-1GHz

    Le module RF Sub-1GHz est un module radio pour les bandes de fréquences inférieures à 1GHz (315/433MHz et 868/915MHz).

    Il réutilise la base du module GPIO-Démo et ajoute un « transceiver RF » (le CC1101 de Texas Instrument), un quartz pour l’horloge RTC interne, et un « Step-up » (régulateur élévateur de tension) pour le fonctionnement sur pile.

    Le module est décliné en trois versions :

    • USB, pour l’interface avec un PC (ou équivalent) et le développement,
    • UEXT, pour intégration avec le projet DomoTab,
    • « Standalone » (autonome) pour une utilisation partout ailleurs, pour créer vos propres « objets connectés » (c’est à la mode) ou piloter divers équipements pour votre installation de domotique (ou toute autre application).

    RF Sub-1GHz

    Le logiciel est disponible dans le projet « modules » sur notre git.
    Le code présent dans les exemples d’application (sous apps/rf_sub1G/) permet de démarrer rapidement la mise en oeuvre du module, et sera complété à l’avenir avec des exemples plus fournis, notamment avec la configuration fine du transceiver RF et l’utilisation d’algorithmes de chiffrement des communications, ou la gestion de l’énergie.

    Les sources du schéma électronique et du routage, au format KiCad, sont disponibles dans ce dossier. Récupérez les trois archives (.tar.bz2) (Le schéma est aussi disponible dans la documentation technique du module).

    La documentation technique pour la version USB est disponible en anglais, et bientôt en français.
    Elle inclut les informations techniques sur le matériel, le logiciel, les schémas et la nomenclature.
    Les versions UEXT et Standalone sont très proches de la version USB, leur documentation suivra très prochainement.

    Fiche Technique

    Fiche technique de la carte LPC1224-BreakOut :

    Documentation technique en anglais

    Hardware :

    Micro-contrôleur : LPC1224 de NXP

    • Cœur ARM Cortex-M0
    • Fréquence du cœur : 45MHz
    • Flash : 32Kio de mémoire flash intégrée programmable in-situ
    • SRAM : 4Kio de mémoire SRAM intégrée
    • 2xUART, SPI, I²C, GPIO, ADC, …

    Fonctionnalités et interfaces :

    • Processeur Cortex-M0 fonctionnant à 45MHz, 4Kio de SRAM, 32Kio de Flash reprogrammable entiètement in-situ sans électronique spécifique ni alimentation externe.
    • Adaptateur USB to UART intégré, chip FTDI FT230X.
    • LED bicolore.
    • Boutons Reset et ISP.
    • 34 GPIO, dont 6 utilisables comme ADC, incluant l’accès aux interfaces UART0, UART1, I2C et SPI, au pas de 2.54mm pour utilisation sur plaque de prototypage rapide, avec 5V, 3.3V et masse sur des pins dédiées pour une utilisation sans alimentation externe.

    Entièrement autonome :

    L’utilisation peut être entièrement autonome grâce à l’adaptateur USB-to-UART intégré fournissant l’interface de programmation (accès au mode ISP sur ligne série) et l’alimentation.

    Taille :

    Note : la hauteur indiquée (15mm) est la hauteur maximum des modules produits avec les connecteurs de part et d’autre du module. Cette hauteur peut être inférieure en fonction de la configuration de montage.

    • Carte avec connecteur USB type A mâle (L x l x H) : 65.5mm x 35mm x 15mm
    • Carte avec connecteur micro USB femelle (L x l x H) : 50mm x 35mm x 15mm

    Cotes LPC1224-BO

    Poids :

    • Version complète avec connecteur USB type A mâle : 10g

    Documents Techniques :

    Carte LPC1224-BreakOut

    La carte LPC1224-BreakOut (ou LPC1224-BO) est une version simplifiée du module GPIO Démo, sur un format plus adapté au prototypage.

    LPC1224-BO

    Cela en fait une carte qui n’est pas nécessairement destinée au projet DomoTab, mais plutôt une plateforme de découverte et de développement pour le micro-contrôleur LPC1224 de NXP.

    Cette carte de développement dispose des mêmes éléments destinés au développement que ceux présents sur le module GPIO-Démo : interface USB/série FTDI FT230X intégrée pour permettre l’alimentation la reprogrammation sans aucun autre câble, carte, ou alimentation (toujours avec le choix entre un connecteur USB type A ou microUSB), LED bicolore, et deux boutons pour le Reset du micro-contrôleur et la sélection du boot en mode ISP, et bien entendu de nombreuses GPIO (34 dont 6 entrées analogiques (ADC)) sur deux rangées de pins au pas 2.54mm.

    Les différences tiennent dans l’absence de connecteur UEXT et des composants I²C (EEPROM et capteur de température).

    Le logiciel est déjà disponible, puisqu’il s’agit des mêmes sources que pour le module GPIO Démo.

    Les sources du schéma électronique et du routage, au format KiCad, sont disponibles dans ce dossier. Récupérez les trois archives (.tar.bz2) (Le schéma est aussi disponible dans la documentation technique du module).

    La documentation technique est disponible en anglais, et bientôt en français.
    Elle inclut les informations techniques sur le matériel, le logiciel, les schémas et la nomenclature.

    Fiche Technique

    Le Starter Kit est à la fois un kit d’initiation à la soudure et un kit de découverte des micro-contrôleurs ARM Cortex-M0 de NXP.

    Données techniques à venir.

    Documentation en cours de rédaction.

    Sources du schéma électronique (format KiCad) ainsi que d’autres données utiles (documentations de certains composants et nomenclature).

    Code source du programme à venir sur notre git.

    La re-programmation du micro-contrôleur nécessite de disposer d’un adaptateur USB to UART.

    Starter Kit

     Le « Starter Kit » a été créé à la demande des organisateurs de l’Open World Forum pour un atelier d’initiation à la soudure pendant la journée « Experiment » (le samedi).

    Plutôt que de proposer un montage qui ne saurait que faire clignoter une led, nous avons choisi un objectif plus ambitieux, et tenté de faire tenir dans le budget imposé une véritable plateforme de développement pour micro-contrôleur.

     Cela tombe bien, NXP propose un tout nouveau micro-contrôleur en boîtier DIP8 (gros boîtier à 8 pattes, traversant, donc simple à souder), le LPC810. Malgré son apparence pataude, il s’agit d’un micro-contrôleur ARM Cortex-M0 qui galope à 30MHz et dispose de plein de périphériques intéressants (UARTs, I2C, SPI, comparateur, timers, …) certains pouvant être reliés à (presque) n’importe quelle broche ! Autre avantage : le prix, autour de 50 centimes pièce (achetés par 1000) !

    Notre « Starter Kit » est donc bien plus qu’un badge clignotant. Après vous être initié à la soudure, découvrez la programmation pour micro-contrôleurs ARM Cortex-M0 et modifiez le clignotement des leds, utilisez les boutons, ou changez la couleur de la led RGB de la version « experts » du kit.

    Bien entendu, il s’agit d’un design « Open Hardware », vous trouverez donc toutes les sources sur la page des données techniques !

    Fiche Technique

    Fiche technique du Module GPIO Démo :

    Documentation technique en anglais (prochainement disponible en français).

    Hardware :

    Micro-contrôleur : LPC1224 de NXP

    • Cœur ARM Cortex-M0
    • Fréquence du cœur : 45MHz
    • Flash : 32Kio de mémoire flash intégrée programmable in-situ
    • SRAM : 4Kio de mémoire SRAM intégrée
    • 2xUART, SPI, I²C, GPIO, ADC, …

    Fonctionnalités et interfaces :

    • Processeur Cortex-M0 fonctionnant à 45MHz, 4Kio de SRAM, 32Kio de Flash reprogrammable entiètement in-situ sans électronique spécifique ni alimentation externe.
    • Adaptateur USB to UART intégré, chip FTDI FT230X.
    • EEPROM I2C 128kb (16ko) pour l’identification et le stockage de données
    • Capteur de température TMP101 de Texas Instrument, avec fonction alarme.
    • LED bicolore.
    • Boutons Reset et ISP.
    • Connecteur UEXT (spécifié par Olimex) avec l’UART0, le Bus I2C, et le Bus SPI.
    • 24 GPIO, dont 6 utilisables comme ADC, et l’accès à l’UART1, au pas de 2.54mm pour utilisation sur plaque de prototypage rapide, avec 5V, 3.3V et masse sur des pins dédiées pour une utilisation sans alimentation externe.

    Entièrement autonome :

    L’utilisation entièrement autonome grace à l’adaptateur USB-to-UART intégré fournissant l’interface de programmation (accès au mode ISP sur ligne série) et l’alimentation.

    Taille :

    Note : la hauteur indiquée (20mm) est la hauteur maximum des modules produits avec les connecteurs de part et d’autre du module. Cette hauteur peut être inférieure en fonction de la configuration de montage.

    • Carte avec connecteur USB type A mâle (L x l x H) : 77.5mm x 22.5mm x 20mm
    • Carte avec connecteur micro USB femelle (L x l x H) : 67.2mm x 22.5mm x 20mm

    Poids :

    •  Version complète avec connecteur USB type A mâle : 10g

    Documents Techniques :