Commander un moteur avec Micro:bit via Bluetooth et Smartphone

Plan de tutoriel

1- Présentation du projet

2- Matériel nécessaire

3- Schéma de câblage du système

4- Programmation de la carte Micro:bit

5- L'application mobile pour commander la carte Micro:bit

Présentation du projet

L’objectif de ce projet est de concevoir un système de commande sans fil permettant de piloter un moteur DC 5 V avec un Smartphone. La carte BBC micro:bit communique avec l’application mobile par Bluetooth et contrôle le moteur à l’aide d’une carte d’extension pour moteur.

Le système permet de démarrer et d’arrêter le moteur, de changer son sens de rotation et de faire varier sa vitesse. Ce projet aide à découvrir la communication Bluetooth, la commande d’un moteur DC, la programmation de la carte Micro:bit avec MakeCode et la création d’une application mobile avec MIT App Inventor.

Fonctionnement du projet

L’application mobile installée sur le Smartphone contient composants de commande :

Sens horaire : fait tourner le moteur dans un premier sens.

Sens antihoraire : inverse le sens de rotation.

Curseur de vitesse : permet de choisir directement une vitesse, par exemple de 0 à 255.

Lorsque l’utilisateur  déplace le curseur, l’application mobile envoie une commande par Bluetooth à la carte Micro:bit. La Micro:bit reçoit les données et les interprète grâce au programme créé dans MakeCode.

Ensuite, la Micro:bit transmet les signaux de commande à la carte d’extension pour moteur. Cette carte fournit l’énergie nécessaire au moteur et reçoit les signaux qui déterminent son état : marche, arrêt, sens de rotation et vitesse.

La variation de vitesse est obtenue grâce à un signal PWM (Pulse Width Modulation). La Micro:bit envoie un signal dont la valeur peut varier, par exemple entre 0 et 255. Une faible valeur produit une vitesse réduite, tandis qu’une valeur élevée augmente la vitesse du moteur.

Ainsi, le Smartphone devient une télécommande Bluetooth permettant de contrôler facilement le moteur DC 5 V à distance.

Matériel nécessaire

1- Carte Micro:bit

La carte Micro:bit est une petite carte électronique programmable utilisée pour réaliser des projets éducatifs et robotiques.

Dans ce projet, elle reçoit les commandes envoyées par le Smartphone et transmet les signaux nécessaires à la carte d’extension pour contrôler le moteur.

2- Carte d'Extension pour Moteur

La carte d’extension pour moteur est un module électronique qui permet de connecter et de commander facilement un moteur DC avec la carte Micro:bit. Elle sert d’interface entre la Micro:bit et le moteur, car les broches de la Micro:bit ne peuvent pas fournir suffisamment de courant pour alimenter directement un moteur.

3- Moteur DC 5V

Le moteur DC 5 V est un moteur électrique qui transforme l’énergie électrique en mouvement de rotation. Il fonctionne avec une tension de 5 volts et peut être utilisé pour faire tourner une roue, une hélice, un petit ventilateur ou un mécanisme robotique. Dans ce projet, il tourne dans les deux sens et sa vitesse peut être modifiée selon les commandes reçues depuis l’application mobile.

4- Alimentation Externe

L’alimentation externe est un élément essentiel dans ce projet, car elle permet de fournir l’énergie nécessaire au bon fonctionnement du moteur DC 5 V et de la carte d’extension pour moteur.

5- Câbles de Connexion (Jumper Wires)

Les fils de connexion permettent de relier les différents composants entre eux.

Schéma de câblage du système du système

1- Connecter la carte Micro:bit à la La carte DRIVER EXPANSION

2- Connecter les deux bornes du moteur au port M4 de la La carte DRIVER EXPANSION

3- Connecter la broche (+) de La carte DRIVER EXPANSION à la borne (+) de la batterie 9V

4- Connecter la broche (-) de La carte DRIVER EXPANSION à la borne (-) de la batterie 9V

Programmation de la carte Micro:bit

Suivez ces étapes pour ajouter le code nécessaire :

1- Ouvrir MakeCode : Ouvrez l'éditeur MakeCode en ligne : https://makecode.microbit.org/.

2- Créer un Nouveau Projet : Cliquez sur "Nouveau projet".

3- Cliquer sur Extension

4- Insérer ce lien ""https://github.com/DFRobot/pxt-motor" " dans la recherche pour utiliser les blocs de contrôle des moteurs

5- Cliquez sur l'icône "Extensions" dans le coin inférieur gauche.

6- Recherchez et ajoutez l'extension "Bluetooth" en cliquant dessus.

Ce programme MakeCode pour Micro:bit permet de contrôler un moteur à distance via Bluetooth depuis un smartphone. Il établit une communication sans fil et utilise les données reçues pour régler la vitesse du moteur en temps réel.

Explication du programme

Par défaut, au démarrage du programme, le moteur est arrêté (vitesse 0), ce qui garantit un état initial sécurisé du système.

Lorsqu’une connexion Bluetooth est établie, le Micro:bit lance automatiquement le service UART, qui permet l’échange de données entre le téléphone et la carte. Il affiche ensuite la lettre « C » sur l’écran pour indiquer que la connexion est active. Cela permet à l’utilisateur de savoir que le système est prêt à recevoir des commandes.

En cas de déconnexion Bluetooth, le programme affiche la lettre « D » sur l’écran. Cette indication visuelle sert à informer l’utilisateur que la liaison entre le smartphone et le Micro:bit a été interrompue et que les commandes ne seront plus exécutées.

Lorsque des données sont envoyées depuis le smartphone, elles sont reçues sous forme de texte terminé par le symbole « # ». Le programme lit alors cette valeur et la stocke dans une variable appelée speed. Cette valeur représente la vitesse souhaitée pour le moteur.

Ensuite, le programme renvoie cette valeur au smartphone pour confirmation, puis la convertit en nombre afin de pouvoir l’utiliser pour contrôler le moteur. Le moteur connecté sur le port M4 est alors activé en rotation dans le sens horaire, avec une vitesse proportionnelle à la valeur reçue.

Ainsi, ce programme permet de réaliser un système de contrôle de moteur intelligent, où la vitesse est ajustée en temps réel via Bluetooth, avec un retour d’information et une indication claire de l’état de connexion.

L'application mobile pour commander la carte Micro:bit

Cette application a été conçue avec MIT App Inventor pour commander un moteur à courant continu de 5 V à distance depuis un smartphone, grâce à une connexion Bluetooth avec la carte Micro:bit. Elle regroupe les éléments nécessaires pour établir la communication, choisir le sens de rotation et régler la vitesse du moteur.

Dans la partie supérieure de l’application, un composant de communication Bluetooth permet de rechercher les appareils disponibles avec le bouton Scan, d’arrêter la recherche avec Stop Scan, puis de se connecter ou se déconnecter de la carte Micro:bit à l’aide des boutons Connect et Disconnect. Une zone de texte intitulée Status affiche l’état de la connexion Bluetooth et peut informer l’utilisateur si le smartphone est connecté ou non à la carte.

La partie centrale de l’interface contient deux cases à cocher permettant de choisir le sens de rotation du moteur. La première option, Sens horaire, permet de faire tourner le moteur dans le sens des aiguilles d’une montre. La deuxième option, Sens anti-horaire, permet de faire tourner le moteur dans le sens inverse. L’utilisateur peut ainsi contrôler la direction de rotation du moteur selon le besoin du projet.

Un titre nommé Control Motor permet d’identifier clairement la fonction principale de l’application. Une image représentant un moteur DC est également ajoutée afin de rendre l’interface plus compréhensible et plus attractive pour l’utilisateur.

Dans la partie inférieure, l’étiquette Speed: 0 affiche la valeur actuelle de la vitesse du moteur. Un curseur horizontal permet ensuite de modifier cette vitesse. Lorsque l’utilisateur déplace le curseur, l’application envoie une valeur numérique par Bluetooth à la carte Micro:bit. Cette valeur est utilisée par le programme MakeCode pour régler la vitesse de rotation du moteur connecté sur la sortie M4 de la carte d’extension.

Ainsi, cette application mobile permet de contrôler facilement un moteur DC 5 V en choisissant son sens de rotation et en faisant varier sa vitesse à distance via Bluetooth.