Contrôle d’un servomoteur avec Micro:bit et smartphone par Bluetooth

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

Le projet a pour objectif de contrôler un servomoteur à l’aide d’une carte Micro:bit et d’un smartphone via une liaison Bluetooth.

Grâce à une application mobile, l'utilisateur peut envoyer des commandes à la carte Micro:bit afin de positionner le servomoteur à différents angles.

Cette réalisation permet de découvrir la communication Bluetooth ainsi que le pilotage précis d'un servomoteur dans une application de robotique.

Fonctionnement du projet

Après avoir établi la connexion Bluetooth entre le smartphone et la carte Micro:bit, l'utilisateur commande le servomoteur à l'aide de l'application mobile.

Les commandes envoyées par le smartphone sont transmises à la carte Micro:bit via Bluetooth. La Micro:bit interprète les données reçues et génère un signal PWM (Pulse Width Modulation) adapté pour piloter le servomoteur.

En fonction des commandes reçues, le servomoteur se positionne à l'angle souhaité, offrant un contrôle précis et en temps réel. Cette communication sans fil rend le système simple à utiliser et parfaitement adapté aux projets de robotique et d'automatisation.

Matériel nécessaire

1- Carte Micro:bit

La carte Micro:bit est l’unité de commande du système. Elle reçoit les commandes envoyées par le smartphone via Bluetooth, les traite, puis génère un signal PWM pour contrôler la position du servomoteur. Elle intègre également un module Bluetooth Low Energy (BLE) permettant une communication sans fil.

2- Carte d'Extension GPIO pour Micro:bit

La carte d’extension GPIO (General Purpose Input/Output) permet d’étendre les possibilités de connexion de la carte Micro:bit en donnant accès plus facilement à ses broches d’entrée/sortie. Elle facilite le raccordement de composants électroniques externes tels que les servomoteurs, capteurs, moteurs, relais et modules électroniques.

3- Servomoteur SG90

Le servomoteur est un actionneur capable de réaliser une rotation précise selon un angle donné. Il reçoit le signal PWM fourni par la carte  Micro:bit et ajuste automatiquement sa position. Il est utilisé dans les bras robotiques, les systèmes d’orientation et les mécanismes automatisés.

4- Câbles de Connexion (Jumper Wires)

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

5. Plaque d'essai

La plaque d’essai (breadboard) permet de réaliser des montages électroniques sans soudure.

Schéma de câblage du système du système

1- Connectez le fil de signal du servomoteur (souvent jaune ou orange) à une broche P1 de la carte Micro:bit.

2- Connectez le fil d'alimentation (VCC) du servomoteur (généralement rouge) au 5V de la carte GPIO.

3- Connectez le fil de masse (GND) du servomoteur (souvent noir ou marron) à une broche GND de la carte Micro:bit.

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- Cliquez sur "Avancé"

5- Cliquez sur "Broches"

6- Choisir l'instruction régler position servo broche P0 à 180 pour commander le servomoteur :

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

Ce programme Makecode permet de commander la position d’un servomoteur connecté à la carte Micro:bit à distance via Bluetooth depuis un smartphone. La carte Micro:bit utilise le service Bluetooth UART pour recevoir une valeur numérique envoyée par une application mobile, puis elle transforme cette valeur en angle de rotation pour piloter le servomoteur grâce à un signal PWM.

Explication du programme

Au démarrage du programme, le servomoteur est placé à la position initiale 0°.

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 angle. Cette valeur représente l'angle à Le servomoteur alors selon l’angle demandé

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.