NanoR4

Test d’intégration du système électronique de commande du pont élévateur avec Arduino dans le diorama Batcave BATLab112

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Résumé

Cet article présente le test d’intégration final du système de commande du pont élévateur du diorama Batcave BATLab112. Basé sur un Arduino Nano R4 pour le contrôle des moteurs et un Arduino Mega pour la console de supervision, ce système assure l’acquisition des vitesses de rotation de quatre moteurs, leur affichage sur écrans OLED et…

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Sommaire

Vers la validation finale du système électronique du pont élévateur

Cet article clôt une longue série de publications consacrées au développement du système électronique de commande du pont élévateur du diorama de la Batcave du projet BATLab112. Parmi les différents équipements conçus jusqu’à présent dans le cadre de ce projet, le pont élévateur constitue l’ensemble le plus complexe sur le plan technique. Son architecture repose en effet sur le pilotage simultané de quatre moteurs électriques dont la vitesse de rotation doit être régulée avec précision. Cette exigence de synchronisation et de stabilité explique le temps particulièrement important consacré aux phases de conception, d’expérimentation et de mise au point du système.

Le présent article expose ainsi les essais d’intégration du système électronique de commande du pont élévateur réalisés avant l’assemblage mécanique final des plateformes motorisées avec les axes verticaux du mécanisme.

Armoires électriques Arduino pour le contrôle et la puissance du pont élévateur

Depuis l’article précédent, les deux armoires électriques intégrant les fonctions de contrôle et les interfaces de puissance des moteurs ont été équipées de leurs enveloppes mécaniques puis assemblées entre elles afin de constituer un module fonctionnel unique. L’esthétique générale de cet ensemble s’inspire directement des armoires électriques industrielles réelles, fréquemment regroupées de cette manière lorsqu’elles participent à un même système technique. À l’échelle 1/12, cette configuration présente également l’avantage d’améliorer la stabilité de l’ensemble et de faciliter sa manipulation lors de son intégration dans le diorama.

L’écran destiné à l’affichage des fréquences de rotation des moteurs a été intégré à l’armoire de contrôle. Le panneau de fixation de cet écran, monté sur la porte de l’armoire, intègre désormais deux voyants lumineux. Le voyant supérieur indique que l’armoire est alimentée électriquement, tout en précisant qu’aucune tension n’est encore délivrée vers les plateformes motorisées et que l’ensemble des composants internes demeure à l’arrêt. Le voyant inférieur signale quant à lui l’activation du sectionneur principal de l’armoire, entraînant l’alimentation des composants internes, notamment du microcontrôleur Arduino Nano R4, ainsi que la mise sous tension des capteurs optiques installés sur les plateformes moteurs.

Fiabilisation des capteurs optiques des plateformes moteurs

Deux des plateformes motorisées ont nécessité une intervention corrective consistant au remplacement de leurs capteurs optiques. Ces derniers se sont révélés défaillants au cours des précédentes campagnes d’essais fonctionnels. Cette opération de maintenance a permis de restaurer la fiabilité des mesures de vitesse de rotation nécessaires au fonctionnement du système de régulation.

Console de commande Arduino Mega et écran TFT pour le pont élévateur

À ce stade du développement, la console de commande centralisée est simulée par un montage expérimental composé d’un écran TFT piloté par une carte Arduino Mega ainsi que d’une plaque de prototypage regroupant les commandes manuelles simplifiées. Ce dispositif permet notamment de régler le rapport cyclique appliqué à la commande de la fréquence de rotation initiale des moteurs.

Au-delà de sa fonction essentielle de validation du bon fonctionnement global du système électronique, ce montage expérimental permet également de tester les échanges de données entre l’Arduino Nano R4 de l’armoire de contrôle et l’Arduino Mega de la console de commande, au moyen d’une liaison série assurant la transmission des informations de pilotage et de supervision.

Programmation des sketches Arduino Mega et Nano R4

Une maquette de simulation regroupant les principaux éléments du système de contrôle a été mise en œuvre afin de constituer un environnement de développement et de validation du sketch de régulation de vitesse exécuté par la carte Arduino Nano R4. Ce dispositif expérimental permet de faciliter la mise au point progressive des algorithmes de commande avant leur intégration définitive dans le système électronique embarqué.

Cette maquette expérimentale regroupe les principaux sous-ensembles nécessaires à la validation du système de commande. Elle comprend une carte Arduino Uno utilisée comme générateur de signaux PWM à fréquence variable, une carte Arduino Mega associée à un écran TFT et à une platine de prototypage simulant les organes de commande manuelle de la console centralisée, ainsi qu’une carte Arduino Nano R4 destinée à l’implémentation et à la mise au point des algorithmes de régulation de vitesse des moteurs du pont élévateur.

Arduino Mega : développement du logiciel de la console de commande TFT

Le développement du programme embarqué sur la carte Arduino Mega s’inscrit dans la continuité des travaux réalisés pour les consoles de commande des équipements précédemment développés dans le cadre du projet BATLab112, notamment la plateforme rotative et le pont roulant. Cette nouvelle version du sketch reprend l’architecture logicielle existante tout en y intégrant des fonctionnalités complémentaires, parmi lesquelles la réception de données transmises par liaison série Rx/Tx depuis le système de contrôle du pont élévateur, ainsi que leur affichage sur l’écran TFT de la console.

Ce programme demeure en cours d’évolution afin de répondre aux nouvelles exigences induites par la régulation de vitesse des moteurs du pont élévateur. Les développements futurs porteront notamment sur l’intégration de nouvelles fonctionnalités, l’amélioration de l’interface graphique utilisateur et l’optimisation des performances globales du système. Une analyse détaillée de ce code sera présentée ultérieurement lors de la conception du modèle opérationnel définitif de la console de commande du pont élévateur.

Arduino Nano R4 : programmation du système de contrôle et de régulation des moteurs

Le sketch exécuté par l’Arduino Nano R4, intégré à l’armoire électrique de contrôle, regroupe quant à lui les fonctions indispensables à la réalisation des essais d’intégration. Il assure l’acquisition des fréquences de rotation des quatre moteurs, l’affichage local de ces mesures sur un écran OLED, la transmission des valeurs mesurées vers la console de commande, ainsi que le pilotage du rapport cyclique des signaux de commande destinés aux moteurs.

Cet environnement logiciel constitue la base expérimentale nécessaire au développement progressif des algorithmes de régulation de vitesse. Les premiers essais seront conduits à vide, les moteurs étant découplés des axes mécaniques, afin de valider le comportement du système dans des conditions simplifiées. Dans un second temps, les expérimentations seront réalisées en charge, avec les moteurs couplés aux axes verticaux du pont élévateur, permettant ainsi d’évaluer les performances du système dans des conditions représentatives de son fonctionnement réel.

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Articles – Pont élévateur

Story – Pont élévateur

Articles – Prototypes

Intégration d’un écran OLED i2c dans le système de contrôle du pont élévateur basé sur Arduino Nano R4

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Résumé

Cet article présente le test fonctionnel de l’affichage des fréquences de rotation des moteurs du pont élévateur du diorama de la Batcave, sur un écran OLED i2c, via la carte Arduino Nano R4 du système électronique de contrôle.… Lire la suite →

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Sommaire

  1. Contexte de l’intégration d’un écran OLED i2c avec Arduino Nano R4
  2. Choix technologique et implantation fonctionnelle
    1. Pourquoi choisir un écran OLED i2c avec Arduino Nano R4
    2. Contraintes d’intégration dans l’armoire électrique de contrôle
    3. Conception mécanique réalisée à l’aide de FreeCAD
  3. Schéma de montage
    1. Conception du schéma électronique sous KiCad
    2. Périmètre de l’étude et perspectives de validation globale
    3. Mise en place du banc de test et simulation du signal moteur
    4. Rôle des résistances pull-up dans la communication I²C
    5. Spécificités du câblage i2c avec Arduino Nano R4
  4. Le code
  5. Validation fonctionnelle et perspectives d’évolution du système de contrôle Arduino Nano R4
  6. Voir aussi
    1. Articles – Pont élévateur
    2. Story – Pont élévateur
    3. Articles – Prototypes

Contexte de l’intégration d’un écran OLED i2c avec Arduino Nano R4

L’article précédent présente l’intégration d’une carte Arduino Nano R4 au sein de l’architecture électronique du système de contrôle dédié à la régulation de vitesse de rotation des moteurs du pont élévateur du diorama de la Batcave. Cet article expose, dans un premier temps, les motivations ayant conduit au remplacement des circuits imprimés (PCB) de conversion fréquence–tension par une carte Arduino UNO. Dans un second temps, il analyse les raisons techniques justifiant l’évolution vers une carte Arduino Nano R4.

Au-delà de la correction de dysfonctionnements identifiés dans les versions antérieures, l’intégration d’une carte Arduino Nano R4 dans l’armoire électrique de contrôle du pont élévateur ouvre la voie à l’intégration de nouvelles fonctionnalités. Parmi celles-ci figure notamment la possibilité d’un affichage local des données de traitement, directement au plus près du système. Cet article se concentre ainsi sur la validation fonctionnelle de cette capacité d’affichage.

Choix technologique et implantation fonctionnelle

Pourquoi choisir un écran OLED i2c avec Arduino Nano R4

Comme indiqué précédemment, les motivations ayant conduit à l’utilisation d’une carte Arduino Nano R4 dans cette architecture sont détaillées dans un article antérieur.

L’écran OLED i2c, piloté par la carte Arduino Nano R4 intégrée à l’armoire électrique de commande, a pour vocation d’assurer un affichage local des données au plus près du système de contrôle et de régulation de la vitesse des moteurs. Il permet notamment de visualiser les valeurs mesurées des fréquences de rotation des quatre moteurs.

Ce dispositif répond à un double objectif. D’une part, il facilite les phases de mise au point de la chaîne matérielle et logicielle dédiée à l’acquisition des données. D’autre part, il permet de vérifier la bonne transmission ainsi que le traitement cohérent de ces informations jusqu’à la console de commande centralisée.

Contraintes d’intégration dans l’armoire électrique de contrôle

Le choix d’un écran de 1,3″ résulte d’un compromis entre l’encombrement physique et la capacité d’affichage requise. En effet, ses dimensions doivent rester compatibles avec une intégration sur la porte de l’armoire électrique de commande, au sein de laquelle est implantée la carte Arduino Nano R4.

Parallèlement, cet écran doit offrir une surface d’affichage suffisante pour permettre une visualisation exploitable des quatre valeurs de fréquences de rotation correspondant aux moteurs du système. À ce titre, sa définition de 128 × 64 pixels permet d’envisager un affichage simultané et lisible de l’ensemble de ces informations.

Conception mécanique réalisée à l’aide de FreeCAD

La conception mécanique de l’intégration de l’écran i2c OLED 1,3″ a été réalisé avec le logiciel FreeCAD.

Dans la mesure où le présent article est spécifiquement consacré à l’intégration électrique de l’écran OLED au sein du système de contrôle du pont élévateur du diorama de la Batcave, les aspects relatifs à la conception mécanique des deux armoires constituant le système de commande seront traités dans une publication ultérieure.

FreeCAD est un modeleur 3D paramétrique open-source.

Voir la page dédiée à FreeCAD

Schéma de montage

Conception du schéma électronique sous KiCad

Le schéma électronique a été réalisé à l’aide de la suite logicielle KiCad.

La présentation détaillée du schéma complet du système électronique de commande du pont élévateur du diorama de la Batcave, dont les différentes feuilles sont illustrées dans la capture d’écran figurant en en-tête de ce paragraphe, fera l’objet d’un article dédié à venir.

KiCad est une suite logicielle open source pour la conception électronique.

Voir la page dédiée à KiCad

Périmètre de l’étude et perspectives de validation globale

Le schéma présenté se concentre exclusivement sur l’intégration de l’écran OLED en interface i2c avec la carte Arduino Nano R4.

Un article ultérieur sera consacré à la validation complète de la chaîne d’acquisition et de traitement des données, depuis les capteurs jusqu’à la console de commande centralisée.

Mise en place du banc de test et simulation du signal moteur

Dans le cadre de ce test fonctionnel de l’affichage des valeurs de fréquences, une carte Arduino UNO a été utilisée pour générer un signal carré de fréquence fixe 512 Hz, simulant ainsi les signaux issus des capteurs optiques des plateformes motorisées.

Ce même signal a été transmis aux 4 broches de la carte Arduino Nano R4 dédiées aux mesures de la fréquence de rotation des moteurs. Ce qui justifie que la même valeur soit affichée sur l’écran pour les 4 fréquences.

Rôle des résistances pull-up dans la communication I²C

Ce schéma met en évidence la présence de deux résistances de 4,7 kΩ. Il s’agit de résistances de tirage, couramment appelées résistances de pull-up. Leur rôle est d’assurer un niveau logique haut stable (ici 5 V) sur les lignes de communication, notamment lorsque celles-ci ne sont pas activement pilotées par un dispositif du bus.

En effet, sur un bus comme l’I2C, les composants ne génèrent pas directement un niveau haut. Ils peuvent seulement tirer la ligne vers le bas (niveau 0). Sans résistance de pull-up, la ligne resterait alors dans un état indéterminé lorsqu’elle n’est pas sollicitée. Ces résistances agissent donc comme un rappel vers le niveau haut, garantissant un signal propre et exploitable pour tous les éléments connectés au bus.

Spécificités du câblage i2c avec Arduino Nano R4

La difficulté rencontrée lors de la mise au point de ce montage, pourtant en apparence simple, tient au fait que la version précédente, basée sur une carte Arduino UNO, ne nécessitait pas l’ajout de résistances de pull-up. Le raccordement direct des lignes SDA et SCK de l’écran à celles de l’Arduino suffisait alors pour obtenir un fonctionnement correct de l’affichage.

En revanche, lors du remplacement de la carte Arduino UNO par une NANO R4, l’écran est resté totalement inactif. Ce comportement s’explique par une différence de conception interne des broches SDA et SCK entre les deux cartes. Contrairement à l’UNO, la NANO R4 ne permet pas un fonctionnement fiable du bus I2C sans l’ajout explicite de résistances de pull-up externes.

Source : https://docs.arduino.cc/tutorials/nano-r4/user-manual/

Le code

#include <pwm.h>
#include <Adafruit_SH110X.h>

const int MaxReadNumber = 10;
const int MaxPulseNumber = 1;
const int pinIn[] = {2, 4, 7, 8};

int Freq[]    = {0,0,0,0};
int Period[]  = {0,0,0,0};

float FreqInFloat   = 0.0;
float PeriodInFloat = 0.0;

// PWM Duty Cycle
int DUTY_CYCLE_READ  = 0;
int DUTY_CYCLE_INIT  = 0;
float DUTY_CYCLE_SET = 0.0;

const int PIN_DUTY_CYCLE = A7;

const int PIN_FREQ0	= 2;
const int PIN_FREQ1	= 4;
const int PIN_FREQ2	= 7;
const int PIN_FREQ3	= 8;

const int PWM_D5_PIN = 5;
const int PWM_D6_PIN = 6;
const int PWM_D9_PIN = 9;
const int PWM_D10_PIN = 10;

PwmOut PWM_D5(PWM_D5_PIN);
PwmOut PWM_D6(PWM_D6_PIN);
PwmOut PWM_D9(PWM_D9_PIN);
PwmOut PWM_D10(PWM_D10_PIN);

Adafruit_SH1106G display = Adafruit_SH1106G(128, 64, &Wire, -1);

void setup()
{  
  pinMode(PIN_FREQ0, INPUT);
  pinMode(PIN_FREQ1, INPUT);
  pinMode(PIN_FREQ2, INPUT);
  pinMode(PIN_FREQ3, INPUT);

  pinMode(PWM_D5_PIN, OUTPUT);
  pinMode(PWM_D6_PIN, OUTPUT);
  pinMode(PWM_D9_PIN, OUTPUT);
  pinMode(PWM_D10_PIN, OUTPUT);

  PWM_D5.begin(25000.0f, 0.0f);
  PWM_D6.begin(25000.0f, 0.0f);
  PWM_D9.begin(25000.0f, 0.0f);
  PWM_D10.begin(25000.0f, 0.0f);

  MotorFrequencySetUp();

  Serial1.begin(9600);

  display.begin(0x3c, true);
  display.clearDisplay();
  //display.drawRect(0, 0, 128, 64, 1);
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SH110X_WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.println("BATLab112 Project");
  display.println("Lifter Bridge Control");
  display.setCursor(0, 24);
  display.println("Freq.1 =     Hz");
  display.setCursor(0, 34);
  display.println("Freq.2 =     Hz");
  display.setCursor(0, 44);
  display.println("Freq.3 =     Hz");
  display.setCursor(0, 54);
  display.println("Freq.4 =     Hz");
  display.display();
  delay(500);
}

void loop()
{
  for(int i=0; i<4; i++)
  {
    Period[i] = ReadPeriod(pinIn[i]);
    PeriodInFloat = Period[i] * 1.0;
    if(PeriodInFloat!=0)
    {
      FreqInFloat = (1000000/PeriodInFloat);
    }        
    else
    {
      FreqInFloat = 0;
    }
    Freq[i] = floor(FreqInFloat);
  }
  DisplayFrequency();
}

float ReadPeriod(int signal)
{
  float SignalPeriod = 0;
  int PulseCounter = 0;
  int HighTime = 0;
  int LowTime = 0;
  while(PulseCounter < MaxPulseNumber)
  {
    while (HighTime == 0)
    {
      HighTime = pulseIn(signal,HIGH);
    }
    while (LowTime == 0)
    {
      LowTime = pulseIn(signal,LOW);
    }
    SignalPeriod = HighTime + LowTime;
    PulseCounter++;
  }
  SignalPeriod = SignalPeriod / PulseCounter;
  return SignalPeriod;
}

void DisplayFrequency()
{
  display.setTextColor(SH110X_WHITE, SH110X_BLACK);
  for(int i=0; i<4; i++)
  {
    if (Freq[i]>999)
    {
      Freq[i] = 999;
    }
  }
  display.setCursor(53, 24);
  display.println(Freq[0]);
  display.setCursor(53, 34);
  display.println(Freq[1]);
  display.setCursor(53, 44);
  display.println(Freq[2]);
  display.setCursor(53, 54);
  display.println(Freq[3]);
  display.display();
}

Cet extrait du sketch implémenté sur une carte Arduino Nano R4 se concentre spécifiquement sur la gestion de l’affichage des fréquences de rotation des moteurs via un écran OLED utilisant une interface I2C.

La fonction setup() assure l’initialisation de l’affichage en définissant une trame graphique structurée. Celle-ci comprend notamment des lignes de titre ainsi que des libellés associés aux différentes mesures, sous la forme « Freq.x = … Hz », permettant de préparer un cadre de visualisation clair et stable pour l’utilisateur.

La fonction DisplayFrequency() est, quant à elle, dédiée à la mise à jour des valeurs numériques affichées. Son fonctionnement repose sur une logique séquentielle simple consistant à écrire, à des positions prédéfinies de l’écran, les fréquences correspondant aux différents canaux mesurés. Cette fonction est appelée à l’issue de la phase d’acquisition des signaux, réalisée par la fonction ReadPeriod(), ainsi qu’après le traitement permettant de convertir les périodes mesurées en fréquences.

Validation fonctionnelle et perspectives d’évolution du système de contrôle Arduino Nano R4

Le test fonctionnel relatif à l’affichage des fréquences de rotation des quatre moteurs du pont élévateur du diorama de la Batcave s’avère concluant. Les résultats obtenus permettent d’ores et déjà de valider la capacité de la carte Arduino Nano R4 à acquérir et mesurer de manière stable et précise les signaux issus des capteurs optiques des plateformes motorisées.

Des travaux complémentaires demeurent toutefois nécessaires. Dans un premier temps, il conviendra d’évaluer la précision des mesures en conditions dynamiques, c’est-à-dire en présence de variations de fréquence induites par les comportements mécaniques du pont élévateur.

Dans un second temps, lors de l’intégration du système électronique de régulation avec la structure électromécanique du pont, il sera nécessaire de valider la mise en œuvre complète de la boucle logicielle de régulation des vitesses, afin d’assurer un pilotage cohérent et robuste de l’ensemble du dispositif.

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Le remplacement de 4 convertisseurs fréquence/tension par un microcontrôleur Arduino UNO, qui aurait du être l’ultime évolution du système électronique de contrôle du pont élévateur n’était en fait qu’une évolution de transition …

La nouvelle version de l’armoire électrique de contrôle de la vitesse de rotation des moteurs du pont élévateur intègre à présent un microcontrôleur Arduino Nano R4.

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Arduino Nano R4 : Optimisation de l’électronique embarquée du pont élévateur du projet BATLab112

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Electronique du pont élévateur – Prototype Ep3

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Résumé

Cet article détaille l’optimisation de l’électronique embarquée de l’armoire électrique de contrôle du pont élévateur du projet BATLab112, intégrant un Arduino Nano R4. Cette évolution améliore la compacité de l’armoire électrique, la robustesse du câblage et la maintenabilité du système. Le Nano R4 permet également un pilotage plus précis des moteurs via des signaux PWM,…

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Sommaire

  1. Migration Arduino Uno vers Nano R4 : évolution du système de contrôle du pont élévateur
  2. Validation du prototype précédent : acquisition des signaux et régulation PWM des moteurs
  3. Arduino Nano R4 : une solution compacte pour systèmes embarqués contraints
  4. Connectique renforcée : bornier à vis et accessibilité des signaux pour maintenance
  5. Communication et alimentation : exploitation du port USB-C et interfaces embarquées
  6. Nouvelle architecture de l’armoire électrique de contrôle : intégration et performance du système
  7. Évolution logicielle du système embarqué : adaptation au Nano R4
  8. Conclusion : Arduino Nano R4, une évolution clé pour un pont élévateur miniature fiable et performant
  9. Voir aussi

Migration Arduino Uno vers Nano R4 : évolution du système de contrôle du pont élévateur

Suite à la phase de prototypage précédente, consacrée à la validation du principe de mesure et de régulation des vitesses des quatre moteurs du pont élévateur, une nouvelle évolution technique a été engagée : le remplacement de la carte Arduino Uno utilisée pour l’acquisition des signaux par une carte Arduino Nano R4 montée sur une carte adaptateur avec borniers à vis.

Cette mise à jour s’inscrit dans une démarche d’amélioration continue visant à renforcer la fiabilité, la compacité et la maintenabilité de l’électronique de commande du pont élévateur du diorama de la Batcave dans le cadre du projet BATLab112.

Pour plus d’infos :

Validation du prototype précédent : acquisition des signaux et régulation PWM des moteurs

Le prototype antérieur avait permis de démontrer qu’une seule carte Arduino pouvait avantageusement remplacer les modules de conversion fréquence/tension initialement envisagés. L’Arduino Uno assurait alors la lecture des quatre signaux issus des capteurs optiques, leur traitement, puis la transmission des informations vers la console de commande.

https://batlab112.fr/2025/11/28/electronique-du-pont-elevateur-prototype-ep2/

Si cette architecture s’est révélée fonctionnelle, elle présentait néanmoins certaines limites. D’une part, l’encombrement de la carte Arduino Uno constituait une contrainte notable au regard des dimensions internes de l’armoire électrique. D’autre part, cette solution n’apportait pas d’amélioration significative en matière de robustesse du câblage, point identifié comme critique lors des phases de validation précédentes, notamment avec l’utilisation de PCB dédiés à la conversion fréquence/tension.

Arduino Nano R4 : une solution compacte pour systèmes embarqués contraints

Miniaturisation et intégration optimisée dans l’armoire électrique

Le format Nano, même associé à une carte adaptateur avec borniers à vis, permet un gain de place significatif par rapport à une carte Arduino Uno. Cette réduction d’encombrement autorise une implantation verticale du module sur son support, optimisant ainsi l’organisation interne de l’armoire électrique.

Cette nouvelle configuration favorise une circulation plus rationnelle des câbles, désormais intégrés dans des chemins dédiés. Elle contribue également à améliorer le réalisme global du diorama, en rapprochant l’architecture de celle d’une installation industrielle réelle.

Connectique renforcée : bornier à vis et accessibilité des signaux pour maintenance

Fiabilité du câblage et robustesse des connexions

L’utilisation d’une carte adaptateur équipée de borniers à vis constitue une amélioration majeure en termes de fiabilité. Ces connecteurs offrent une meilleure tenue mécanique et réduisent les risques de faux contacts, en particulier dans un environnement soumis à des manipulations ou à des vibrations.

Cette évolution corrige les limites observées sur les précédents modules de conversion, dont la connectique était moins adaptée à une exploitation durable.

Pour plus d’infos :

Accès simplifié et modularité pour tests et mises à jour

Le faible encombrement de l’Arduino Nano R4 et son mode de connexion à la carte adaptateur facilitent les opérations de maintenance. Il devient possible de retirer rapidement la carte pour effectuer des mises à jour du programme (sketch) ou réaliser des tests fonctionnels en toute sécurité.

Par ailleurs, le connecteur support du Nano R4 est doté d’une double rangée de broches, permettant l’utilisation de câbles de prototypage. Cette caractéristique autorise la réalisation de mesures de contrôle directement sur les entrées et sorties de la carte, sans démontage du système, ce qui constitue un atout important en phase de mise au point.

Communication et alimentation : exploitation du port USB-C et interfaces embarquées

Le connecteur USB-C de l’Arduino Nano R4 présente un double avantage. Il permet non seulement d’assurer l’alimentation électrique de la carte, mais également d’envisager une communication directe avec l’environnement de développement Arduino (IDE).

Cette double fonctionnalité simplifie les opérations de configuration, de diagnostic et de mise à jour logicielle, tout en limitant le nombre de connectiques nécessaires. Elle s’inscrit pleinement dans une logique de simplification et de rationalisation de l’architecture embarquée.

Nouvelle architecture de l’armoire électrique de contrôle : intégration et performance du système

Screenshot : Conception de l’armoire électrique de contrôle sur FreeCAD

Optimisation de l’architecture de l’armoire électrique grâce à l’Arduino Nano R4

Cette démarche d’amélioration s’étend également au PCB de raccordement interne de l’armoire électrique. Dans sa version précédente, celui-ci présentait des limites de conception, notamment une résistance mécanique insuffisante pour supporter les contraintes induites par les opérations de vissage et de dévissage des câbles au niveau des connecteurs. La nouvelle version corrige ces faiblesses en renforçant la robustesse mécanique de la carte, tout en intégrant des fonctionnalités supplémentaires. Elle inclut désormais une protection par fusibles de la distribution électrique issue de l’armoire, ainsi que des broches dédiées aux tests fonctionnels de transmission des signaux PWM.

Transmission directe des signaux PWM via RJ12 vers les modules de puissance L298N

Les capacités de l’Arduino Nano R4 permettent d’envisager une évolution fonctionnelle notable : la transmission directe, via un câble RJ12, des signaux PWM dédiés à la régulation de la vitesse de rotation de chacun des moteurs. Ces signaux sont acheminés vers des modules de puissance de type L298N, en charge du pilotage effectif des moteurs au sein de l’armoire de puissance.

Cette organisation contribue à simplifier la chaîne de commande, en réduisant les intermédiaires électroniques, tout en renforçant la cohérence entre les niveaux de contrôle et de puissance. Elle favorise également une meilleure lisibilité des flux fonctionnels au sein du système.

Intégration d’un écran OLED I2C pour supervision locale et diagnostic embarqué

Dans ce nouveau contexte, l’intégration d’un écran OLED local apparaît comme une évolution cohérente. Connecté via le bus i2c, cet équipement offre la possibilité d’afficher en temps réel l’état de fonctionnement du système au plus près de son implantation. Il constitue ainsi un outil précieux pour les opérations de supervision, de diagnostic et de maintenance, en fournissant un retour d’information direct et indépendant de la console principale.

Évolution logicielle du système embarqué : adaptation au Nano R4

Le changement de carte ne s’est pas limité à une évolution matérielle. Il s’est accompagné d’une refonte du script Arduino afin d’exploiter pleinement les capacités du Nano R4. Cette évolution logicielle vise à améliorer la précision des mesures, la qualité de la régulation et la robustesse globale du système de contrôle du pont élévateur.

Mesure précise des vitesses moteur : acquisition optimisée des signaux capteurs

Dans la version précédente reposant sur des convertisseurs fréquence/tension, les signaux issus des capteurs optiques présentaient des fréquences trop faibles pour permettre une mesure précise et fiable. Cette limitation impactait directement la qualité du retour d’information nécessaire à la régulation.

L’utilisation directe de l’Arduino Nano R4 permet désormais une lecture plus fine des quatre signaux des capteurs optiques. Grâce à une meilleure résolution temporelle et à une acquisition directe des impulsions, le système est capable de mesurer avec précision les variations de vitesse des moteurs.

Régulation PWM optimisée : amélioration du calcul du rapport cyclique

L’évolution logicielle a également porté sur l’optimisation de la régulation des moteurs. Le calcul du rapport cyclique des signaux PWM a été affiné afin d’assurer un pilotage plus précis de la vitesse de rotation.

L’intégration de la bibliothèque dédiée « pwm.h » facilite la gestion des signaux PWM en offrant des fonctions plus adaptées et plus performantes. Elle permet notamment de simplifier la génération des signaux tout en améliorant leur précision.

Conclusion : Arduino Nano R4, une évolution clé pour un pont élévateur miniature fiable et performant

Transition Arduino Uno vers Nano R4 : bilan des améliorations matérielles et fonctionnelles

Le passage de l’Arduino Uno au Nano R4 marque une étape significative dans le développement de l’électronique du pont élévateur. Plus compact, plus performant et mieux adapté aux contraintes d’intégration en environnement miniature, ce nouveau contrôleur contribue à une amélioration globale du système.

Au-delà du gain d’encombrement, cette évolution se traduit par une meilleure maîtrise des aspects techniques, notamment en matière de précision de mesure, de régulation des moteurs et de qualité du câblage. Elle participe également à l’amélioration de l’esthétique du dispositif, en permettant une intégration plus discrète et plus cohérente avec le réalisme recherché.

Projet BATLab112 : vers un système embarqué miniature inspiré des standards industriels

Cette évolution ne se limite pas à un simple remplacement de carte électronique. Elle illustre la maturation progressive du projet BATLab112, qui tend à dépasser le stade du prototype expérimental pour se rapprocher d’un système embarqué structuré, fiable et maintenable.

La conception du diorama technique s’inscrit ainsi dans une logique comparable à celle d’un projet industriel : prise en compte des contraintes d’intégration, fiabilisation des connexions, optimisation des performances et anticipation des besoins de maintenance. Le pont élévateur devient alors un véritable équipement miniature, dont le fonctionnement et l’architecture s’inspirent directement des standards de l’ingénierie embarquée.

Perspectives : intégration finale et tests en conditions réelles

La prochaine étape du projet consistera à intégrer l’armoire électrique de Contrôle avec cette nouvelle architecture électronique au sein du système électronique de commande du pont élévateur. Cette phase permettra de valider le comportement du système en conditions réelles d’exploitation.

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