Projet 8 - Télémètre à ultrasons

1. Écran LCD

L’écran LCD (Liquid Cristal Display, ou écran à cristaux liquides) est un dispositif qui permet d’afficher des informations à partir de signaux électroniques. Il utilise les propriétés de certains cristaux liquides qui peuvent être orientés par un courant électrique. Combinés à des filtres polarisants, ces cristaux permettent de faire varier la transparence d’une paroi. Un rétroéclairage rend ces variations plus visibles.

Principe de fonctionnement d’un écran à cristaux liquides (Wikipédia)

Il existe plusieurs types d’écrans LCD, du plus simple au plus luxueux : les écrans alphanumériques, qui n’affichent que des séries de caractères donnés, les écrans graphiques monochromes, capables de représenter des dessins monochromes pixel par pixel, ou les écrans graphiques couleur pour les plus sophistiqués.

L’écran...

1. Gestion du capteur à ultrasons

La programmation de la gestion du capteur à ultrasons est l’occasion d’implémenter un protocole spécifique pour communiquer avec un composant complexe, en l’occurrence le sonar HC-SR04P, à l’aide de sa fiche technique.

Il existe un grand nombre de composants et de circuits intégrés et il est impossible de se souvenir de toutes leurs caractéristiques. C’est pourquoi, les fabricants produisent des fiches techniques (datasheets) qui contiennent toutes les informations utiles à la mise en œuvre de ces produits.

Il suffit de chercher sur Internet "datasheet HC-SR04" pour trouver un document PDF qui explique clairement le fonctionnement du circuit (le fichier est joint dans le dossier de téléchargement de ce livre).

Ce document présente les fonctions des bornes Trigger et Echo : l’une sert à déclencher une mesure, l’autre à recevoir le résultat. En outre, il est intéressant de comprendre le diagramme temporel de fonctionnement.

Diagramme temporel du HC-SR04

Un signal de déclenchement de 5V durant 10µs est envoyé via la borne Trigger. Ce signal provoque alors une série de huit émissions d’ultrasons à la fréquence de 40 kHz et attend les échos. La réponse est envoyée à travers la borne Echo sous la forme d’un signal d’une durée proportionnelle à la distance mesurée, selon la formule :

Comme le capteur est donné comme capable de mesurer une distance de 2 à 400 cm, la durée des réponses fluctue de :

pour une mesure de 2 cm, et de :

pour une mesure de 400 cm (soit 4 m).

Du fait de l’aspect séquentiel de ce protocole, il est suggéré de faire des cycles de mesures de plus de 60 ms (soit 60 000 µs) afin que le déclenchement n’empiète pas sur le retour d’information de la mesure précédente.

Une fois cette séquence comprise, il est relativement simple...

1. Améliorations possibles

Ce télémètre fonctionne déjà bien et il est très utile pour les travaux de bricolage et d’aménagement, mais il peut encore être amélioré.

Créer un boîtier

Pour un usage courant, intégrez le circuit (qui peut être soudé au lieu d’être simplement câblé) dans un boîtier protecteur, qui laisse seulement sortir les émetteurs/récepteurs du capteur de distance et un interrupteur. Le système est ainsi mis à l’abri des chocs et autres aléas possibles sur un chantier.

Ajouter des fonctionnalités

La fonctionnalité actuelle est minimale. Libre à vous d’ajouter des modes de fonctionnement alternatifs, en utilisant les boutons pour les actionner. Vous pouvez, par exemple, mémoriser un certain nombre de mesures ou faire des calculs de surface (en multipliant deux mesures) ou de volume (avec trois mesures).

2. Ressources

Explications sur la mise en œuvre d’un écran LCD avec la librairie LiquidCristal : https://www.dfrobot.com/wiki/index.php/LCD_KeyPad_Shield_For_Arduino_SKU:_DFR0009

Générateur de fichiers de caractères spéciaux pour LCD HD4478 : https://omerk.github.io/lcdchargen/

Fiche technique du capteur de distance HC-SR04 : http://www.micropik.com/PDF/HCSR04.pdf...