Module 8 Servomoteurs

Commande de servomoteurs 128 / 3500 pas

Cette carte reçoit des commandes en protocole Midi pour piloter 8 servomoteurs de modélisme.

I - Connectique

ATTENTION au sens de branchement des servomoteurs, brancher un servo à l'envers est destructif.

1 - Connexion au centre de décision

Un câble Midi relie la prise de la carte sur la sortie d'un ordinateur via une interface Midi-USB ou via une sortie Midi de carte son. Le module Servomoteurs peut également être piloté par une carte ZIP.

2 - Branchement des servomoteurs

Marque Fil de masse Fil positif Fil de signal Compatibilité
Futaba Noir Rouge Blanc Branchement direct
Graupner Marron Rouge Jaune Branchement direct
Robbe Noir Rouge Blanc Prise non standard à modifier
K.O. Noir Rouge Bleu Intervertir les fils noir et rouge
Multiplex Noir Rouge Jaune Prise non standard à modifier
Sanwa Noir milieu Rouge Noir bord Intervertir les deux fils noirs

Les servomoteurs sans marque ont généralement une connectique du type Futaba ou Graupner.

Tous les servomoteurs ne sont pas capables de marquer 3500 positions différentes. Il faut des moteurs de bonne qualité. Un moteur de base a 512 positions distinctes, mais peut tout de même être piloté avec cette carte.

3 - Alimentation électrique

a - Caractéristiques générales

Cette carte nécessite deux alimentations :

  • une alimentation continue de puissance pour les servomoteurs, entre 4 et 6 V, conforme aux spécifications du moteur. Un servomoteur consomme jusqu'à 1 A (voir sa documentation), il faut donc vérifier que l'alimentation choisie peut délivrer le courant nécessaire à tous les moteurs connectés.
  • une alimentation continue entre 8 et 15 V pour le reste du montage, capable de fournir 100 mA.
    Par exemple, une alimentation de PC standard fournit toutes les alimentations de cette carte. Pour un système autonome, un pack de batterie de modélisme suffit pour les servo et une pile 9V pour le reste de la carte.
b - Connexion des fils d'alimentation sur la carte

Les fils d'alimentation doivent être dénudés proprement au bout sur 5 mm maximum, avant d'être vissés dans les dominos de la carte conformément au schéma du haut de la page. ATTENTION au sens : il ne faut pas inverser les + et - des alimentations.

  • 5V = R = fil (+) de l'alimentation des servo ;
  • 0 = N = Masse des servo ;
  • 0 = N = Masse de la carte ;
  • 12V = J = fil (+) de l'alimentation de la carte.
c - Utilisation d'une alimentation à découpage standard pour PC

Vous pouvez utiliser une alimentation à découpage d'ordinateur, adaptée à ce montage. Vous trouverez ci-dessous la marche à suivre pour détourner vous-même cette alimentation, mais nous déclinons toute responsabilité concernant cette opération.
Ces alimentations se présentent sous la forme de blocs cuboïdes souvent gris, avec des fils colorés permettant d'alimenter cartes mères et disques durs. Les fils d'alimentation des disques durs conviennent à la carte 8 Servo.

Il est formellement déconseillé d'utiliser cette alimentation pour alimenter en même temps un ordinateur et ce module. Il est d'autre part très dangereux d'ouvrir le boîtier protecteur d'une alimentation à découpage mais cela n'est pas nécessaire ici. Nous déclinons toute responsabilité en cas de dégâts lors de ces types d'utilisation. Toutes les manipulations décrites ci-dessous doivent se faire avec l'alimentation débranchée du secteur.

Deux étapes sont nécessaires pour adapter l'alimentation à la carte.
1) Localiser un connecteur de périphérique avec des fils jaune, rouge et noirs. Certains contiennent aussi des fils orange, inutiles ici. Couper le connecteur en plastique. Dénuder l'extrémité des fils sur 5 mm, les tortiller proprement pour qu'aucun fil ne dépasse et les connecter dans les dominos de la carte conformément au schéma, en respectant les couleurs indiquées.
Mieux : souder ces 4 fils sur des picots métalliques, qui seront vissés dans les dominos. Cette étape n'est pas indispensable et nécessite un fer à souder.

2) Pour une alimentation ATX ou plus récente, sur le connecteur de carte mère, il faut relier la broche Power On (fil vert) à la masse pour que l'alimentation démarre, avec un pont métallique.
Couper le fil vert et un fil noir, dénuder l'extrémité sur 1 cm et tortiller les 2 fils ensemble.

Tension Couleur Couleur de fil Alimentation
5 V R Rouge Fils (+) pour les servo
0 V N Noir Masse pour les servo
0 V N Noir Masse pour la carte
12 V J Jaune Fil (+) pour la carte

II - Configuration de la carte

1 - Ensemble B de huit interrupteurs

Configuration du canal
Canal 1 2 3 4
1 - - - -
2 On - - -
3 - On - -
4 On On - -
5 - - On -
6 On - On -
7 - On On -
8 On On On -
9 - - - On
10 On - - On
11 - On - On
12 On On - On
13 - - On On
14 On - On On
15 - On On On
16 On On On On

Illustration

  • Les interrupteurs 1 à 4 servent à définir le canal Midi (tableau ci-contre).
  • Les interrupteurs 5 à 7 servent à définir le numéro de carte (tableau ci-dessous, avec les numéros des messages Control Change associés à chaque configuration).
  • L'interrupteur 8 sert à définir l'angle de course maximale du moteur :
    OFF = 90°
    ON = 120°

Si plusieurs cartes servomoteurs sont utilisées en même temps, elles doivent porter des numéros différents ou obéir à des canaux différents pour être pilotées indépendamment l'une de l'autre.
Si deux cartes obéissent au même canal Midi et possèdent le même numéro, les servomoteurs à la même place sur chaque carte effectueront le même mouvement.

Numéro de la carte Pour chaque servomoteur, selon le numéro de la carte, numéro de Control Change auquel le servomoteur obéit
Carte 5 6 7 Servo1 Servo2 Servo3 Servo4 Servo5 Servo6 Servo7 Servo8
1 Off Off Off 8 9 10 11 12 13 14 15 F
0 1 2 3 4 5 6 7 f
2 On Off Off 24 25 26 27 28 29 30 31 F
16 17 18 19 20 21 22 23 f
3 Off On Off 40 41 42 43 44 45 46 47 F
32 33 34 35 36 37 38 39 f
4 On On Off 56 57 58 59 60 61 62 63 F
48 49 50 51 52 53 54 55 f
5 Off Off On 72 73 74 75 76 77 78 79 F
64 65 66 67 68 69 70 71 f
6 On Off On 88 89 90 91 92 93 94 95 F
80 81 82 83 84 85 86 87 f
7 Off On On 104 105 106 107 108 109 110 111 F
96 97 98 99 100 101 102 103 f
8 On On On 120 121 122 123 124 125 126 127 F
112 113 114 115 116 117 118 119 f

F : poids fort
f : poids faible

2 - Ensemble A de sept interrupteurs

Le troisième interrupteur n'est pas utilisé. Si cet ensemble contient 8 interrupteurs, le dernier n'est pas utilisé non plus.

a - Résolution : Interrupteur 1

OFF = 128 pas
ON = 3500 pas

L'interrupteur n°1, situé près des dominos d'alimentation, sert à définir la résolution (nombre de pas) de commande des servomoteurs.

b - Mode Sécu : Interrupteurs 2 et 4

Lorsque le mode Sécu est activé, si la consigne n'est pas envoyée périodiquement, au minimum plus d'une fois par seconde, alors le servomoteur revient en position de repos.

Interrupteur n°2 ON Chaque servomoteur qui ne reçoit pas de commande pendant 1 ou 5 seconde revient à sa position de repos (cf mode Learn).
OFF En absence de consigne, le servomoteur reste où il est (fonctionnement par défaut)
Interrupteur n°4 On/Off Mode Sécu à 1 ou 5 secondes.
c - Protocole : interrupteurs 5 et 6 OFF

Le choix des protocoles autres que Midi (DMX ou RS232) n'est pas encore implémenté, mais les interrupteurs 5 et 6 doivent être sur OFF pour que le Midi fonctionne.

d - Interrupteur 7 : Apprendre (Learn)

OFF = mode Normal
ON = Mode Learn

La carte permet de mémoriser les positions de chaque servomoteur. Les positions courantes sont apprises pour devenir des valeurs de démarrage de la carte et des positions de repos en mode Sécu.

Procédure d'apprentissage :

  • Désactiver le mode Sécu (n°2 Off);
  • Envoyer les consignes aux servomoteurs, c'est-à-dire les positions de démarrage ;
  • Lever (On) puis baisser (Off) l'interrupteur 7 Apprendre.

Résultat : toutes les positions courantes définissent les positions de repos en mode Sécu. Ce sont aussi les positions qu'adoptent les servomoteurs au démarrage de la carte. La mémorisation en mémoire non volatile se fait au passage ON->OFF du n°7.

III - Mise en oeuvre informatique

Des patchs sont disponibles sur le site d'Interface-Z pour les logiciels de gestion temps réel les plus courants, dans la section Programmation.

1 - Mode 128 pas

La carte est directement compatible avec tout système (logiciel/ordinateur, carte ZIP, ...) capable d'envoyer des ordres Midi de type Control Change.
Chaque servomoteur obéit à un Control Change différent et peut prendre 128 positions.

Trois paramètres sont nécessaires : le canal, le numéro de Control Change et la valeur de Control Change.

  • Il faut que ce Control Change s'adresse au canal Midi pour lequel la carte est configurée.
  • Le numéro de ce CC dépend du numéro du servo sur la carte et du numéro de la carte, conformément au tableau ci-dessus.
    Exemple : le servomoteur n°2 sur la carte configurée pour être la n°4 répond au Control Change n°25.
  • La position du servomoteur dépend de la valeur associée au Control Change. Cette valeur varie entre 0 et 127 et est indépendante du numéro.

2 - Mode 3500 pas

Pour être pilotés avec une résolution de 3500 pas, les servomoteurs doivent recevoir deux messages Control Change couplés, le premier représentant le poids fort (F dans le tableau), le second représentant le poids faible (f dans le tableau). Pour envoyer une consigne de position, la valeur est divisée par 128 ; le quotient est envoyé sur le poids fort, le reste sur le poids faible.
Exemple : pour obtenir la position 520, on envoie sur le poids fort la valeur 4 et sur le poids faible la valeur 8. La carte reconstitue la valeur 520 en faisant l'opération 4 x 128 + 8.

Chaque servomoteur obéit à deux CC différents. Comme pour les 128 pas, trois paramètres sont nécessaires : le canal, le numéro et la valeur.

  • Il faut que ces Control Change s'adressent au canal Midi pour lequel la carte est configurée.
  • Le numéro de ces CC dépend du numéro du servo sur la carte et du numéro de la carte, conformément au tableau ci-dessus. Les colonnes Servo 1 à 8 ce tableau indiquent, selon le numéro de la carte, les numéros des 2 CC auxquels le servo obéit.
    Exemple : le servomoteur n°2 sur la carte configurée pour être la n°4 répond aux Control Change n°57 et 49.
  • La position du servomoteur dépend de la valeur associée aux CC, obtenue par division entière par 128 (quotient et reste).

3 - Limites des Servomoteurs

Vérifier la course des servo et identifier les valeurs limites : certains moteurs n'obéissent plus en dessous de 10 ou au-dessus de 110 (en mode 128 pas). Au-delà, le moteur force, tremble, et s'abîme. De même en mode 3500 pas, prévoir de piloter les moteurs entre 400 et 3100 et vérifier que tous les pas répondent autour de ces limites.

IV - Précautions d'emploi

Vous pouvez trouver les précautions d'emploi ici.