2 Servo 4 Transistors

Commande de 2 servomoteurs en 3500 pas et de 4 actionneurs basse puissance

Le module 2 Servo 4 transistors 2 Ampères permet de piloter des actionneurs comme des lampes halogènes 12 Volts ou des moteurs à courant continu, d'une part, et d'autre part 2 servomoteurs de modélisme avec 3500 pas de résolution.

I - Connectique

1 - Alimentation électrique

a - Caractéristiques générales

Cette carte nécessite deux alimentations polarisées :

  • une alimentation continue de puissance pour les servomoteurs, entre 4 et 6 V. Chaque servomoteur standard peut consommer jusqu'à 1 A (voir documentation du servomoteur), il faut donc vérifier que l'alimentation choisie est capable de délivrer le courant nécessaire à tous les servomoteurs connectés. Il ne faut pas intervertir les fils.
  • une alimentation continue entre 8 et 20 V pour la carte et les 4 actionneurs. Le voltage est à choisir en fonction des actionneurs branchés sur la carte, car l'alimentation est directe vers ces actionneurs. Par exemple il faut un bloc secteur ou des piles 12 V continu pour des lampes halogènes 12 V. Il ne faut pas intervertir les fils.
    Exemples d'alimentations possibles : une alimentation à découpage de PC (BX ou ATX) standard fournit toutes les alimentations de cette carte. Pour un système autonome (par exemple utilisant une liaison Midi sans fil), un pack de batterie de modélisme suffit pour les servo et deux piles 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, étamés si possible, avant d'être vissés dans les dominos de la carte, en respectant la polarité indiquée sur le schéma : 12 V à gauche (fil jaune d'une alimentation à découpage), les masses au milieu (fils noirs), 5V à droite (fil rouge), quand on regarde la carte avec les composants sur le dessus et l'alimentation en haut à gauche (la photo ci-contre est dans l'autre sens).

c - Utilisation d'une alimentation standard à découpage pour ordinateur

Vous pouvez utiliser une alimentation à découpage adaptée à ce montage. Vous trouverez ci-dessous la marche à suivre pour réaliser vous-même cette alimentation, mais nous déclinons toute responsabilité concernant cette opération.
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.
Pour alimenter le montage, il faut :

  • un connecteur de périphérique à 4 fils : après avoir enlevé le connecteur en plastique, il suffit de dénuder l'extrémité des fils et de les connecter dans les dominos de la carte conformément au schéma ci-dessus, en respectant les couleurs indiquées.
  • pour les alimentations ATX, sur le connecteur de carte mère, il faut relier la broche Power On (voir sur le boîtier) à la masse pour que l'alimentation démarre, avec un pont métallique.
  • sur le connecteur de carte mère, dans certains, il peut falloir mettre une résistance de 5 Ohms – 10 Watts entre le 5 Volts et la masse (voir sur le boîtier).

2 - Branchement des servomoteurs

Les servomoteurs doivent être branchés dans un sens précis. Les brancher à l'envers risque de les détruire. La masse du servomoteur (fil noir ou marron) doit être le plus près du bord de la carte, le signal doit être vers l'intérieur de la carte.

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 ètre piloté avec cette carte.

3 - Branchement des actionneurs

Les borniers (dominos) Act1, Act2, Act3, Act4 sont les quatre sorties pour actionneurs (Out, deux connexions par sortie).

L'alimentation des actionneurs est commune aux quatre sorties et provient directement de l'alimentation la plus à gauche sur le schéma de la première page : 8 à 20V-Masse, ou fil jaune-fil noir.
Rappel : cette alimentation ne peut être QUE à courant continu. Il ne faut pas inverser les fils.

Le branchement des actionneurs eux-mèmes est également orienté comme indiqué sur le premier schéma et sur le tableau ci-dessous :
Orientation de la carte : composants sur le dessus, alimentation en haut à gauche, actionneurs en haut à droite.

Actionneur 1 Actionneur 2 Actionneur 3 Actionneur 4
- | + + | - - | + + | -
Polarité du branchement des actionneurs

III - Configuration

1 - Choix du Canal Midi

Le choix du canal Midi se fait grâce à des cavaliers (jumps) que l'on place sur des picots. Ces picots sont organisés en groupe de 2x4, M1, M2, M3 et M4, entre les deux connexions pour servomoteurs. Voir tableau ci-dessous.

Si plusieurs cartes sont utilisées en même temps, elles doivent obéir à des canaux différents ou porter des numéros 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/actionneurs de même numéro sur chaque carte effectueront le même mouvement.

Canal M4 M3 M2 M1
1 - - - -
2 - - - J
3 - - J -
4 - - J J
5 - J - -
6 - J - J
7 - J J -
8 - J J J
9 J - - -
10 J - - J
11 J - J -
12 J - J J
13 J J - -
14 J J - J
15 J J J -
16 J J J J

J = Jump

2 - Choix du numéro de carte

Numéro carte C B A Servo1 Servo2 Act1 Act2 Act3 Act4
F f F f
1 - - - 0 1 2 3 4 5 6 7
2 - - J 8 9 10 11 12 13 14 15
3 - J - 16 17 18 19 20 21 22 23
4 - J J 24 25 26 27 28 29 30 31
5 J - - 32 33 34 35 36 37 38 39
6 J - J 40 41 42 43 44 45 46 47
7 J J - 48 49 50 51 52 53 54 55
8 J J J 56 57 58 59 60 61 62 63

Pour un même canal Midi, il est possible d'utiliser 8 cartes en même temps, distinctes par leur numéro. Ce numéro se choisit aussi grâce à des jumps à fixer sur des picots, groupe de 2x3 (A, B, C) entre les connexions pour servomoteurs. Le reste du tableau est expliqué plus bas.

IV - Commande des servomoteurs et des actionneurs

Le module 2 Servo 4 Actionneurs répond à des messages Midi de type Control Change.

1 - Paramètres des servomoteurs

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 ci-dessus), le second représentant le poids faible (f dans le tableau ci-dessus). Pour envoyer une consigne, on divise cette valeur par 128, le quotient est envoyé sur le poids fort et 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 Control Change différents. Trois paramètres sont nécessaires : le canal, le numéro de Control Change et la valeur de Control Change.
Remarque : la valeur d'un Control Change varie entre 0 et 127 et est indépendante de son numéro.

  • Il faut que ce Control Change s'adresse au canal Midi pour lequel la carte est configurée.
  • Le numéro de ce Control Change dépend du numéro du servomoteur sur la carte et du numéro de la carte, conformément au tableau ci-dessus. Les colonnes Servo1 et Servo2 de ce tableau indiquent, selon le numéro de la carte, le numéro de Control Change auquels le servomoteur obéit.
    Exemple : le servomoteur n°2 sur la carte configurée pour être la n°4 répond aux Control Change n°26 et 27.
  • La position du servomoteur dépend de la valeur associée aux Control Change.

2 - Paramètres des actionneurs (lampes)

Chaque actionneur obéit à un seul Control Change de numéro précis.
La variation de la commande est obtenue par découpage de l'alimentation à 80 Hz.

  • Il faut que ce Control Change s'adresse au canal Midi pour lequel la carte est configurée.
  • Le numéro de ce Control Change dépend du numéro de l'actionneur sur la carte (voir schéma de la première page) et du numéro de la carte, conformément au tableau ci-dessus. Les colonnes Act1, Act2, Act3 et Act4 de ce tableau indiquent, selon le numéro de la carte, le numéro de Control Change auquel l'actionneur obéit.
    Exemple : l'actionneur n°3 sur la carte configurée pour être la n°1 répond au Control Change n°6.
  • La réaction de l'actionneur (luminosité de la lampe par exemple) dépend de la valeur associée au Control Change. Pour la valeur 127, l'actionneur est alimenté aux ¾ de la tension d'alimentation de la carte.

3 - Types d'actionneurs utilisables sur cette carte

a - Lampe halogène 12 V

Branchement : il n'y a pas de polarité à respecter.
Alimentation : 12 V. Comportement : selon la valeur du Control Change, la luminosité varie entre rien (valeur 0) et 75% de l'éclairage maximal (valeur 127), pour une lampe alimentée avec la tension standard de 12 V.
Pour pallier cette diminution de luminosité, il est possible de suralimenter la lampe, jusqu'à 16 V. Dans ce cas la variation se fait entre rien (0) et l'éclairage maximal (127) habituellement obtenu lorsque, non branchée sur la carte, la lampe est alimentée en 12V...
Comme les lampes à incandescence ont une forte inertie thermique, il est possible d'avoir plus de résolution dans la variation de luminosité : il suffit, depuis l'ordinateur, d'envoyer des commandes proches en alternance rapide, pour fabriquer des pas intermédiaires en plus des 127 standards. Par exemple, des valeurs 27/28/27/28 donnent une impression de 27,5. C'est pratique pour les très faibles luminosités.
Précautions :

  • Il faut prévoir des fils de branchement suffisamment longs. En effet, ces lampes chauffent, il ne faut pas les mettre trop près de la carte électronique. Attention aussi en les posant : ces lampes peuvent brûler le papier, le bois, la moquette, etc..., lorsqu'elles sont en contact direct avec des matériaux inflammables.
  • Pour la durée de vie de la lampe, le mieux est une gradation qui ne descend pas jusqu'à l'extinction, avec le filament qui reste chaud. La lampe peut très bien être pilotée en On/Off mais il faut savoir que cela réduit sa durée de vie.
b - Electro-aimant

Branchement : il faut respecter la polarité indiquée dans la documentation de l'électro-aimant. Alimentation : selon les spécifications de l'actionneur utilisé, 20 V maximum pour cette carte. Précaution : En cas de surchauffe de l'électro-aimant, il peut ètre nécessaire d'utiliser un montage réducteur de chaleur, contactez-nous à ce sujet. Comportement : Avec un Control Change de valeur 0, l'électro-aimant est relâché, avec une valeur 127 il colle. Les pas intermédiaires permettent de contrôler le courant injecté dans l'aimant, c'est-à-dire la force avec laquelle il colle. La force avec laquelle il attire dépend du carré de la distance entre le noyau et la butée. Pour un pilotage plus habituel d'un électroaimant, il vaut mieux utiliser une carte de Commande 8 Actionneurs Tout ou rien / Gradation, avec un module 8 Transistors de puissance.

c - Moteur à courant continu

Branchement : il faut respecter la polarité indiquée dans la documentation du moteur. Selon le type de moteur, le branchement à l'envers provoque soit sa destruction soit un changement de sens de rotation. Alimentation : selon les spécifications de l'actionneur utilisé, 20 V maximum pour cette carte. Comportement : la vitesse du moteur dépend de la valeur de Control Change, de l'arrêt (valeur 0) à ¾ de la vitesse maximale normalement obtenue avec la tension d'alimentation normale.
Comme pour la lampe, le moteur peut être suralimenté (4/3 de l'alimentation habituelle, inférieur à 20V), pour atteindre sa vitesse maximale normale avec un Control Change de valeur 127.

V - Précautions d'emploi

Vous pouvez trouver les précautions d'emploi ici.