> Swarmtips 2, gestion de l'énergie

La conception de swarmtips avance à petits pas. Le temps libre nous manque et il faut avouer que le projet est complexe. Mais nos petits robots devraient faire leur premier tours de roue pour le mois d'avril 2017.

En tant que robot mobile autonome, une question se pose : la gestion de l'énergie. En raison de sa taille, il ne dispose que d'une batterie limitée mais nous voulons évidement que la batterie dure plus d'une heure ! Il faut donc faire des compromis et faire attention au moindre milliampère.

Batterie, contrôleur de charge et logique d'alimentation

La batterie choisie est une lithium-polymère 1S de 850mAh. Cela devrait nous offrir une bonne autonomie pour une taille raisonnable dans le robot.

Nous avons fait le choix d'intégrer le chargeur de batterie dans le robot. La batterie étant une petite liPo mono-cellule, ce type de chargeur est très simple à mettre en œuvre. La source d'alimentation de ce chargeur sera dérivée de l'USB. Lors du branchement du robot à l'USB, nous désirons que le robot prenne son alimentation sur l'USB et que la batterie se mette en charge. Le composant Ti BQ24075 assurera ses fonctionnalités.

swarmtips2_charger

Alimentation et contrôle des moteurs

 Dans le post précédent, nous avions vu que les moteurs demandaient une tension d'alimentation plus importante que la batterie. Un booster à base de capacités commutées (switching capacitor) doublera cette tension. Avec une batterie comprise entre 3,3V et 4,2V nous obtiendrons donc une tension de commande moteurs comprise entre 6,6V et 8,4V en fonction de la décharge de la batterie. Pour que le contrôle des moteurs soit constant, la tension de la batterie est mesurée pour compenser la commande des moteurs. Le booster peut être désactivé par le processeur pour économiser de la batterie dès que les moteurs ne tournent pas.swarmtips2_booster

Cette tension est ensuite envoyé sur un double pont en H piloter directement par le PIC via 4 sorties logiques dont 2 PWMs. Nous avons choisi un composant utilisé généralement pour les moteurs pas à pas, un DRV8833.

swarmtips2_motors

Alimentation électronique générale

 L'alimentation du processeur et des différents capteurs est assurée par des régulateurs linéaires 3,3V et 2,8V. L'utilisation d'alimentation à découpage a été envisagée mais le gain en autonomie par rapport au surcoût et à la surface supplémentaire n'était pas intéressant.

Chaque composant, même banal, a été choisi pour la basse consommation. Les leds sont des 2mA au lieu des 20mA classiques, soit une belle économie si l'on considère les 10 leds du robot. Le quartz utilisé pour cadencer le processeur est un nouveau type de MEMS à très basse consommation : 2mA contre 25mA pour les oscillateurs à quartz conventionnels. Sa durée de vie est aussi multiplié par 5 avec une meilleur stabilité.

Le processeur sera contrôlé en fréquence variable pour consommer le moins possible en fonction de la charge de travail.

 

Grâce à toutes ces économies et ces astuces de conception, nous devrons avoir une autonomie de plus de 3h30. Il ne reste plus qu'à finir les schémas et nous enverrons les PCBs en fabrication.