| ★ HARDWARE ★ MONTAGES ★ INFORMATIQUE PRATIQUE : Une girouette ★ |
| Informatique pratique - Une girouette (Science&Vie) | Hardware Montages |
Notre montage n'est, en fait, qu'un prétexte pour vous familiariser avec le “code Gray”. Jusqu'à présent nous avons toujours utilisé le binaire standard: l'évolution de chaque bit correspondant directement aux puissances de deux que comptait le nombre à exprimer.Notons qu'une variante de ce binaire a déjà été utilisée pour piloter, par exemple, des afficheurs électroluminescents. Il s'agissait du binaire codé décimal. Ici l'évolution des bits est simihiire à celle du binaire standard, sur 4 bits, jusqu'au chiffre 9. Cependant, cette suite retombe à 0 pour 10 au lieu de continuer jusqu'à 16 : d'où son nom de binaire codé décimal, encore appelé BCD. Le code Gray est conçu sur un tout autre principe et s'adresse en premier lieu aux dispositifs de repérage optique de position. Si on observe le tableau d'évolution du binaire ou du BCD, on peut constater que dans bien des cas, plusieurs bits changent d'état, passent de 1 à 0 ou de 0 à 1, en même temps. Dans un dispositif mécanique, assurer une telle synchronisation de changement d'état ne va pas sans poser quelques problèmes. Le principe du code Gray repose donc sur un axiome : un seul bit à la fois peut changer d'état. Ceci conduit à un tableau un peu particulier mais simplifiera grandement la réalisation des dispositifs mécaniques de contrôle de position. Pour notre montage nous commencerons donc par réaliser un dispositif mécanique de repérage de position. Pour cela nous avons choisi une détection optique. En premier lieu, nous placerons en vis-à-vis quatre diodes électroluminescentes et quatre cellules photosensibles de type LDR. Nous obtiendrons ainsi quatre couples optiques : un par bit. En second lieu, nous découperons un disque muni de découpes disposées de manière à respecter l'évolution du code Gray. Ce disque sera alors fixé à l'axe mobile de la girouette et interposé entre les diodes et les cellules. En fonction de la position de la girouette, ces dernières recevront, ou non, la lumière des diodes. Une cellule éclairée donnera un 1, une cellule masquée un 0. Nous pourrons donc distinguer 15 positions de la girouette. Les quatre bits de position, ainsi créés, seront appliqués à l'ordinateur par l'intermédiaire de notre interface principale et le programme traitera ce codage. La réalisation mécanique de cette girouette devra être effectuée avec soin. Pour notre part, nous avons construit son pivot à l'aide d'une simple pale portée par une aiguille à tricoter. La pale et le disque optique seront simplement collés dessus, puis l'ensemble mis en place sur l'aiguille. Les cellules seront placées dessous de manière à ce que chacune d'entre elles vienne 'bien être masquée par la portion du disque la concernant. Aiguille et cellules seront maintenues grâce à un petit boîtier en plastique. Enfin les quatre diodes seront maintenues au-dessus du disque à l'aide d'une petite plaquette de câblage. L'électronique sera, quant à elle, logée à l'intérieur du boîtier. Un câble comportant six conducteurs, 4 bits, +5 volts et 0 volt, sera utilisé pour raccorder notre girouette à l'interface principale. Notons que nous avons réalisé disque et pale en bristol ; notre girouette ne supporte donc pas les intempéries. Cependant, rien ne vous empêche de remplacer le bristol par une feuille en plastique rigide; hobbystyrène ou couvercle de baril de lessive, par exemple. Le programme est simple, il se contente simplement d'indiquer la direction du vent. Il vous sera cependant facile de le modifier à volonté. TABLEAU DE CONCORDANCE
Pour terminer rappelons que, comme nous l'avons dit, notre girouette n'est qu'un exemple d'application du code Gray. Bien des détecteurs de position, notamment en robotique, qu'il s'agisse de dispositifs rotatifs ou linéaires, fonctionnent sur ce principe. Leur précision ne dépend que du nombre de bits employés. Dans notre cas, quatre bits nous offriront une précision de 22,5 degrés. Huit bits offriraient une précision d'environ 1,4 degré, etc. Le choix du nombre de bits sera donc fonction de la précision à obtenir. Il nous semble que doter notre girouette d'une telle précision de mesure aurait été parfaitement inutile en raison même des solutions mécaniques utilisées pour sa construction ; le jeu des divers éléments conduisant à des erreurs de mesures bien supérieures. Rien n'interdira cependant d'utiliser ce principe pour d'autres applications.
Henri-Pierre PENEL , Science&Vie n°847
|
