GLDPJ-2A Équipements de formation à la mesure et au contrôle

I. Caractéristiques de l’équipement
1. Intègre le microcontrôleur haute performance STM32F103ZET6 de STMicroelectronics (ST), basé sur le cœur ARM Cortex-M3.
2. La carte mère et la carte système peuvent être utilisées séparément et intègrent des fonctions de simulation, de débogage, de programmation et de téléchargement. Elles sont idéales pour l’enseignement, l’innovation, les compétitions, etc.
3. Le port d’E/S dédié au processeur est accessible aux utilisateurs.
4. Intègre un circuit de protection et assure l’isolation des circuits du simulateur et de l’utilisateur (débogueur d’isolation disponible en option).
5. La fonction de détection automatique des ressources matérielles de la carte mère facilite la maintenance et l’utilisation.
6. Ce module d’équipement de formation à la mesure et au contrôle comprend : un circuit de conditionnement de grandeur analogique (conditionnement et acquisition de température par PT100, CAN externe), un circuit de conditionnement de grandeur de commutation (isolation par optocoupleur, comparateur entier, sortie tampon à puce série 74), un relais, une zone d’expérimentation AD/DA avec affichage numérique à six segments LED, un module de transmission et de réception infrarouge, une extension de ports d’E/S (extension d’entrée/sortie I2C ou série-parallèle similaire à un module d’extension de chauffage), un clavier avec affichage (indication d’état par voyant LED), un amplificateur vocal (avec module d’amplification), un capteur de température, un télémètre à ultrasons, un moteur CC/pas à pas (module intégré de commande et de mesure de vitesse pour le contrôle PID de la vitesse), un interrupteur à clé (carte mère prenant en charge les touches indépendantes), un module d’extension 485 (compatible avec la carte mère), Bluetooth (contrôle par commandes AT), communication sans fil ZigBee (contrôle par commandes AT), messagerie texte GPRS (contrôle par commandes AT), télécommande sans fil (compatible avec la communication 2,4 GHz), un module d’alarme de détection de présence infrarouge. Une zone d’extension expérimentale universelle permet de réaliser des modules expérimentaux de développement et d’innovation secondaires, ainsi que de nombreuses autres expériences.
II. Paramètres fonctionnels
1. Processeur : STM32F103ZET6.
2. Méthode de téléchargement du programme : JLINK ou STLINK, interface SWD 20 broches.
3. Carte mère fonctionnelle
① Alimentation : Utiliser un adaptateur secteur 12 V CC / 2 A.
② Microcontrôleur : STM32F103ZET6, toutes les E/S sont accessibles par broches double rangée.
③ Interfaces de communication : 1 interface RS485 (compatible avec les câbles Siemens PPI, connecteur DB9 femelle), 1 interface RS232 (DB9 femelle), 1 interface CAN.
④ Boutons : 8 boutons indépendants, 1 interface clavier matriciel 4×4 (module clavier matriciel compatible).
⑤ Affichage : 8 voyants LED, 1 LED RGB tricolore, 1 interface LCD12864, 1 interface LCD1602, 1 interface d’affichage TFT 480×320 (tactile résistif).
⑥ Interface d’entrée : 4 entrées numériques, isolation par optocoupleur, mise en forme par comparateur, traitement par 74HC14 puis lecture par microcontrôleur.
⑦ Interface de sortie : 2 relais avec voyants.
⑧ Autres : 1 buzzer passif, 1 buzzer actif, 1 sortie DAC avec LED de commande, 1 potentiomètre 2 kΩ (sortie de signal de tension 0 ~ 3,3 V), circuit de génération d’impulsions.
⑨ Équipé d’un porte-carte SD, interface SDIO par défaut, permettant la lecture et l’écriture de fichiers SD et la gestion du système de fichiers FAT.
⑩ Interface d’extension : 1 interface d’extension standard Arduino.
4. Module de contrôle de température : avec capteur de température NTC, capteur de température à bus unique 18B20 et résistance thermique PWM bidirectionnelle. Le capteur de température est intégré entre les deux résistances chauffantes, et ce module peut être utilisé comme système de contrôle de température.
5. Module de détection de température RTD : équipé d’un capteur PT100, d’une entrée de conditionnement à amplificateur opérationnel et d’un convertisseur analogique-numérique externe pour la surveillance de la température du capteur.
6. Module de moteur pas à pas : le moteur pas à pas est contrôlé par quatre sorties PWM (PWM1, PWM2, PWM3 et PWM4), permettant la commande d’un moteur pas à pas biphasé de type 42.
7. Module de moteur CC : il utilise un circuit intégré de commande de moteur CC et est équipé d’un capteur de vitesse à effet Hall, permettant une régulation de vitesse en boucle fermée.
8. Module radio FM : le module radio FM utilise le bus I2C (SCL, SDA) pour la recherche automatique des stations ou la définition d’une fréquence fixe.
9. Module d’amplification audio : Le canal de sortie est connecté à l’entrée de l’amplificateur pour permettre la lecture de différentes sources audio.
10. Module MP3 : Il utilise la puce de décodage audio JQ8900 pour décoder les fichiers au format MP3. Les canaux de sortie R et L peuvent être utilisés comme entrées de l’amplificateur pour la lecture de musique depuis une carte SD.
11. Module d’affichage LED : Le circuit intégré 74HC595 étend l’affichage dynamique numérique à tube 6 bits et comprend 4 LED et 4 boutons.
12. Module d’affichage matriciel LED 16×16 : Il utilise 4 pilotes 74HC595 et un affichage à balayage dynamique.
13. Module de moteur CC : La commande du moteur CC est assurée par les modules PWM1 et PWM2, permettant la régulation de la vitesse ou la commande en marche avant/arrière.
14. Module de communication infrarouge : Le microcontrôleur contrôle le tube électroluminescent infrarouge pour émettre un signal infrarouge et reçoit le signal de décodage pour assurer une communication en transmission automatique.
15. Module de télémétrie ultrasonique : un microcontrôleur (MCU) pilote un circuit de génération d’ultrasons pour produire un signal ultrasonique. Un circuit de démodulation renvoie ce signal au MCU pour effectuer la mesure de distance. Chaque nœud de signal comporte des points de test.
16. Module Bluetooth : utilise la communication par commandes AT via le port série du module intégré.
17. Module ZigBee : utilise la fonction de transmission transparente du port série pour réaliser des fonctions telles que la transmission et la réception de données sans fil ou la télécommande sans fil.
18. Module SMS GPRS : permet de contrôler l’envoi et la réception de SMS via les commandes AT du port série.
19. Module de communication sans fil 2,4 GHz : module sans fil NRF24L01, interface SPI.
20. Module de détection infrarouge de présence humaine : détecte le signal infrarouge humain et peut générer un signal de commutation.
21. Circuit de conditionnement de signal de commutation
(1) Conditionnement d’entrée : conditionnement d’entrée haute puissance (isolation par coupleur optique)
Conditionnement d’entrée basse puissance (désactivation des fluctuations par condensateur)
(2) Conditionnement de sortie : circuit de commande de charge CC (transistor de puissance, transistor Darlington, etc.)
circuit de commande de charge à thyristors
circuit de commande de relais
Exemples : expérience de commande de vitesse de moteur CC, expérience de commande avant/arrière de moteur pas à pas
Chaque nœud de signal doit comporter un point de test.
22. Circuit de conditionnement de signal analogique
(1) Conditionnement d’entrée : amplification des petits signaux, filtrage, amplification et mise en forme du signal de fréquence, conversion analogique-numérique
(2) Conditionnement de sortie : filtrage, conversion courant-tension, amplification
Chaque nœud de signal doit comporter un point de test. L’accent est mis sur le processus de conditionnement du signal, sans autre exigence.
23. Communication infrarouge
(1) Contrôle par microcontrôleur (MCU) pour la transmission et la réception automatiques
(2) Expérience de décodage de télécommande infrarouge
Chaque nœud de signal doit comporter un point de test.
24. Expérimentation sur un système de contrôle PID
(1) Expérience de contrôle en boucle fermée simple, nécessitant l’utilisation successive d’un algorithme de position et d’un algorithme de contrôle incrémental. Cette expérience permet aux étudiants de comprendre les différences d’efficacité de ces deux algorithmes.
(2) Expérience de contrôle en double boucle fermée.
25. Les emplacements pour le câblage principal sont réservés aux étudiants afin qu’ils puissent effectuer eux-mêmes les connexions.
26. Le logiciel, accompagné de schémas de circuits, de schémas électriques, d’organigrammes, de schémas de connexion, de schémas de recherche de composants et d’instructions pour chaque expérience, constitue un support pédagogique complet pour les travaux pratiques.
III. Projets expérimentaux de cet équipement de formation à la mesure et au contrôle
1. Expérience de clignotement de LED
2. Expérience de défilement de lumière LED
3. Expérience de clavier matriciel
4. Expérience de buzzer
5. Expérience de communication série
6. Expérience de contrôle de relais
7. Expérience de contrôle de lumière RGB
8. Expérience d’affichage à tube numérique
9. Expérience d’affichage LCD TFT
10. Expérience d’affichage LCD1602
11. Expérience d’affichage matriciel LED 16×16
12. Expérience de conversion ADC
13. Expérience DAC
14. Conception de radio intelligente
15. Conception d’un système de contrôle de vitesse de moteur CC PWM
16. Expérience d’acquisition de signaux analogiques (utilisation de sondes NTC, etc., pour l’acquisition et le transfert vers une interface RS485 ou RS232)
17. Conception d’un lecteur MP3
18. Expérience d’acquisition de la quantité de commutation d’un signal numérique (utilisation de boutons indépendants, acquisition et transfert vers une interface RS485 ou RS232)
19. Conception d’un système de contrôle de température en boucle fermée
20. Expérience de mesure et de contrôle de la vitesse d’un moteur CC
21. Conception d’un système de régulation de vitesse pour moteur pas à pas
22. Expérimentation de communication infrarouge (décodage d’une télécommande infrarouge)
23. Expérimentation d’alarme par induction infrarouge humaine et de télémétrie infrarouge
24. Conception d’une application de capteur ultrasonique
25. Conception d’une application de mesure de température, d’humidité et de thermistance
26. Conception d’un système de contrôle d’éclairage multi-sites
27. Expérimentation d’une télécommande sans fil 2,4 GHz NRF24L01