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Présentation de la boussole




 
Avant propos :

     Malgré l'incontestable précision du GPS, le moyen le plus simple pour déterminer la direction à prendre reste encore la boussole magnétique.
     Dans cette réalisation, le montage ne fait pas appel à une aiguille aimantée mais à un équivalent électronique reposant sur l'emploi de deux circuits à effet de Hall sensibles au champ magnétique terrestre. Ces capteurs sont regroupés sur un minuscule circuit imprimé double face, distribué en France chez Lextronic et Sélectronic (depuis peu pour ce dernier). Vous pouvez voir ci-dessous le module boussole CMS disponible chez Lextronic dans sa version 3 baptisée
CMPS03.

 
Dimensions réelles du circuit imprimé : 31 mm x 34 mm.

     Malgré l'indiscutable facilité de mise en oeuvre offerte par ce module, ce dernier ne peut fournir à lui seul les indications d'angles et de directions à l'utilisateur.
    Dès lors, avec un zeste d'électronique supplémentaire, on parvient à visualiser la direction cardinale (ex : Nord, Sud, etc...) et inter cardinale (ex : Sud-Est, Sud / Sud-Est, etc...) ainsi que l'angle d'orientation sur un triple affichage :
8 leds, un afficheur LCD ou bien encore sous forme graphique avec l'emploi d'un soft fonctionnant sous Windows.



 
Caractéristiques générales de la boussole :

         Résolution de la mesure d'angle :
         Précision sur la mesure de l'ordre de à environ.
         Triple affichage de la direction : sur PC, sur LCD et sur leds.
         Configuration et étalonnage de la boussole sous Windows.
         Fonctionnement autonome de la boussole sans PC à partir de l'affichage LCD et / ou des leds.
 
        Sorties supplémentaires dédiées aux développeurs hardwares (angles + interruption).
 
        Alimentation du dispositif  par adaptateur secteur sous
12V ou sur piles 6 x 1,5V type R6.
         Consommation totale sur piles de l'ordre de 25mA.
         Consommation totale avec adaptateur secteur de l'ordre de 90mA (rétro-éclairage de l'afficheur LCD actif).
 


 
Constitution de la boussole sur le plan hardware :

     La boussole est composée de deux parties distinctes :
         la section affichage et alimentation,
          la section boussole et liaison série PC.

     La raison de cette dichotomie repose sur le soucis de protéger le module de mesure CMS de
tous champs magnétiques parasites externes. En effet, les piles permettant d'alimenter le montage (en fonctionnement autonome) contiennent des éléments ferreux susceptibles de dégrader la mesure. De la même façon, l'armature de l'écran à cristaux liquides de l'afficheur LCD introduit des perturbations lorsque ce dernier est placé à proximité du module (vérifié expérimentalement).
     Ainsi, dans un soucis de ne pas sacrifier la précision offerte par cet excellent module CMS, j'ai volontairement déporté certains éléments "perturbateurs" sur un deuxième circuit imprimé nommé "Section affichage et alimentation" relié au circuit de mesure par une liaison électrique.
     Cette liaison tri-filaire entre "
la section boussole et liaison série PC" et la "section affichage et alimentation" assure la communication des données entre les deux circuits imprimés...


  Repérage des principaux éléments constitutifs de la boussole :

      Section affichage et alimentation :

 

Encadré en bleu :

 le microcontrôleur 16F84A (esclave) permettant de gérer l'affichage.

Encadré en rouge :

 les différents supports pour piles R6 (6 x 1,5V).

Encadré en vert :

 la section affichage LCD et le réglage du contraste.

Encadré en violet :

 la section alimentation et régulation.

Encadré en bleu clair :

 la première extrémité de la liaison tri filaire.


      
Section boussole et liaison série :

Encadré en vert :

 microcontrôleur 16F876 (maître) gérant l'ensemble de la boussole.

Encadré en violet :

 la liaison série avec son incontournable MAX232 et le connecteur DB9.

Encadré en rouge :

 le module CMS boussole CMPS03.

Entouré en bleu :

 les 8 leds de signalisation des points cardinaux et inter cardinaux.

Encadré en jaune :

 la seconde extrémité de la liaison tri-filaire.

Encadré en bleu clair :

 le connecteur optionnel dédié aux développeurs hardwares.

 

  Le module boussole CMS :

      Aspect général du module boussole (version CMPS03) :

 

Encadré en bleu clair :

 le PIC16F872 programmé en usine.

Encadré en jaune :

 les deux capteurs à effet de Hall référencés KMZ51 de chez Philips.



      
Capteurs à effet de hall :


En très gros plan, les deux capteurs à effet de hall KMZ51
orientés perpendiculairement l'un vis à vis de l'autre
permettant la mesure de la position angulaire à partir des 4 points cardinaux.
 

      Brochage du module CMS : 

Broche 1 :

  alimentation +5 volts.

Broche 2 :

 signal d'horloge SCL pour communication I ²C.

Broche 3 :

 signal de données SDA pour communication I ²C.

Broche 4 :

 sortie du signal à largeur d'impulsions PWM représentatif de l'angle mesuré.

Broche 5 :

 sortie indiquant si le calibrage est opérationnel (je n'ai pas testé cette sortie).

Broche 6 :

 entrée de calibrage active à l'état bas.

Broche 7 :

 entrée de compensation des erreurs induites par la fréquence du secteur.

Broche 8 :

 non connecté.

Broche 9 :

 masse (GND).

 



    Bibliographie :

           
Descriptif du module boussole CMS dans la revue Micros & Robots n°3 page 13.
           
Document fournit par le distributeur du module boussole CMS (Lextronic).
 

 


 


 

 

 


 


 


 



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