FREQUENCE et PERIODE
Ces deux notions sont importantes en robotique car on y rencontre beaucoup de phénoménes qui se reproduisent a intervalles de temps réguliers.
Par exemple:
- les commandes envoyées sur les pattes des microcontroleurs ou les signaux qu'elles reçoivent sont souvent dans ce cas
- l'horloge a quartz qui ryhtme le fonctionnement de nombreux microcontroleurs
- les sons des hauts parleurs et buzzers installés sur les robots sont périodiques
- la lumiére visible ou infra rouge utilisée pour des détections ou des échanges de messages
- les impulsions envoyées pour régler la vitesse des moteurs a courant continu
Les schémas représentant ces signaux peuvent se présenter
- soit sous forme de sinusoides (en serpent)
- soit sous forme de frises grécques (ou si on veut de marches d'escalier) correspondant a des signaux "carrés"
Ainsi, un microcontroleur peut envoyer des messages sur l'une de ses pattes en alternant par exemple pendant deux milliémes de seconde un état haut (3,3 volts) puis pendant trois milliémes de seconde un état bas (0 volts) , ces 2 états forment ensemble un élément du message (ou alternance).
On peut définir deux valeurs caractéristiques de ces signaux:
- la période: qui correspond a la durée totale d'une alternance. Ici 5 milliémes de seconde
- la fréquence : qui correspond au nombre d'alternances par seconde : ici la fréquence est de 200 et l'unité est l'Hertz
On remarque que la fréquence est l'inverse de la période.
Comment envoyer un message sur la patte de ce microcontroleur en utilisant des signaux de ce genre ? : on utilise un protocole dont le plus simple est du genre suivant:
- on peut décider que seule la durée des états hauts nous intéresse et que si elle est de 2 millisecondes l'impulsion représente un 1 et si elle dure 1 milliseconde elle représente un zéro. On fera varier la durée de l'état bas pour que la période donc la fréquence ne change pas. Le message envoyé ainsi, plaira assez a un microcontrolleur car il correspond a un code binaire qu'utilisent ces composants.
- notez que pour que le receveur du message puisse le lire correctement il faut commencer chaque message par un signal de début (par exemple un signal haut de 5 millisecondes )
- pour que ça fonctionne, il faut que l'émetteur et le receveur du message se soient mis d'accord sur le protocole qu'ils vont utiliser
L'alimentation de moteurs a courant continu (attention il ne s'agit pas de servo moteurs) avec un courant haché par des alternances de voltage de 0 a 5 volts:
Permet de faire varier leur vitesse sans trop perdre de puissance.On utilise par exemple une fréquence de 10 000 impulsions par seconde ;La période sera donc de 100 microsecondes et pour faire varier la vitesse on fait varier la durée du signal haut qui pourra durer par exemple 50% du temps de la période soit 50 microsecondes (le reste du temps sera a zéro volts). on exprime cela en disant que le pourcentage utile est de 50% (mais on peut le faire varier de 30% a 95 % : aux valeurs trop bases du% le moteur tourne mal).
Nous avons décrit cette méthode avec quelques détails car elle est trés utilisée pour régler la vitesse des moteurs de robots ; on parle de modulation par largeur d'impulsions (PWM en anglais) .