8 réponses à ce sujet

[PPPJ]

Bonjour à tous.

Actuellemment en classe préparatoire, dans le cadre de notre TIPE, nous nous sommes pencher sur le traitement du signal. Notre idée, en suivant le thème prévision de cette année, est de simuler un trafic routier sur trois voies différentes (en longueur et en forme) pour ensuite qu'un robot mobile choisisse le chemin le plus court en temps.
Nous avons quelques questions concernant le traitement de l'information :
- est ce que le microcontroleur arduino UNO est capable de mesurer la fréquence des signaux qu'il recoit à ses entrées par le biais d'une antenne echelonnée et d'une démodulation du signal ( car nous cherchons à differencier les trois signaux pour ensuite traiter les informations envoyées) ?
- Concernant l'envoi de l'info, quel est le moyen le plus simple pour envoyer un octet avec des ondes hertziennes?

Merci d'avance.

[Black Templar]

Bonjour,

- est ce que le microcontroleur arduino UNO est capable de mesurer la fréquence des signaux qu'il recoit à ses entrées par le biais d'une antenne echelonnée et d'une démodulation du signal ( car nous cherchons à differencier les trois signaux pour ensuite traiter les informations envoyées) ?

Non, Arduino ne peut pas mesurer une fréquence en tant que tel. Par contre, tu peux échantillonner un signal à une certaine fréquence et ensuite à appliquer des filtres passe-bandes (filtre numérique) afin de récupérer le signal voulu entre deux fréquences.

- Concernant l'envoi de l'info, quel est le moyen le plus simple pour envoyer un octet avec des ondes hertziennes?

Je dirais d'utiliser la modulation en amplitude. C'est simple à comprendre (bien qu'un prof de mathématiques dirait que pour bien comprendre la modulation d'amplitude ou de fréquence, il faut attendre de voir les distributions (point qui n'est pas traité en classe préparatoire ^^)) et surtout très simple à mettre en œuvre : pour le démodulateur par exemple, une capa, une diode et une résistance suffisent !!!
Bon, par contre, cette méthode est analogique, donc plutôt que d'utiliser Arduino pour échantillonner, appliquer les filtres passe-bandes qui vont bien et ensuite démoduler, il est possible d'utiliser des filtres passes-bandes analogiques, de démoduler analogiquement puis ensuite de numériser le signal avec Arduino (signal qui sera donc prêt à être interprété )

Voila voila. Pour la partie Télécom, je ne suis pas un expert... Par contre, pour le traitement de signal, si vous le faites en numérique, choisissez bien votre fréquence d'échantillonnage pour respecter le théorème de Shanon. Pour les filtres passe-bandes, (analogique ou numérique), pensez à bien choisir l'ordre de votre filtre et son type afin d'avoir un filtrage efficace. Une fois le gabarie du filtre défini, il existe des méthodes (en analogique aussi bien qu'en numérique) pour savoir l'ordre et le type de filtre

Actuellemment en classe préparatoire, dans le cadre de notre TIPE, nous nous sommes pencher sur le traitement du signal. Notre idée, en suivant le thème prévision de cette année, est de simuler un trafic routier sur trois voies différentes (en longueur et en forme) pour ensuite qu'un robot mobile choisisse le chemin le plus court en temps.

C'est cool comme sujet de TIPE Vous avez pensé à faire l'analogie avec la mécanique des fluides pour modéliser votre système ?


++
Black Templar

[PPPJ]

Merci pour tes réponses!

Je pense plutôt que nous adopterons en premier lieu l'aspect analogique pour la reception du signal. L'aspect numérique sera amplement abondant dans l'emission du signal vers le robot. Nous pensions utiliser un emetteur qui enverrai 3 signaux de fréquences différentes correspondantes aux 3 voies routières. Comment pourrions-nous modifier la fréquence d'un signal facilement (quels montages) pour pouvoir créer 3 signaux différents? Ca nous éviterait d'utiliser 3 émetteurs... Et nous utiliserions par contre 3 antennes à fréquence de reception prédéfinie pour recevoir chaque signal. (une antenne peut elle traiter avec précision 3 signaux de fréquences differentes emis les uns à la suite des autres?)

Bon, par contre, cette méthode est analogique, donc plutôt que d'utiliser Arduino pour échantillonner, appliquer les filtres passe-bandes qui vont bien et ensuite démoduler, il est possible d'utiliser des filtres passes-bandes analogiques, de démoduler analogiquement puis ensuite de numériser le signal avec Arduino (signal qui sera donc prêt à être interprété )

Pourrais tu donner des exemples de montages permettant de demoduler analogiquement le signal? Pour le passe bande, un filtre CLR du second ordre convient si on choisi bien les frequences de coupures?

Si j'ai bien compris ce que j'ai lu sur le theoreme de shanon, il suffit de prendre une frequence d'echantillonage supérieure à 2 fois la frequence recue/émise? Donc il suffira que nous prenions 2 fois la plus grande des frequences emises par l'emetteur?

Pour l'analogie avec la mécanique des fluides, pourrais-tu un peu plus détailler? Cela me semble interessant à établir. Fais-tu référence au chemin le plus court (un fluide prend le chemin le plus court qui lui est proposé?) Je ne suis pas expert en la matière^^

Encore merci pour tes précisions,
PPPJ.

[Black Templar]

Salut !

Je pense plutôt que nous adopterons en premier lieu l'aspect analogique pour la reception du signal.

Bien ! C'est le moyen le plus simple ! Pour faire du numérique, il faut de toute façon bien maitriser l'analogique.

Nous pensions utiliser un emetteur qui enverrai 3 signaux de fréquences différentes correspondantes aux 3 voies routières. Comment pourrions-nous modifier la fréquence d'un signal facilement (quels montages) pour pouvoir créer 3 signaux différents?

Pour générer des signaux sinusoïdaux, tu peux déjà regarder du côté des oscillateurs (ex: oscillateur de Colpitts par exemple). Après, regarde aussi comment fonctionne les émetteurs FM. Dans les montages, tu as une partie oscillateur ainsi qu'une partie modulation en fréquence. (la partie modulation en fréquence ne t'intéresse donc pas si j'ai bien compris).

Envoyer 3 signaux à des fréquences différentes est un choix. Mais ne serait-il pas plus simple d'envoyer tes informations sur un seul et même canal en faisant de la modulation d'amplitude (comme les radio AM) ou de la modulation de fréquence (comme les radios FM). Tu as plein de montages simples pour créer des émetteurs et des récepteurs de radio !

Et nous utiliserions par contre 3 antennes à fréquence de reception prédéfinie pour recevoir chaque signal. (une antenne peut elle traiter avec précision 3 signaux de fréquences differentes emis les uns à la suite des autres?)

Je ne suis pas expert en télécom, mais n'aurais-tu pas besoin de trois antennes différentes pour envoyer tes signaux aussi ?? Tout dépend de tes fréquences d'envois me diras-tu...
En tout cas, une antenne possède une bande passante et est donc optimisé pour recevoir des signaux dans une certaine plage de fréquence. Si tu remplaces ton système par un émetteur FM, il te faudrait seulement une seule antenne pour recevoir tous tes signaux.

Pourrais tu donner des exemples de montages permettant de demoduler analogiquement le signal?

pour démoduler, encore faudrait-il le moduler... or, dans ton cas, tu n'as pas l'air de vouloir moduler quoi que ce soit puisque tu veux envoyer 3 signaux à trois fréquences différentes.
Par contre, si tu décides de moduler tes signaux en amplitude ou en fréquence, tout passe par le même canal de communication et, lors de la réception, il te faudra démoduler pour séparer les différents signaux. Typiquement ce que fait un récepteur radio.

Petite explication : tu as 3 commandes représentés par trois signaux sinusoïdaux de fréquences f1, f2 et f3.
Tu veux envoyer ces commandes. Pour cela, tu modules (en fréquence par exemple) ces signaux par une sinusoïde de fréquence fp (avec fp >> f1, fp >> f2, fp >> f3). On apelle cette fréquence fp, la porteuse.
Le signal résultant, une fois modulé, aura une fréquence très proche de fp. Ainsi, tu pourras envoyer ton signal avec un seul émetteur.

Lors de la réception, tu reçoit ce signal bruité. Il te faudra appliquer un filtre passe bande autour de la fréquence fp (afin de récupérer juste la plage de fréquence qui nous intéresse)
Tu peux passer le signal dans un amplificateur (ou dans un préampli) pour pouvoir le manipuler plus facilement.
Tu le démodules afin de récupérer les signaux f1, f2 ou f3 en fonction de la commande envoyé.
Tu identifies la fréquence reçu afin de savoir ce que tu as envoyé.

Pour le passe bande, un filtre CLR du second ordre convient si on choisi bien les frequences de coupures?

Je n'ai jamais entendu parlé de filtre CRL.
Pour un second ordre, ça dépend de ta gamme de fréquence. Trace un le gabarie de ton filtre puis compare le aux abaques de filtres existant pour en déterminer l'ordre (Tchebychev ou Butterworth par exemple). Trace aussi ton diagramme de bode pour bien visualiser tout ça ^^

Si j'ai bien compris ce que j'ai lu sur le theoreme de shanon, il suffit de prendre une frequence d'echantillonage supérieure à 2 fois la frequence recue/émise? Donc il suffira que nous prenions 2 fois la plus grande des frequences emises par l'emetteur?

C'est exactement ça. Ce n'est valable qu'en numérique, pour échantillonner. Si tu ne fais pas ça, tu auras du recouvrement en fréquentielle, ce qui veut dire que tu verras apparaitre des fréquences qui n'existent pas en réalité... ce qui est génant (exemple : quand tu regardes un enjoliveur de voiture accélérer, tu as l'impression que la roue tourne à l'envers à un certain moment. C'est parce que la fréquence de la roue est supérieur à la moiter de la fréquence d'échantillonnage de tes yeux ! (Shanon n'est plus respecté))

Pour l'analogie avec la mécanique des fluides, pourrais-tu un peu plus détailler? Cela me semble interessant à établir. Fais-tu référence au chemin le plus court (un fluide prend le chemin le plus court qui lui est proposé?) Je ne suis pas expert en la matière^^

Je parlais plus de la modélisation de la circulation routière. Tu peux assimiler le trafic routier à un fluide et ainsi appliquer les formules de la mécanique des fluides pour déterminer tout un tas de propriétés (débit, etc.)
Après, pour trouver le chemin le plus court, tu peux essayer de regarder du côté de la théorie des graphs !! Si tu modélises ton trafic par un fluide, il y a des études statistiques qui ont été faites pour trouver le chemin le plus court d'un fluide dans un matériaux poreux, en utilisant la théorie des graphs. (ça s'appelle la théorie de la percolation : je ne sais pas si ça peut t'aider, mais c'est toujours intéressent de regarder comment ça marche (sur le principe))

EDIT : j'ai vérifié et la théorie de la percolation, c'est plus pour caractériser des graphs aléatoires ! Dans ton cas, je suppose que tu connais les chemins (donc tu peux en déduire le graph associé). Ensuite, il existe des études pour le passage de fluides dans un graph. Il faut plus chercher de ce côté là !


++
Black Templar

[PPPJ]

Merci de prendre le temps de me répondre

Dans les montages, tu as une partie oscillateur ainsi qu'une partie modulation en fréquence. (la partie modulation en fréquence ne t'intéresse donc pas si j'ai bien compris).

Envoyer 3 signaux à des fréquences différentes est un choix. Mais ne serait-il pas plus simple d'envoyer tes informations sur un seul et même canal en faisant de la modulation d'amplitude (comme les radio AM) ou de la modulation de fréquence (comme les radios FM). Tu as plein de montages simples pour créer des émetteurs et des récepteurs de radio !

L'envoi de 3 signaux sur 3 fréquences differentes était juste la première idée qui nous est venu à l'esprit, surement pas la plus optimale. Effectivement, la solution que tu proposes me semble plus juste et plus interessante. Un emetteur et recepteur FM ou AM, quel est le plus adéquat? C'est juste une facon differente de moduler le signal... Je vais me renseigner sur les montages radio

Ok pour la modulation. Je vais également me renseigner.

Pour le filtre passe bande, par CLR je veux dire capacité-bobine-resistance mais c'est surement pas adapté pour cette sorte de montage.

C'est exactement ça. Ce n'est valable qu'en numérique, pour échantillonner. Si tu ne fais pas ça, tu auras du recouvrement en fréquentielle, ce qui veut dire que tu verras apparaitre des fréquences qui n'existent pas en réalité... ce qui est génant (exemple : quand tu regardes un enjoliveur de voiture accélérer, tu as l'impression que la roue tourne à l'envers à un certain moment. C'est parce que la fréquence de la roue est supérieur à la moiter de la fréquence d'échantillonnage de tes yeux ! (Shanon n'est plus respecté))

Sympa l'exemple de l'enjoliveur, je ne savais pas que c'etait pour cette raison! Je pense avoir compris le principe.

Je parlais plus de la modélisation de la circulation routière. Tu peux assimiler le trafic routier à un fluide et ainsi appliquer les formules de la mécanique des fluides pour déterminer tout un tas de propriétés (débit, etc.)
Après, pour trouver le chemin le plus court, tu peux essayer de regarder du côté de la théorie des graphs !! Si tu modélises ton trafic par un fluide, il y a des études statistiques qui ont été faites pour trouver le chemin le plus court d'un fluide dans un matériaux poreux, en utilisant la théorie des graphs. (ça s'appelle la théorie de la percolation : je ne sais pas si ça peut t'aider, mais c'est toujours intéressent de regarder comment ça marche (sur le principe))

J'avais abordé certaines notions de la mecanique des fluides lors de mon TPE sur les barrages. L'analogie avec les fluides peut etre interessant à établir en effet. Je vais regarder la théorie des graphes.

J'ai beaucoup à faire, en tout cas merci pour toutes ces réponses. Je te tiens au courant de l'évolution du projet J'aurais surement d'autres questions une fois que je me serais documenté sur les notions que tu m'as proposé !

[Black Templar]

Un emetteur et recepteur FM ou AM, quel est le plus adéquat? C'est juste une facon differente de moduler le signal...

c'est juste la façon de moduler qui diffère ! Une modulation en fréquence est plus robuste face au bruits et aux parasites qu'une modulation en amplitude.

Pour la petite anecdote, pour la culture, les fréquences qui sont utilisé par les stations de radio en AM sont des fréquences peu-élevées. Les signaux radio AM rebondissent donc sur les couches hautes de l'atmosphères. Pour faire de la radio amateur en AM, il ne faut pas beaucoup d'émetteur pour couvrir une grande zone. Malheureusement, le signal audio est d'assez mauvaise qualité (à cause de la modulation qui est en amplitude).
Les stations de radio FM par contre sont de meilleurs qualités car modulés en fréquence. Les plages de fréquences de ces radios sont plus élevé que pour les radio AM. Ce qui fait que les signaux radio FM ne rebondissent plus sur les couches hautes de l'atmosphère, mais passent au travers (l'atmosphère est donc transparente aux ondes radio FM). Du coup, pour couvrir une certaine zone avec de la FM, il faut beaucoup plus d'émetteur qu'en AM !!!!!
(La transparence ou non-transparence de l'atmosphère n'est pas du au type de modulation, mais bien à la fréquence de la porteuse ! ^^)

Pour le filtre passe bande, par CLR je veux dire capacité-bobine-resistance mais c'est surement pas adapté pour cette sorte de montage.

Ah ! ok.
C'est ce que tu trouve dans la plupart des montages des récepteurs radio. Perso, je préfère des montages à bases d'ampli-op, je suis beaucoup plus à l'aise avec ^^ a toi de voir ce que tu préfères.

J'ai beaucoup à faire, en tout cas merci pour toutes ces réponses. Je te tiens au courant de l'évolution du projet J'aurais surement d'autres questions une fois que je me serais documenté sur les notions que tu m'as proposé !

Au plaisir !
Black Templar

[PPPJ]

Bonjour à tous, me revoila avec mon TIPE!
Finalement on a décidé d'utiliser des modules arduino pour emettre et recevoir les infos.
On a trouvé plusieurs solutions et j'aimerais avoir votre avis sur celles-ci:

Tout d'abord il y a le module Xbee:

http://www.lextronic.fr/P5455-module-radio-xbee-xb24-awi-001.html
à utiliser avec ca: http://www.lextronic.fr/P4134-platine-shield-xbee-pour-arduino.html
ou avec ca : http://www.lextronic.fr/P1901-platine-dinterface-pour-modules-xbee.html
http://www.ladyada.net/make/xbee/configure.html
http://domotique.benchi.fr/robotique/arduino/tutorial-arduino-xbee-shield-partie-1/
http://www.ladyada.net/make/xbee/point2point.html
http://www.faludi.com/itp_coursework/meshnetworking/XBee/XBee_example.html
http://www.faludi.com/itp_coursework/meshnetworking/XBee/XBee_program_Arduino_wireless.html

Ou alors il y a quelque chose de ce type:

http://www.glacialwanderer.com/hobbyrobotics/?p=291&fb_source=message

Dans cet article, il y a mention du bruit parasite génant et l'auteur propose une solution (que je n'ai pas totalement saisie)

Donc on débat sur quel module choisir. Concernant le prix, c'est sur que c'est la deuxieme solution la moins chere mais au niveau de la facilité de la programmation et de la fiabilité de la transimission du signal, lequel est le mieux?

J'espere avoir été assez clair.
Merci de vos éventuelles réponses.
A+

[Black Templar]

Personnellement, je n'en ai aucune idée car je n'ai jamais utilisé aucune de ces cartes de communication.

[PPPJ]

Merci de ta réponse, on a finalement choisi cette solution:
RF Link 2400bps Receiver - 434MHz
RF Link Transmitter - 434MHz