Pilotage d'un électroaimant avec ARDUINO

Contexte

L'électroaimant permet de maintenir fixes des objets métalliques grâce à la force magnétique produite et de les libérer à un instant connu en annulant simplement la tension qui alimente la bobine de l'électroaimant.

Ce dispositif pourra être utilisé dans certains projets THEMA-Méca, pour obtenir un lâcher de corps pouvant se déplacer sous l'effet de la pesanteur, en maîtrisant parfaitement l'instant du lâcher (-> top chrono).

Les principales caractéristiques de l'électro-aimant sont résumées ci-dessous (page du catalogue GOTRONIC) :

Ce qu'il faut savoir !

Un électroaimant comporte une bobine de fil de cuivre qui produit un champ magnétique lorsqu'elle est parcourue par un courant. Le courant nécessaire au fonctionnement de la bobine de l'électroaimant est de 400mA, alors qu'on ne peut demander que 40 mA à une sortie numérique ARDUINO !

Pour cette raison, le module électroaimant utilisé intègre un transistor de commande, qui se comporte comme un interrupteur commandé, comme illustré sur ce schéma :

• la commande basse puissance (patte 2 sur la figure) peut être reliée à une sortie numérique ARDUINO, pour activer/désactiver l'électroaimant,
• la puissance est fournie par une alimentation extérieure (pattes 4 et 3), capable de fournir une tension de 5 V sous 400 mA pour la bobine de cet électroaimant.

Bien penser que l'alimentation doit fournir 2 W par électroaimant (5volt x 0.4 Ampère) : si vous utilisez 5 électroaimants, l'alimentation doit pourvoir fournir 10 Watt (5 volt 2 ampères).

Comportement attendu

Comme pour le montage de la fourche optique, le pilotage de l'électroaimant se fait par un seul bouton :

• au démarrage, l'ARDUINO est à l'état WAIT, toutes LEDs éteintes, électroaimant hors tension.
• un appui sur le bouton START/STOP, alors que l'ARDUINO est dans l'état WAIT provoque:
  - le passage à l'état START
  - l'allumage de la LED rouge,
  - l'extinction de la LED verte,
  - la mise sous tension de l'électroaimant,
  
• un nouvel appui sur le bouton START/STOP, alors que l'ARDUINO est dans l'état START provoque:
  - l'allumage de la LED verte,
  - l'extinction de la LED rouge,
  - la mise hors tension de l'électroaimant,
  - le passage à l'état STOP.
• un nouvel appui sur le bouton START/STOP, alors que l'ARDUINO est dans l'état STOP provoque:
  - le passage à l'état START
  - l'allumage de la LED rouge,
  - l'extinction de la LED verte,
  - la mise sous tension de l'électroaimant,

ATTENTION : il ne faut pas laisser la bobine de l'électroaimant sous tension trop longtemps (moins de 5 minutes...) sous peine de chauffe importante !

Écrire :

• le diagramme de changements d'états de l'automate, avec comme événement : BPA (Bouton poussoir Appuyé)
• le tableau des états des LEDS, électroaimants... en focntion des états de l'automate.

Schéma électrique

1 électroaimant :

On peut alimenter un électroaimant avec le port USB. Dans ce cas le schéma du montage est :

Plusieurs électroaimants

Le montage requiert une alimentation extérieure : vous disposez d'une alimentation à découpage d'une dizaine de Watts, dont la tension est réglable entre 5V et 12V (elle est réglée sur 5V pour l'électroaimant utilisé):

Montage ARDUINO (Plusieurs électroaimants)

À établir en focntion du xhéma électrique.

Algorithme textuel

À vous de l'écrire en vous inspirant de l'algorithme du premier montage de la fourche optique.

Programme

Vous pouvez maintenant écrire le programme ElectroAimant_1...