Repérage des broches

Objectif

L’objectif de ces travaux est d’identifier les broches d’un boitier électronique « le RoboPong » de l’entreprise Newgy en étudiant la variation des grandeurs électriques en fonction des boutons du boitier.
Il s’agit d’un boitier de commande du robot « Robo-Pong » dédié à l’entraînement des
joueurs de ping-pong.
Ce boitier permet de répondre à 3 exigences essentielles : Il doit pouvoir adapter :
- La vitesse d’éjection des balles.
- La cadence d’éjection.
- La vitesse d’oscillation de la tête du robot.
Le boitier est équipé de 4 boutons :
- Power : pour allumer et éteindre l’appareil.
- Ball Speed : règle la vitesse et la coupe de la balle. Plus le réglage est élevé, plus la
balle aura de la vitesse et de la rotation.
- Ball Frequency : règle la durée entre les éjections de balles. Un réglage bas augmente
la durée entre les éjections de balles.
- Oscillator Speed : règle la vitesse durant laquelle la tête du robot pivote d’un côté à
l’autre. Des réglages plus élevés entraînent un pivotement plus rapide.

L’objectif de cette étude est d’identifier les broches de ce boitier afin de les relier à
chacun des boutons du boitier.

Protocole expérimentale

On commence par allumer le boitier, tous les boutons étants à la position de
départ 0, on examine les broches du boitier un par un à l’aide d’un oscilloscope. On
remarque que seul le fil totalement dénudé présente une différence de potentiel (ddp) par
rapport aux potentiels des autres fils. Cette différence de potentiel s'élève à 900 mV lorsque le bouton "Ball speed" est au maximum.
On conclut que le fil dénudé est alimenté par un courant peu importe la position des
boutons du boitier et même lorsqu’ils sont à la position 0.
Il s’agit alors de l’alimentation du boitier. A partir de maintenant, on attribut au fil dénudé le
potentiel Vcc.

1)Vcc :

Tous les boutons sont initialement à la position nulle de départ, on mesure la différence de
potentiel entre le Vcc et les autres fils un par un. On remarque que la différence de potentiel
reste la même (900 mV). On vérifie ensuite l’effet des boutons sur la ddp entre le Vcc et les
autres fils, on conclut que le Vcc n’est sensible qu’à la variation du bouton « Ball speed », la
ddp varie entre 600 mV à la position nulle et augmente progressivement en agissant sur le
bouton jusqu’à ce qu’elle sature à 1 V.
Le Vcc est indifférent vis-à-vis des boutons « Ball Frequency » et « Oscillator Speed ».

2) Fil Bleu + Fil blanc :

En essayant différentes positions des boutons et différentes combinaisons de mesures : ddp
entre fils bleu – jaune, bleu – rouge, bleu – Vcc, bleu -blanc, on remarque que le fil bleu est
insensible à la variation de la position des 3 boutons. De plus, lorsque on a essayé de
mesurer la différence de potentiel entre les fils Bleu-Blanc, on a remarqué qu’elle reste nulle
peu importe la position des boutons. Nous déduisons donc, que les fils bleu et blanc sont des
neutres.

3) Fil rouge :

En combinant le fil rouge avec le fil bleu ou blanc (car les tensions composées Urouge-bleu et
Urouge-blanc sont égales), On remarque que la ddp entre les 2 fils est insensible aux
variations des boutons « Ball Frequency » et « Ball Speed » lorsque qu’on les varie ensemble
ou séparément. La ddp reste nulle.
Lorsque on passe de la position 0 à la position 1 du bouton « oscillator Speed », une
différence de potentiel apparaît (elle est de l’ordre de 600 mV à la position 1, elle augmente
avec la vitesse d’oscillation jusqu’à atteindre 1 V).
Lorsqu’on mesure la ddp entre le Vcc et le fil rouge (tension Ucc-rouge), on remarque qu’elle
prend des valeurs positives ou négatives en fonction de la variation des deux boutons « Ball
speed » et « Oscillator speed ». Lorsque la vitesse des balles est nulle et l’oscillation de la
tête du robot est maximale, la ddp devient négative telle que Ucc-rouge = - 400 mV.
Lorsque la vitesse des balles et la vitesse d’oscillation de la tête sont maximales
simultanément, la tension Ucc-rouge = 0V.
La tension Ucc-rouge est insensible à la cadence d’éjection.

3) Fil jaune :

Lorsqu’on combine le fil jaune avec un neutre, on remarque que la ddp ne bouge que
lorsqu’on agit sur le bouton « Ball Frequency ». Cette broche est alors sensible à la cadence
d’envoie des balles.
Lorsqu’on mesure la tension Ucc-jaune on remarque :
- Au moment où tous les boutons sont à la position de départ, seule le potentiel Vcc
s’affiche sur l’oscilloscope.
- Lorsque le « Ball speed » est à 0, et on actionne le bouton « Ball Frequency » la
tension Ucc-jaune devient négative.
- Lorsqu’on agit progressivement sur le « Ball speed » en gardant le bouton « Ball
frequency », la tension Ucc-jaune diminue en valeur absolue jusqu’à l’annulation.
- La tension Ucc-jaune est insensible aux variations du bouton « Oscillator speed ».
On combine maintenant les fils jaune et rouge :
On remarque que la tension Urouge-jaune est sensible à la fois aux variations de la vitesse
d’éjection et à la vitesse d’oscillations.
- Lorsqu’on actionne le bouton « Ball Frequency » seul, la tension devient négative
(c’est l’effet du fil jaune car Urouge-jaune = Vrouge – Vjaune < 0).
- Lorsqu’on actionne le bouton le bouton « Oscillator Speed » seul, la tension devient
positive (c’est l’effet du fil rouge car Urouge-jaune = Vrouge – Vjaune > 0).
- Lorsqu’on actionne les deux boutons simultanément à la position la plus haute, la
tension qui en résulte est nulle.
- La tension Urouge-jaune est insensible au bouton « Ball speed »

De ce qui précède, on conclut que la combinaison Rouge-Jaune permet d’agir simultanément
à la cadence des balles et à la vitesse d’oscillation

Conclusion

De tout ce qui précède on identifie les broches du boitier :

- Fil dénudé : tension d’alimentation toujours présente et sensible à la vitesse
d’éjection à travers le bouton « Ball Speed »
- Fil bleu : neutre.
- Fil Blanc : neutre.
- Fil Rouge : le potentiel électrique de ce fil est uniquement sensible à la vitesse
d’oscillation à travers le bouton « Oscillator Speed ».
- Fil Jaune : le potentiel électrique de ce fil n’est sensible qu’à la cadence des balles à
travers le bouton « Ball Frequency ».
- La combinaison Rouge-Jaune permet de gérer à la fois la cadence d’envoie des balles
et la vitesse d’oscillation.
- La combinaison Rouge-dénudé permet de gérer à la fois la vitesse d’envoie de la balle
et la vitesse d’oscillation.
- La combinaison Jaune-dénudé permet de gérer à la fois la vitesse de la balle et la
cadence d’envoie des balles.
Ces différentes combinaisons permettent à la partie opérative du robot de gérer les
différents paramètres à la fois.
- Toutes les tensions observées à l'oscilloscope sont continues (des échelons de tension).

- La combinaison fil jaune - fil bleu (neutre) permet d'actionner le moteur qui gère la fréquence d'envoie des balles.
- La combinaison fil dénudé - fil rouge permet d'actionner le moteur qui gère l'oscillation de la tête du robot (des valeurs de tension négatives et positives traduisant le fait que le moteur tourne dans les 2 sens).
- La combinaison fil dénudé - fil blanc (neutre) permet d'actionner le moteur qui gère la vitesse d'envoie des balles.