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petit_pendule_de_furuta_software

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petit_pendule_de_furuta_software [2022/05/25 07:01] – [Quelle API python choisir ?] sergepetit_pendule_de_furuta_software [2023/05/22 14:38] (Version actuelle) – [Cartel] Benjamin Labomedia
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-====== Petit Pendule de Furuta: Branchements et Software======+====== Petit Pendule de Furuta: Electronique Branchements Software======
 <WRAP center round box 60% centeralign> <WRAP center round box 60% centeralign>
 **{{tagpage>petit_pendule_furuta|Toutes les pages sur le Petit Pendule de Furuta}}** **{{tagpage>petit_pendule_furuta|Toutes les pages sur le Petit Pendule de Furuta}}**
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 **{{tagpage>bestiaire_ia|Toutes les pages sur le Bestiaire Intelligence Artificielle}}** **{{tagpage>bestiaire_ia|Toutes les pages sur le Bestiaire Intelligence Artificielle}}**
 </WRAP> </WRAP>
 +====== Mode d'emploi ======
 +Phallocratie n°2 - le pendule de Furuta est presque plug and play, pour l'allumer, il faut mettre le bouton d'alimentation situé à l'arrière de la boite sur "1"
  
 +Ensuite, une fois l'ordi démarré, on accède à des écrans interactifs :
 +
 +{{ ::img_20230522_154329.jpg |}}
 +
 +{{ ::img_20230522_154353.jpg |}}
 +Il existe 2 modes de fonctionnement : le mode Training qui rejoue l’entraînement du pendule et le mode Testing où le modèle déjà entrainé est utilisé pour maintenir la tige à la verticale
 +
 +Via ce menu, il est aussi possible d'éteindre la Pi proprement
 +
 +{{ ::img_20230522_154429.jpg |}}
 +Pour ce mode, on peut démarrer ou arrêter l'entrainement
 +
 +{{ ::img_20230522_154411.jpg |}}
 +Pour ce mode, on peut démarrer ou arrêter le test du modèle
 +
 +====== Cartel ======
 +Phallocratie même n°2 est un pendule de Furuta réalisé par Serge Pierre dans le cadre des activités de la Labomedia.
 +
 +Le pendule de Furuta, ou pendule rotationnel inversé, se compose d'un bras entraîné qui tourne dans le plan horizontal et d'un pendule attaché à ce bras qui est libre de tourner dans le plan vertical. Il a été inventé en 1992 au Tokyo Institute of Technology par Katsuhisa Furuta et ses collègues.
 +
 +Ce robot illustre particulièrement bien ce que l'on appelle "l'apprentissage par renforcement" dans le domaine de l'intelligence artificielle. En intelligence artificielle donc, plus précisément en apprentissage automatique, l'apprentissage par renforcement consiste, pour un agent autonome (robot, etc.), à apprendre à partir d'expériences, de façon à optimiser une récompense quantitative au cours du temps, positive ou négative. En répétant les expériences, le robot progresse.
 +
 +Ce mode d'apprentissage provient de La boîte de Skinner (« Skinner box ») qui est un dispositif expérimental inventé par B. F. Skinner au début des années 1930 dans le but de simplifier l'étude des mécanismes de conditionnement. Il inventa cet appareil pour tester les capacités des rongeurs et des pigeons à subir un conditionnement opérant, c’est-à-dire faisant intervenir le comportement de l'animal et le renforcement de celui-ci par des stimuli renforçateurs (obtenir de la nourriture lorsque l'on fait la bonne action par exemple).
 +
 +Phallocratie même n°2, pour maintenir sa tige à la verticale, a ainsi appris pendant plusieurs jours, plusieurs sessions d'entrainement ont été réalisées avant de garder la version "102" présentée ici.
 +
 +Ce dispositif permet soit de démontrer le fonctionnement du pendule avec l''entraînement réalisé (Mode Testing), soit de rejouer l’entraînement en se déplaçant éventuellement dans les phases de cet entraînement (mode Training).
 +
 +Réalisation : Serge Pierre avec l'aide d'adhérent-es de la Labomedia
 +Documentation : https://ressources.labomedia.org/Accueil?do=search&id=accueil&q=furuta
 +
 +{{ ::cartel_phallocratie_meme_n_2.odt |}} {{ :cartel_phallocratie_meme_n_2.pdf |}}
 +
 +=====Les sources du projet=====
 +  * **[[https://github.com/sergeLabo/furuta/tree/main/petit_furata|Petit Pendule de Furuta tout en Python]]**, 2 encodeurs optique US DIGITAL 1000 points.
 +{{ :media_16:petit_furuta_structure_code.png?400 |}}
 ===== GPIO d'un Pi3 B+ ou d'un Pi4===== ===== GPIO d'un Pi3 B+ ou d'un Pi4=====
 {{ :media_15:raspi_gpio_wiki.png?400 |}} {{ :media_15:raspi_gpio_wiki.png?400 |}}
 ====Ressources==== ====Ressources====
-[[https://fr.wikipedia.org/wiki/General_Purpose_Input/Output|General Purpose Input/Output sur fr.wikipedia.org]] Les ports GPIO (anglais : General Purpose Input/Output, littéralement Entrée-sortie à usage général) sont des ports d'entrées-sorties très utilisés dans le monde des microcontrôleurs, en particulier dans le domaine de l'électronique embarquée, qui ont fait leur apparition au début des années 19801. Elles sont placées sur un circuit électronique afin de communiquer avec des composants électroniques et circuits externes. Il peut s'agir de détecteurs ou senseurs pour capter des données, ou encore de contrôler des commandes. +[[https://fr.wikipedia.org/wiki/General_Purpose_Input/Output|General Purpose Input/Output sur fr.wikipedia.org]] Les ports GPIO (anglais : General Purpose Input/Output, littéralement Entrée-sortie à usage général) sont des ports d'entrées-sorties très utilisés dans le monde des microcontrôleurs, en particulier dans le domaine de l'électronique embarquée, qui ont fait leur apparition au début des années 1980. Elles sont placées sur un circuit électronique afin de communiquer avec des composants électroniques et circuits externes. Il peut s'agir de détecteurs ou senseurs pour capter des données, ou encore de contrôler des commandes. 
   * https://www.etechnophiles.com/raspberry-pi-3-b-pinout-with-gpio-functions-schematic-and-specs-in-detail/   * https://www.etechnophiles.com/raspberry-pi-3-b-pinout-with-gpio-functions-schematic-and-specs-in-detail/
   * https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/os.html#gpio-in-python   * https://www.raspberrypi.com/documentation/computers/os.html#gpio-in-python
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 {{::gpio_de_ma_pi3b.png?300|}} {{:media_15:gpio_raspi.png?150|}} {{::gpio_de_ma_pi3b.png?300|}} {{:media_15:gpio_raspi.png?150|}}
  
-=====PWM===== +====Quelle API python choisir ?====
-{{:media_15:pwm_1.png?300|}}{{:media_15:pwm_2.png?300|}}{{:media_15:dri00042.png?300|}} +
- +
-==== Matériels ==== +
-  * **[[https://www.gotronic.fr/art-alimentation-lrs100-24-26283.htm|gotronic.fr Alimentation LRS100-24 24V 4A]]** +
-  * **[[https://www.gotronic.fr/art-commande-de-moteur-cc-12a-dri0042-25558.htm|gotronic.fr Commande de moteur CC 12A DRI0042]]** +
-  * **[[https://wiki.dfrobot.com/15A_Single_DC_Motor_Driver_SKU__DRI0042|15A Single DC Motor Driver SKU DRI0042]]** +
- +
-==== Câblage ==== +
-^PIN^GPIO^Fonction^ Borne du DRI0042^ +
-| 14 | GND| GND | COM | +
-| 13 | 27 | Sens droite | IN1 | +
-| 15 | 22 | Sens gauche | IN2 | +
-| 12 | 18 | PWM | PWM | +
- +
-  * https://www.teachmemicro.com/raspberry-pi-pwm-servo-tutorial/ +
- +
-La puissance envoyée au moteur est contrôlée sur le PWM. PWM est toujours positif, il ne défini pas le sens de rotation: le sens est défini par IN1 et IN2. Voir https://wiki.dfrobot.com/15A_Single_DC_Motor_Driver_SKU__DRI0042#target_1 pour le détail du fonctionnement.  +
-Conseil: faire une pause entre 2 changements de sens, **un certain temps** en fonction du moteur et des valeurs PWM avant après. +
- +
-**Voir le script de commande du moteur** TODO rajouter le lien +
-=====Quelle API python choisir ?=====+
 [[https://raspberrypi.stackexchange.com/questions/58820/compare-and-contrast-python-gpio-apis|compare python gpio api]] pointe vers [[https://elinux.org/RPi_GPIO_Code_Samples#Python|elinux.org]] par l'auteur de pigpio. RPi.GPIO n'est plus maintenu, à la réputation de raccourcir la vie des moteurs. **[[https://abyz.me.uk/rpi/pigpio/python.html|pigpio]]** est plus rapide, voir https://atman-iot.com/blog/raspberry-pi-benchmark/. [[https://raspberrypi.stackexchange.com/questions/58820/compare-and-contrast-python-gpio-apis|compare python gpio api]] pointe vers [[https://elinux.org/RPi_GPIO_Code_Samples#Python|elinux.org]] par l'auteur de pigpio. RPi.GPIO n'est plus maintenu, à la réputation de raccourcir la vie des moteurs. **[[https://abyz.me.uk/rpi/pigpio/python.html|pigpio]]** est plus rapide, voir https://atman-iot.com/blog/raspberry-pi-benchmark/.
  
- +===Lancement du deamon===
-  +
- +
- +
- +
-====Lancement du deamon===+
   sudo pigpiod   sudo pigpiod
 et n'oublier pas de rajouter votre user au groupe gpio et n'oublier pas de rajouter votre user au groupe gpio
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 </code> </code>
  
-=====US DIGITAL S1 Optical Shaft Encoder===== +====Câblage sur la Pi==== 
-https://www.raspberryme.com/comment-utiliser-un-encodeur-rotatif-avec-le-raspberry-pi/+{{ :media_10:branchement_pi-1.png?400 |}}
  
-Les PIN 12 13 14 15 sont déjà utilisés.+====Tension d'entrée des GPIO sur la PI==== 
 +Les PINS GPIO sont à 1 si la tension d'entrée est comprise entre 1.8V et 3.3V, et à zéro si inférieure à 1.8V\\ 
 +Les entrées A B et Index de chaque codeurs sont baissées à 3V avec une puce [[https://www.gotronic.fr/art-convertisseur-de-4-niveaux-logiques-21529.htm|Convertisseur de 4 niveaux logiques]]. 
 +{{:media_16:shema_3_3v_5v.png?200|}}{{:media_16:convertisseur_de_niveau_logique_1.png?200|}}\\ 
 +{{:media_16:interieur_3_3v_5v.jpg?400|}}{{:media_16:adaptateur_5v_3_3v.jpg?260|}}
  
-Encoder du **moteur**: +=====PWM===== 
-^PIN du S1^DESCRIPTION^Borne du RASPI^GPIO^ +{{:media_15:pwm_1.png?250|}}{{:media_15:pwm_2.png?250|}}{{:media_15:dri00042.png?250|}}
-|1 | Ground                 | 6  | Ground | +
-|2 | Index 1 top par tour | 33 | GPIO13 | +
-|A channel              | 35 | GPIO19 | +
-|4 | +5V DC power           | 2  | 5V     | +
-|5 | B channel              | 36 | GPIO16 |+
  
-Encoder du **balancier**: +==== Matériels ==== 
-^PIN du S1^DESCRIPTION^Borne du RASPI^GPIO^ +  * **[[https://www.gotronic.fr/art-alimentation-lrs100-24-26283.htm|gotronic.fr Alimentation LRS100-24 24V 4A]]** 
-|1 | Ground                 | 30 | Ground +  * **[[https://www.gotronic.fr/art-commande-de-moteur-cc-12a-dri0042-25558.htm|gotronic.fr Commande de moteur CC 12A DRI0042]]** 
-|2 | Index = 1 top par tour | 29 | GPIO5  | +  * **[[https://wiki.dfrobot.com/15A_Single_DC_Motor_Driver_SKU__DRI0042|15A Single DC Motor Driver SKU DRI0042]]**
-|3 | A channel              | 31 | GPIO6  | +
-|4 | +5V DC power           | 4  | 5V     | +
-|5 | B channel              | 32 | GPIO12 |+
  
-=====SPI===== +==== Câblage ==== 
-Les 2 codeurs esclaves sont branchés sur SPI0\\ +{{:media_16:sku_dri0042_sur_pi.png?300|}} 
-{{:media_15:spi_0.png?150|}} {{:media_15:master_slave.png?300|}} +{{:media_16:connecteur_commande_sku_dri0042.png?200|}}
  
-  * **[[https://fr.wikipedia.org/wiki/Serial_Peripheral_Interface|Serial Peripheral Interface]]** Une liaison SPI est un bus de données série synchrone baptisé ainsi par Motorola, au milieu des années 1980 qui opère en mode full-duplex+  * https://www.teachmemicro.com/raspberry-pi-pwm-servo-tutorial/ 
-  * https://pinout.xyz/pinout/spi#+La puissance envoyée au moteur est contrôlée sur le PWM. PWM est toujours positif, il ne défini pas le sens de rotation: le sens est défini par IN1 et IN2. Voir [[https://wiki.dfrobot.com/15A_Single_DC_Motor_Driver_#target_1|wiki.dfrobot.com]] pour le détail du fonctionnement.  
 +Il est conseillé de faire une pause entre 2 changements de sens, **un certain temps** en fonction du moteur et des valeurs PWM avant après. En pratiquele moteur est utilisé au tiers de sa puissance, il a supporté des dizaines de millions de steps, ne chauffe pas du tout.\\ 
 +La fréquence des impulsions a été testée entre 14 Hz et 28 HzLa durée de l'impulsion est de 0.02 à 0.03 seconde.\\ 
 +**Voir le script de commande du moteur** TODO rajouter le lien
  
-Doc probable pour le SPI du capteur à effet hall chinois : [[https://fr.aliexpress.com/item/4001028228270.html | page aliexpress ]] +=====US DIGITAL S1 Optical Shaft Encoder===== 
-Il semblerait que le circuit dans le coder est peut être celui-ci, car le datagramme SPI est très similaire [[ https://ams.com/documents/20143/36005/AS5048_DS000298_4-00.pdf/910aef1f-6cd3-cbda-9d09-41f152104832 datasheet ]]+====Branchement direct sur la Pi==== 
 +{{:media_16:branchement_codeurs_us_digital.png?400|}}
  
-Il faudrait donc voir, car pour lire une données théoriquement il faut envoyer une commande READ qui permet de recevoir simultanément la valeur au moment du READ précédent.+https://www.raspberryme.com/comment-utiliser-un-encodeur-rotatif-avec-le-raspberry-pi/\\
  
-On devrait avoir 16 bits à lire :  +====Latence des callbacks==== 
-- 1 bit de parité +Une Raspberry Pi peut gérer des callbacks jusqu'à 20kHz, sans erreur et sans latence.\\ 
-- 1 bit error flag +Un codeur de 1000 points au tour appelle 2000 callbacks sur le canal A (montée et descente des tops), et autant sur le canal B. Soir des callbaks à 4000 Hz à un tour par seconde.\\ 
-- 14 bits indiquant l'angle absolue sur 14 bits.+Un codeur de 4000 points appelle des callbacks à 16 000 Hz à un tour par seconde.\\
  
-Lorsqu'on lit les données SPI dans les 2 octets, il y donc les 6 derniers bits du premier octet à concaténé avec les 8 bits du second octet pour reconstituer le mot de 14 bits.+Soit 20 kHz pour les 2 codeurs à un tour par seconde. Mais certain transitoires vont plus vite que 1 tour par seconde. Les callbacks sont empilé sur une pile qui été estimée à 2 mn après quelques heures d'apprentissage. Les actions moteur sont alors du n'importe quoi.
  
-====Activation du SPI==== +===Solution=== 
-[[https://www.raspberryme.com/activer-linterface-spi-sur-le-raspberry-pi/#Methode_2_-_Utilisation_de_la_Configuration_Raspberry_Pi|Activation du SPI]] Aller dans Menu, Settings, Enable SPI, puis [[https://www.raspberryme.com/activer-linterface-spi-sur-le-raspberry-pi/#Etape_2_-_Verifier_si_SPI_est_active_facultatif|Vérifier si SPI est activé]]+**Le codeur de 4000 points du balancier a été remplacé par un codeur 1000 points**.\\ 
 +La fréquence a 1 tour par seconde devient 8 kHzce qui fait une grosse marge par rapport à 20 kHz.
  
-====Branchement des devices sur la Pi==== +La précision est tout à fait suffisante: le point zéro est défini à -/1 ou ou 3 points, c'est très sensible.
-^DESCRIPTION^Borne du RASPI^GPIO^Fils^ +
-| Ground                 | 20 | Ground | Noir  | +
-+5V                    |  | 5V     | Rouge | +
-| MISO des 2 devices     | 21 | 9      | Bleu  | +
-| MOSI des 2 devices     | 19 | 10     | Blanc | +
-| SCLK des 2 devices     | 23 | 11     | Vert  | +
-| CE0                    | 24 | 8      | Jaune | +
-| CE1                    | 26 | 7      | Jaune |+
  
 +=====Recherche sur ESP32=====
 +====Branchement sur ESP32 et Com en SPI avec Raspi====
 +{{:media_16:branchements_esp32.png?300|}}{{:media_16:com_spi_esp32_pi.png?200|}}
  
 +===Ressources===
 +  * **[[https://www.best-microcontroller-projects.com/rotary-encoder.html|best-microcontroller-projects.com]]** Rotary Encoder: Immediately Tame your Noisy Encoder! Find out how to Instantly Stop Switch Bounce using one of 2 software methods. Easily get Reliable Operation from your Encoder.
 +  * Voir la page dédiée: **[[rotary_encoder_controller]]**
  
 {{tag> bestiaire_ia petit_pendule_furuta raspberry_pi raspbian sb }} {{tag> bestiaire_ia petit_pendule_furuta raspberry_pi raspbian sb }}
petit_pendule_de_furuta_software.1653462119.txt.gz · Dernière modification : 2022/05/25 07:01 de serge