Robot canettes

[Hardware Design] Carte Électronique de Contrôle — Robot Autonome Tri-Canettes

Ce dépôt rassemble les fichiers de conception matérielle de la carte de contrôle dédiée à un robot autonome de collecte et de tri de déchets.

La carte est constituée de 4 couches (Layers) et elle centralise la gestion de l'alimentation (Li-Ion), le pilotage des moteurs DC et l'acquisition des capteurs de navigation sur bus partagés.

🗺️ Architecture Système

Le schéma architectural qu'on a conçu pour la carte :

🛠️ Spécifications & Choix des Composants

1. Unité de Traitement & Logique (MCU)

• Microcontrôleur : STM32G431RBT6 (Cortex-M4, 170 MHz). Sélectionné pour ses timers avancés (gestion des moteurs et servo) et sa large connectivité matérielle.

2. Gestion de l'Énergie (Power Management)

• Contrôleur de Charge : bq25896RTWR (Switching Charger). Assure la charge rapide de la batterie Lithium-Ion via USB-C et la gestion dynamique du chemin de puissance (Power Path).
• Jauge de Batterie : bq27220 (Fuel Gauge). Suivi précis de l'état de charge (SoC) via le bus I²C2.
• Régulation : LDO AP2112K-3.3 (600mA) pour l'alimentation stable de la section logique et des capteurs.

3. Contrôle des Actionneurs (Motor Drive)

• Driver Moteurs : DRV8833 (Double Pont en H) pour le pilotage de 2 motoréducteurs CC (CH-N20-3) via signaux PWM (TIM1 et TIM3).
• Servomoteur : Sortie dédiée pour un Servo MG90S (Pince de préhension) piloté par le timer TIM15.

4. Acquisition Capteurs (Sensors)

Répartition sur trois bus physiques I²C indépendants pour éviter la saturation et les conflits d'adresses :

• Bus I²C1 : Centrale inertielle IMU MPU-6050 (Odométrie).
• Bus I²C2 : Section Power Management (bq27220 et bq25896).
• Bus I²C3 : Télémètres Laser ToF VL53L0X (Évitement d'obstacles) et capteur de couleur/proximité APDS9960 (Tri des canettes).
  • Note de conception : Les broches XSHUT des VL53L0X sont routées vers des GPIOs du STM32 pour configurer leurs adresses de manière logicielle et séquentielle.

📄 Dossier de Conception (Schématiques)

Étage Microcontrôleur (MCU)

Gestion d'Énergie (Power Management)

Bloc Capteurs (Sensors)

Commande Moteurs (Motor Drive)

👁️ Conception du PCB & Layer Stackup

Le circuit imprimé de la carte de contrôle adopte une architecture à 4 couches afin d'optimiser l'intégrité du signal, de minimiser les boucles de masse et de garantir une distribution stable de la puissance pour les moteurs.

Rôle des Couches (Stackup)

1. Couche supérieure (Top Layer) : Dédiée principalement au routage des signaux et au placement des composants.
2. Couche interne 1 (In1 Layer) : Dédiée au Plan de Masse (GND) pour assurer un blindage électromagnétique optimal.
3. Couche interne 2 (In2 Layer) : Dédiée aux Alimentations, assurant la distribution propre des différentes lignes de puissance (VBUS, 3.3V, alimentation moteurs).
4. Couche inférieure (Bottom Layer) : Dédiée au routage des Signaux secondaires et de retour.

Rendu Visualisation 3D

Détail du Routage par Couche

Couche Supérieure (F.Cu) — Signaux & Composants

Couche Interne 1 (In1.Cu) — Plan de Masse (GND)

Couche Interne 2 (In2.Cu) — Plan d'Alimentation (Power Bus)

Couche Inférieure (B.Cu) — Signaux Secondaires

📂 Organisation du Dépôt

├── 📂 Hardware/               # Fichiers sources CAO KiCad (.kicad_sch, .kicad_pcb)
├── 📂 Fab/                    # Dossier de fabrication (Gerbers, BOM, Pick-and-Place, Drills)
├── 📂 Documents/              # Livrables et visuels techniques
│   ├── 📄 Schematic_Print.pdf # Schématique complet exporté en haute définition PDF
└── 📄 README.md