Contrôler un moteur DC en python avec le Raspberry Pi

Cet article a été mis à jour le 1er novembre 2020, afin d'être pleinement compatible avec Python 3.

Voilà un certain temps que je n'ai pas joué avec mon Raspberry Pi...pourquoi ne pas l'utiliser pour contrôler un (ou deux) moteur(s) à courant continu?

Nous allons faire un petit programme en python qui fera varier le sens et la vitesse de rotation du moteur.  Vous allez voir:  ce n'est pas tellement compliqué, et ça pourrait servir de point de départ pour un excellent projet de robot...


Le double pont en H L293D

Commençons par une mise en garde:  il est hors de question de brancher directement le moteur aux broches GPIO du Raspberry Pi:  les courants assez intenses qui sont nécessaires pour faire tourner le moteur pourraient s'avérer très néfastes pour la santé de votre Raspberry Pi.  Nous allons plutôt contrôler le moteur par l'intermédiaire d'un circuit intégré spécialement conçu pour ce genre d'utilisation:  le L293D.

Grâce à ce circuit intégré, l'intensité de courant traversant les fragiles broches du Raspberry Pi sera beaucoup plus faible que celle qui traversera le moteur.  De plus, un moteur en rotation agit un peu comme un générateur de courant:  le L293D comporte des diodes intégrées qui protégeront votre Raspberry Pi contre ce courant parasite.

Le circuit

D'abord, un petit rappel de la numérotation des broches GPIOs du Raspberry Pi.   Dans les instructions qui suivent, j'utiliserai exclusivement la notation BOARD (plutôt que BCM).

Et voici le brochage du L293D:

Les broches 4, 5, 12 et 13 du L293D doivent toutes être reliées à la masse (les broches GND) du Raspberry Pi (la broche numéro 6, par exemple).  Comme tous les circuits intégrés, le L293D doit être alimenté, et c'est la broche16 qui est désignée pour recevoir cette alimentation.  Une des sorties 5 V du Raspberry Pi (la broche numéro 2, par exemple) fera parfaitement l'affaire.  Cette tension sert uniquement à alimenter le circuit intégré:  elle n'est pas transmise au moteur.

Pour alimenter le moteur, on utilise la broche 8 du L293D.  Mais attention:  il n'est pas du tout conseillé d'utiliser les broches du Raspberry Pi pour cette fonction.  Nous allons donc utiliser une alimentation autonome comme, par exemple, des piles (la tension de votre assemblage de piles sera choisie de façon à ne pas dépasser ce que peut tolérer votre moteur).  La borne positive de l'alimentation du moteur doit être reliée à la broche 8 du L293D, et la borne négative doit être reliée à la masse (du L293D et du Raspberry Pi).

On peut brancher deux moteurs DC à un même L293D:  les broches situées du côté gauche du CI sont réservées au premier moteur, et les broches du côté droit sont pour le deuxième (s'il y a lieu).

Commençons par un seul moteur.  Le moteur lui-même se branche aux broches 3 et 6 du L293D.

La broche 1 du L293D est la broche "enable" (activation) du premier moteur.  Le moteur tournera à sa vitesse maximale si cette broche est soumise au signal logique "HAUT", et il ne tournera pas si elle se trouve au signal logique "BAS".  Si on veut que le moteur tourne à une vitesse réduite, il s'agit de soumettre cette broche à un signal qui alterne rapidement entre "HAUT" et "BAS":  c'est ce qu'on appelle la modulation de largeur d'impulsion, ou PWM pour pulse width modulation.    Relions donc la broche 1 du L293D à la broche 22 du Raspberry Pi,

Il reste deux autres broches du L293D à raccorder au Raspberry Pi:  le moteur tournera dans un sens lorsque la broche 2 sera soumise au signal logique "HAUT"  et la broche 7 sera soumise au signal logique "BAS", et tournera dans l'autre sens si la broche 2 est à "BAS" pendant que la broche 7 est à "HAUT". Branchez la broche 2 du L293D à la broche 18 du Raspberry Pi, et la broche 7 du L293D à la broche 16 du Raspberry Pi.

Programme en langage Python

Voici un petit programme en Python qui montre comment contrôler le moteur:  on le fait d'abord tourner dans un sens à haute vitesse pendant 5 secondes, puis à basse vitesse.  Ensuite, on inverse le sens de sa rotation, d'abord à basse vitesse, et ensuite à haute vitesse.





Deux moteurs

Vous pouvez ajouter un deuxième moteur si le coeur vous en dit.  Le moteur se branche aux broches 11 et 14 du L293D.  On peut ensuite brancher la broche 9 du L293D à la broche 23 du Raspberry Pi, la broche 10 du L293D à la broche 21 du Raspberry Pi, et la broche 15 du L293D à la broche 19 du Raspberry Pi.

Le schéma ci-dessous illustre les branchements du deuxième moteur (j'ai enlevé le premier moteur pour plus de clarté):

Voici un programme qui illustre comment on peut contrôler les deux moteurs de façon simultanée.




N'hésitez pas à consulter mes autres tutoriels concernant le Raspberry Pi.

Sources: Je me suis d'abord basé sur cet article, mais puisque l'auteur ne faisait pas varier la vitesse du moteur, j'ai dû me documenter ailleurs concernant le PWM.


Yves Pelletier (Twitter:  @ElectroAmateur)