Ateliers
Pure data & capteurs - actionneurs

III - Atelier actionneurs

Comment interfacer des actionneurs mécaniques, lumineux ou électroniques ? Comment traiter les actionneurs avec un logiciel de gestion d'événements interactifs temps réel, pour avoir des variations utilisables dans un cadre artistique?
L'atelier permettra de découvrir l'électronique interactive et de comprendre les différentes capacités et problématiques de l'actuation.
La journée commence par une courte présentation de la chaîne interactive (capteurs-traitement-actionneurs), et l'étude générale des actionneurs dans la salle de démonstration du CRAS (2h).
L'apprentissage se fait ensuite en atelier, à l'appui de l'étude et de la manipulation de 3 ou 4 actionneurs très utilisés dans la création contemporaine (par exemple lampes, servomoteurs, etc.), permettant de traiter les sujets de base en actuation (interfaces, protocoles de communication, gestion d'énergie, configuration mécanique, etc.). Bien que les démonstrations sont faites avec Pure Data, il est aisé de transcrire les apprentissages dans tous les logiciels de gestion d'événements interactifs temps réel.

1 - Panorama des actionneurs

Visuels : écran, vidéoprojecteur ;

Sonores : haut-parleur ;

Lumineux :
- basse tension : ampoules 12 V, ampoules halogènes, LED, fils électroluminescents, tubes néons, tubes fluo ...
- 220V et plus : ampoules, projecteurs, découpes, spots, projecteurs motorisés...

Mouvants : moteurs CC, servomoteurs, électroaimants, ventilateurs.

Des exemples d'installations, de prototypes ou de spectacles utilisant ces actionneurs ont été donnés : matrices de LEDs, goutteur, percussions, éclairages, ...

2 - Chaîne d'action

C'est l'inverse de la chaîne d'acquisition : de l'ordinateur vers l'actionneur.

a - En pratique, pour les actionneurs utilisés dans cet atelier, les branchements sont :

Ordinateur
Interface Midi-USB
Câble Midi
Interface d'interprétation des messages Midi (carte de commande)
Module dédié à un type d'actionneur
Connectique
Actionneur

b - Types de commandes d'actionneurs

Les actionneurs vus ci-dessus sont les composants finaux de la chaîne d'action. Pour les piloter, certains composants sont nécessaires et sont soit spécifiques d'une action (ON/Off, gradation...), soit spécifiques d'un type d'actionneurs (servo, lampes).

- Relais : ils peuvent piloter n'importe quel actionneur en On/Off, tant que l'actionneur suporte d'être allumé/éteint par un interrupteur. Certains relais permettent de plus de basculer entre deux actionneurs ou d'inverser une commande.

- Relais Reed : ils permettent de remplacer des boutons de commande, soit sur un appareil, soit sur une télécommande, voire de piloter des actionneurs en On/Off s'ils ne sont pas très puissants.

- Transistors : ils permettent de piloter en gradation par PWM des éclairages, des moteurs, des électro-aimants et tous les actionneurs qui s'alimentent en basse tension.

- Transformation de protocole : passage en DMX pour avoir accès au matériel utilisé dans les régies de théâtres et salles de concert.

- Tension analogique : cette méthode est utilisée plus pour envoyer des commandes par exemple à des gradateurs que pour piloter directement des actionneurs.

- Ces composants sont communs à plusieurs actionneurs, mais pas aux servomoteurs. Il faut une commande dédiée pour les piloter.

Lors de l'atelier , nous avons utilisé quelques variantes de cette chaîne d'action :
- l'interface de commande sous forme de "8 tout ou rien / gradation" associée à une carte fille 8 Transistors pour piloter des ampoules halogènes, des électroaimants et des fils luminescents ;
- l'interface de commande et le module dédié formant une seule carte comme pour la carte 8 servomoteurs ou 2 servos 4 lampes ;
- la transformation de signaux Midi en consignes DMX pour piloter un gradateur de lumière 220V.

c - Les alimentations

Les actionneurs basse tension sont très souvent alimentés par un bloc d'alimentation indépendent de l'alimentation de la carte, bloc qui fournit la puissance nécessaire. Le plus pratique est d'utiliser des alimentations à découpage d'ordinateur légèrement modifiées. Ces alimentations permettent de faire des tests avec tous les actionneurs.

Les actionneurs 220V sont branchés directement sur un gradateur DMX.

3 - Mise en œuvre d'actionneurs en Pure-Data

a - Envoi de commandes

- Vérifier la configuration Midi de Pure Data
- Choisir une interface de sortie dans Output Device s'il n'y en a pas.
- Brancher les cartes et les actionneurs, vérifier que les alimentations sont dans le bon sens et compatibles avec l'actionneur (servo = 5V), allumer le tout ;
- Envoyer une commande avec un nombre connecté sur un objet ctlout (sauf pour les cartes 2 servo 4 lampes qui n'obeissent pas directement au seul Control Change de numéro 0).

b - Running status

Certaines interfaces Midi-USB pratiquent le running status. Il faut donc prendre des mesures dans le patch pour éviter ce problème. Plus de détails ici.

c - Les invocations

Chaque carte dispose d'un patch en ligne récupérable et utilisable directement.

Test d'actionneurs.

Une fois ce test effectué, nous pouvons faire quelques exercices pratiques comme lancer une animation lumineuse automatique ou associé un capteur à une intensité lumineuse ou à la position d'un servomoteur.