Carte vitesse GNSS corrigée de la pente → PWM durcie

1) Objet du projet

Développer une carte électronique robuste capable de :

récupérer la vitesse horizontale au sol depuis un module GNSS u-blox NEO-F10N ;

mesurer l’inclinaison longitudinale à l’aide d’un accéléromètre 3 axes ;

calculer une vitesse corrigée de la pente (principe à définir par le concepteur) ;

générer une sortie PWM à 1 kHz, mise à jour toutes les 500 ms,
dont le nombre d’impulsions par fenêtre de 500 ms code la vitesse corrigée.

L’ensemble doit être durci pour un usage en environnement mobile (12/24 V, vibrations, humidité, variations thermiques) et indépendant de tout module de type Arduino.

2) Fonction principale
2.1 Entrées

GNSS :
Module u-blox NEO-F10N intégré sur la carte ou raccordé via connecteur.

Accès à la vitesse horizontale (trames NMEA ou UBX).

Mise à jour minimale : 2 Hz.

Accéléromètre 3 axes :
Mesure de la pente (axe longitudinal).

Type, interface et précision laissés au choix du concepteur.

Capable d’estimer un angle de ±20° minimum avec stabilité suffisante.

2.2 Sortie

Signal PWM :

Fréquence : 1 kHz fixe.

Mise à jour toutes les 500 ms.

Nombre d’impulsions par fenêtre = vitesse (km/h) / 0,05.
→ Exemple : 12,55 km/h = 251 impulsions sur 500 possibles.

Niveau électrique : identique à la tension d’alimentation (5 à 24 V).

Charge typique : entrée automate ou capteur logique.

Aucune autre sortie (diagnostic, port série, LED, etc.) n’est demandée.

3) Cadre de traitement

La vitesse GNSS représente la vitesse horizontale.

La pente est estimée via l’accéléromètre.

L’électronicien proposera une méthode de correction (simple ou filtrée) pour refléter la vitesse réelle sur la pente.

En cas de perte GNSS brève, la carte doit rester cohérente (valeur maintenue ou estimée).

En cas de perte prolongée (plusieurs secondes), la sortie doit repasser à zéro impulsion.

4) Contraintes générales
Domaine Exigence Commentaire
Alimentation 5 à 24 V DC Plage large, avec protections de base.
Sortie PWM Niveau = Vin, 1 kHz fixe Signal propre et protégé.
Fenêtre d’actualisation 500 ms Stable dans le temps.
Plage de vitesse 0 à 25 km/h 500 impulsions max par fenêtre.
Résolution 0,05 km/h 1 impulsion = 0,05 km/h.
Erreur cible ±0,1 km/h (indicatif) Sans obligation stricte.
Température de service env. −10 à +60 °C Usages mobiles.
Durcissement Niveau industriel ou agricole Vibrations, humidité, tension variable.
5) Attendus en matière de conception

L’électronicien conserve la liberté de choisir :

le microcontrôleur (famille industrielle ou automobile, sans plateforme hobby) ;

le type d’alimentation (buck, LDO, etc.) adapté à la plage 5–24 V ;

le capteur d’inclinaison le plus pertinent (accéléro discret, IMU intégrée, etc.) ;

l’interface GNSS (UART, I²C, SPI) ;

le filtrage ou lissage des mesures ;

la topologie de sortie pour garantir un PWM stable à Vin (driver high/low side, transistor protégé, etc.) ;

la forme mécanique (PCB, connecteurs, fixation) adaptée à une fabrication simple.

L’essentiel est la fiabilité, la reproductibilité et la tenue dans le temps, pas la contrainte de composants imposés.

6) Comportement attendu

Au démarrage : sortie PWM inactive (zéro impulsion) jusqu’à réception d’une mesure valide.

En fonctionnement normal : PWM à 1 kHz, nombre d’impulsions conforme à la vitesse.

En cas de données invalides (GNSS ou accéléro) : PWM = 0 impulsion.

Pas d’émission erratique ni d’oscillation parasite.

7) Validation du prototype

Essais à prévoir :

Vérification du comptage PWM (0 → 25 km/h, pas 0,05).

Stabilité de la fréquence 1 kHz et du nombre d’impulsions.

Tests sur plan incliné pour vérifier la cohérence de la correction de pente.

Essais d’alimentation (5 V, 12 V, 24 V) pour valider la constance du signal.

Vérification du comportement en perte GNSS et en redémarrage.

8) Livrables attendus

Schéma et PCB (fichiers source + Gerbers).

Nomenclature (BOM) avec composants disponibles (gamme industrielle).

Plan d’intégration (connecteurs, sens de pose, alimentation).

Notice d’utilisation basique (alimentation, câblage, signification du signal).

Procédure de validation ou compte-rendu d’essais internes.

9) Philosophie du projet

Fournir une carte simple, fiable, et facilement intégrable,
avec une seule fonction bien maîtrisée : transformer une vitesse corrigée en PWM.

L’électronicien a toute latitude technique pour atteindre cette performance.

L’accent est mis sur la robustesse, la stabilité du signal, et la compatibilité tension/charge.