Bonjour à tous,

Nous sommes quatre étudiants en deuxième année de l’école Polytech Angers. Dans le cadre de notre formation, nous avons réaliser un projet, celui de créer un trieur de Lego en Lego.

Tous d’abord, il faut savoir que nous avons tous jouer avec des Lego pendant notre enfance et cela a été un réel plaisir de pouvoir mettre nos connaissances et notre créativité en application pour la conception de la partie mécanique du projet. Nous avons aussi utilisé nos compétences et connaissances acquises pendant nos deux années de classe préparatoire intégrées pour la partie électronique et programmation.

Organisation de notre travail

Dans un premiers temps il nous fallait savoir dans quelle direction aller pour créé ce trieur Lego c’est pourquoi on a d’abord brainstormer et fait des recherche sur des systèmes déjà existants. On a fini par conclure que le projet pouvait se diviser en deux parties distinctes. La première est la partie mécanique du trieur et la deuxième est la partie informatique. On a donc fait le choix de nous diviser pour gagné en efficacité.

Objectifs

Notre objectif était simple, trier différentes pièces Lego à partir d’un type de pièces précis. Pour cela, il nous fallait créer un système de stockage capable de contenir l’ensemble de pièce que l’on voulait trier. Ensuite il fallait que l’on trouve un moyen de créer un espacement entre les pièce pour pouvoir les traiter une par une. Après quoi nous devions trouver un moyen de les identifier pour ensuite les trier.

La partie mécanique :

Le réservoir :

Le tapis vibrant :

Le convoyeur :

La porte de triage :

Cependant, il arrive de temps en temps que deux pièces arrivent trop proches l’une de l’autre devant la caméra, ce qui entraine une erreur dans le triage. Le programme, reconnaissant une pièce conforme suivie d’une non-conforme, va activer la porte pour la première et rester passif pour la deuxième ce qui entraine les deux pièces dans le bac de pièces conformes. Heureusement, ce phénomène arrive rarement car les étages du dessus quasiment tout le temps à les séparer. Pour que la porte se referme lorsque la pièce détectée était mauvaise, il nous aurait fallu installer un capteur de présence de pièce juste avant la porte et modifier tout notre programme pour prendre cette information en compte, ce qui n’était pas réalisable avec nos moyens.

Pour résumé son fonctionnement, le trieur se compose de trois étages différents superposés, le rendant ainsi compact et facile à déplacer. L’étage du dessus est composé d’un réservoir avec un escalator à l’intérieur. C’est là que l’on déposer les Lego à trier. Une fois le trieur lancé, les pièces vont tomber dans le tapis vibrant de l’étage du milieu. Celui-ci va permettre aux pièces de se séparer. Enfin, lorsque les pièces arrivent sur le convoyeur du bas, les Lego vont rapidement passées devant la caméra qui va retransmettre l’information à la Raspberry Pi. Celle-ci va, à partir de sa base de données, déterminer si la pièce est conforme à la référence demandée. Une fois la pièce identifiée, la porte de triage va s’ouvrir ou non si la pièce est bonne ou mauvaise.

La partie informatique :

Cette partie a deux objectifs a remplir, le premier est de créer le code fonctionnel pour l’ensemble du trieur et le second objectif est de programmer l’IA qui reconnaitra les pièces, permettant ainsi de les trier. Pour ce faire, nous avons à notre disposition deux cartes électronique : une Raspberry Pi 4 et une DC & Stepper Motor HAT. La Raspberry est un micro-ordinateur conçu par la Fondation Raspberry Pi. Elle sera en charge de l’exécution de nos programme et nous permet d’avoir une interface grâce à l’écran d’ordinateur connecté dessus. La DC & Stepper Motor HAT est une carte d’extension relier à la Raspberry Pi 4. C’est via cette carte que la Raspberry peut contrôler des moteurs Lego EV3 que nous avons utilisé.

Schéma de la Raspberry Pi 4

Programmation de l’IA

Pour reconnaitre les pièce, nous avons utilisé une camera. Notre IA devait donc être capable de différencier les pièces en analysant un flux vidéo. Pour ce faire, une base de donnée d’environ 300 images de chacune des pièces . Puis, il a fallu entrainer l’IA pour que notre modèle soit exploitable par la Raspberry Pi 4. C’est dans cette optique là que nous avons utilisé un site internet, Teachable Machine, capable de répondre à notre demande. Une fois le modèle fait on avait plus qu’a l’exploiter sur la Raspberry Pi 4 pour que les pièce qui passe devant la camera soit identifier.

Carte d’extension DC & Stepper Motor HAT

Programme Python

Tout d’abord nous avons choisit d’utiliser le langage python car c’est un langage que l’on maitrisait déjà et qui est assez simple d’utilisation. Nous avions deux objectif à remplir pour que notre code fonctionne. Le premier était de pouvoir contrôler les moteur à notre guise et le second consistait à récupérer le flux vidéo de la caméra afin de pouvoir l’exploiter avec notre IA. Une fois que la pièce est passer, l’IA active la porte de triage si besoin et le tour est joué.

Pour conclure, ce projet nous a montré en quoi consiste le travail d’un ingénieur. Ce projet était concret, ce qui contraste beaucoup avec les deux ans que nous avons fait en cycle préparatoire. Grâce à cela, nous avons appris à travailler en équipe, à être plus autonome, à résoudre des problèmes et à se répartir les tâches pour être le plus efficace possible. On a chacun pu apprendre des choses, aussi bien en programmation qu’en compétences techniques. C’était un plaisir d’avoir pu participé au projet de trieur Lego et de partagé avec vous ce travail, en espérant que cela puisse inspirer des étudiants des années à venir dans leur projet à eux.

Picsoumatique

Bonjour à toutes et à tous, et bienvenue dans cet article où nous vous invitons à découvrir une trieuse de monnaie. Ce projet est destiné aux passionnés de bricolage et d’innovations, ainsi qu’à tous ceux qui ont un esprit curieux.

Qui sommes-nous ?

Nous sommes Alice, Paul, et Bastien, une équipe d’élèves ingénieurs de l’école Polytech Angers. Amis dans la vie de tous les jours, nous partageons des passions communes telles que la création, la programmation, et surtout, notre intérêt démentiel pour l’argent. C’est ce dernier point qui nous a motivés à choisir comme projet de deuxième année la conception d’une trieuse de monnaie.

Ce projet nous a demandé 100 heures de travail et nous a fait vivre de nombreuses émotions. C’est donc avec joie et une certaine fierté que nous vous présentons ci-dessous les différentes étapes par lesquelles nous sommes passés pour atteindre notre objectif.

Un objectif, lequel ?

Notre objectif principal pour ce projet était de développer une trieuse de monnaie surpassant les fonctionnalités de base. Ce dispositif se distingue par sa capacité à non seulement trier les pièces de monnaie, mais aussi à les compter de manière précise et rapide. De plus, nous avons ajouté un écran LED qui permet l’affichage de la somme d’argent totale. L’affichage sur écran LED permet alors une lecture claire et immédiate des résultats. En concevant ce système, nous avons cherché à apporter une réponse efficace et moderne à la problématique.

Une trieuse de monnaie :  qu’est-ce que c’est et à quoi ça sert ?

 Une trieuse de monnaie est un dispositif permettant de compter et de trier les pièces de monnaie avec précision selon leur valeur. Utilisée dans les commerces, les distributeurs automatiques et d’autres systèmes nécessitant des pièces de monnaie, elle est essentielle pour offrir un gain de temps considérable et minimiser les erreurs humaines.

Une fois l’objectif déterminé, il était temps pour nous de réfléchir à la manière dont nous allions procéder et à la forme que nous souhaitions donner à notre trieuse.

1ere étape : la conception

Au début, nous avons réalisé plusieurs maquettes en carton pour visualiser et tester nos premières idées. Très vite, l’idée de trier les pièces uniquement en fonction de leur diamètre nous a semblé être une solution efficace. En effet, chaque pièce de monnaie a un diamètre différent selon sa valeur. Cela permet de séparer les pièces de valeurs différentes dans des réservoirs spécifiques, assurant ainsi le tri.

Une fois ce système établi, nous avons dû choisir le matériau pour fabriquer notre trieuse. Nous avons rapidement opté pour le bois pour des raisons esthétiques et pratiques, notamment parce que l’école dispose d’une découpeuse laser capable de découper des pièces en bois avec une grande précision. 

Au début, nous avons réalisé plusieurs maquettes en carton pour visualiser et tester nos premières idées. Très vite, l’idée de trier les pièces uniquement en fonction de leur diamètre nous a semblé être une solution efficace. En effet, chaque pièce de monnaie a un diamètre différent selon sa valeur. Cela permet de séparer les pièces de valeurs différentes dans des réservoirs spécifiques, assurant ainsi le tri. Une fois ce système établi, nous avons dû choisir le matériau pour fabriquer notre trieuse. Nous avons rapidement opté pour le bois pour des raisons esthétiques et pratiques, notamment parce que l’école dispose d’une découpeuse laser capable de découper des pièces en bois avec une grande précision. 

–            Modélisation 3D sous solidworks

Une fois que le design de notre trieuse était défini, nous avons entamé sa modélisation 3D sur ordinateur en utilisant le logiciel Solidworks. Nous avons conçu chaque composant de la trieuse de manière indépendante pour pouvoir les découper en 2D et les assembler ensuite. Cela nous a conduit à créer de nombreuses pièces, de différentes tailles, qui une fois découpées, s’assemblent pour former notre trieuse.

2eme étape : Programmation

Pour évaluer la valeur des pièces triées, nous avons utilisé une carte Arduino Uno, permettant de connecter divers composants électroniques, tels que des capteurs, des moteurs et un écran.

Le langage de programmation Arduino nous étant totalement inconnu, nous nous sommes beaucoup renseignés et l’avons pris en main assez facilement grâce à notre connaissance pointue du langage C.

Le programme inclus gère huit capteurs pour différentes valeurs de pièces, un écran pour l’affichage, des moteurs pour éviter les blocages, un bouton-poussoir pour réinitialiser le compteur, et un interrupteur ON/OFF pour contrôler l’ensemble.

Le programme initialise les composants, lit les valeurs des capteurs, met à jour le montant total et les compteurs, et affiche les résultats sur l’écran TFT. Il contrôle également les moteurs selon l’état de l’interrupteur. Ce système assure une interface utilisateur claire et une gestion efficace du tri des pièces.

3eme étape : Assemblage/ Fabrication

Pour les pièces en bois, nous avons conçu des encoches directement sur SolidWorks pour la plupart d’entre elles, afin de les assembler. Cependant, la découpeuse laser n’était pas toujours aussi précise que nécessaire, surtout lorsqu’il s’agissait de tolérances de l’ordre du millimètre.

Par conséquent, nous avons dû faire des ajustements manuels et, parfois, utiliser de la colle à bois pour l’assemblage. Pour les capteurs, nous avons percé des trous pour les fixer avec du fil de fer. Après avoir trouvé la bonne inclinaison, nous avons placé les plaques au-dessus des capteurs.

Les fils reliant la carte Arduino aux capteurs ont été passés sous le système de tri pour les dissimuler autant que possible. En fin de compte, notre assemblage a pris la forme que nous souhaitions, à la fois originale et esthétique.

Comment cela fonctionne ?

L’utilisateur dépose les pièces dans un réservoir en amont du système de tri. En activant l’interrupteur, des petits moteurs génèrent des vibrations pour déplacer les pièces vers la zone de tri. Chaque pièce arrive individuellement dans la zone de tri et glisse le long d’une rampe haute. Les pièces de 2 euros, 1 euro, 50 centimes et 20 centimes continuent leur chemin jusqu’à tomber dans un trou correspondant à leur diamètre, tandis que les pièces de 1 centime, 2 centimes, 5 centimes et 10 centimes tombent dans un premier trou qui les dirige vers une rampe basse. Ensuite, le processus est similaire à celui de la rampe haute.

En ce qui concerne le système de comptage, concentrons-nous sur une seule pièce, comme une pièce de 1 euro par exemple. Une fois que la pièce est tombée dans le bon emplacement, elle tombe sur une plaque qui appuie sur un capteur. Ce capteur, sous la pression et la vitesse de la pièce, s’active et transmet l’information à la carte Arduino. Ensuite, la pièce glisse d’elle-même jusqu’au réservoir des pièces de 1 euro. À ce moment, l’écran affiche l’information transmise par le capteur via la carte Arduino :

“Somme totale : 1 euro / Pièces de 1 euro : 1”

Maintenant vous savez comment fonctionne notre trieuse. Nous espérons que cet article vous a plu et qu’il vous donnera des idées ou même, peut-être, la motivation de se lancer dans la conception d’un projet. Pour notre part, c’était un plaisir de travailler dessus en équipe et de découvrir de nouvelles compétences. Nous tenons à remercier notre encadrant Sébastien Lagrange ainsi que Boris Rayer sans qui notre projet n’aurait jamais abouti tant leur aide nous a été précieuse.

Alice, Paul, Bastien

Introduction

Imaginez une structure en lego volant grâce à de l’hélium et pilotée à distance avec une manette de PS4…Cela semble être un projet fou n’est ce pas ? Pourtant ce projet a vu le jour, sous le nom de “Z’heppelin”

L’équipe de choc 

Nous sommes 4 étudiants en PEIP2-A à Polytech Angers, qui ont donc été attribués à ce projet tutoré par notre professeur M. Verron. Voici une petite photo de nous :

Le projet

Qu’est ce que le Z’Heppelin ?

La problématique initiale était la suivante : réaliser un zeppelin miniature (ou en tout cas avec une structure y ressemblant) en lego, capable de se déplacer dans toutes les directions de l’espace à l’aide d’un pilotage via une manette de PS4. Ce à quoi vous me répondrez : “Mais un zeppelin c’est quoi ?” La définition exacte dit que c’est “un aérostat de type dirigeable rigide, de fabrication allemande”. Grossièrement, c’est un énorme ballon d’hélium qui peut transporter des voyageurs. C’était un moyen de transport beaucoup utilisé en fin de 19ème siècle/ début 20ème qui fut rapidement abandonné pour sa dangerosité (énormément d’accidents, inflammables, peu fiables…). Notre projet est donc un zeppelin miniature, construit en lego et piloté à distance à l’aide d’une brique EV3.

Pourquoi avoir choisi ce projet ?

En premier lieu, nous voulions travailler sur un projet qui nous intéresse suffisamment pour ne pas avoir l’impression de “réellement” travailler. Ensuite c’est un projet cohérent avec nos différents choix de spécialité, entre ceux qui pensent se diriger vers les systèmes mécaniques (pignonnerie des hélices, codage au service de la mécanique…) et ceux en génie civil (calcul de structure, répartition optimisée de la masse…). L’intérêt de ce projet est aussi de travailler sur quelque chose de moins conventionnel, les zeppelins ne sont plus utilisés de nos jours, donc on aura surement jamais l’occasion de travailler sur ce moyen de transport dans notre vie professionnelle. Et puis, faire des legos c’est plus rigolo que de rester derrière un ordinateur. 

Les problèmes

Des débuts difficiles

Une fois l’attribution des projets réalisée, notre groupe est allé s’installer en salle informatique et…nous ne savions pas par où commencer, il y avait trop de questions différentes qui se posaient et des désaccords dans le groupe. Certains voulaient commencer par réaliser le code, d’autres se demandaient combien de ballons et de quelle forme (rond/hélicoïdale) de ballon(s) nous aurions besoin tandis qu’il y en avait d’autres qui regardaient les hélices existantes… alors qu’il faut peut-être une structure de base avant d’y ajouter des trucs dessus non ?!?!!? (signé Noé)

Bref, nous avons fait un brainstorming où nous avons listé toutes les problématiques auxquelles nous serons amenés à faire face. Nous les avons regroupées par catégories car certaines étaient imbriquées entre elles comme la disposition des moteurs, le nombre de moteurs et la taille de la structure; ce qui a été notre point de départ. 

Un zeppelin qui zeppeline…ou pas.

Le projet était maintenant lancé, quatres étudiants ambitieux, avec de grandes idées pour leur Z’Heppelin…se sont vite fait calmer. Nous étions partis sur une structure lego très grande, pouvant accueillir plusieurs ballons, avec deux moteurs sur le côté et un en dessous :

Malheureusement cela n’a pas marché pour plusieurs raisons : Avec le prix de l’hélium (ha on va y revenir sur l’hélium, il nous en a fait baver celui là) M.Verron nous a limité à un seul ballon, la disposition des moteurs n’était pas optimisée pour le pilotage et elle était trop fragile. On a donc dû refaire tout une structure similaire à la précédente mais réduite. Ensuite il y a eu d’autres soucis, où trouver un ballon qui peut accueillir 1 m cube d’hélium (car pour faire planer 1 kilo il faut 1 m cube d’hélium)? Nous avons aussi eu des difficultés au niveau du code (qui ont HEUREUSEMENT été réglés par la suite). Mais un des premiers problèmes qu’on a eu était le manque de puissance et la mauvaise optimisation des moteurs.

Mais pourquoi on parle de moteurs ?

Alors c’est vrai que depuis le début vous lisez des paragraphes sur les moteurs sans savoir à quoi ils servent. Donc on en a mis deux en dessous, un derrière et un autre sur le côté, chacun avec un rôle défini. Les deux du dessous servent à générer une force de poussée pour contrer la force de pesanteur. Mais si vous suivez depuis le début vous me rétorquerez : “Mais c’est pas le but du ballon de faire ça ?” Alors oui Donatien, le ballon va faire monter le zeppelin, donc avec ton ballon qui fait plus d’1 m cube et ta structure qui fait 900 grammes…tu le récupères comment ton ballon une fois arrivé à je ne sais combien de mètres de hauteur ? Voilà, tu ne peux pas. Donc on a trois modes de vol : 

Moteur éteint = le zeppelin redescend lentement 

Moteur allumé puissance 1 = vol stationnaire 

Moteur allumé puissance 2 = le zeppelin monte 

On a utilisé deux moteurs pour pouvoir augmenter leur couple/puissance/vitesse grâce à un système de pignonnerie. 

Ensuite, si vous avez des bases en physiques, vous comprendrez qu’une hélice qui tourne crée une force et un moment en un point et fait donc tourner le zeppelin sur lui-même…Bref on a mis un troisième moteur sur le côté pour contrer cette force, et à nouveau trois modes :

Moteur puissance 1 = zeppelin tourne dans un sens 

Moteur puissance 2 = zeppelin ne tourne plus 

Moteur puissance 3 = zeppelin tourne dans l’autre sens

Si on garde le moteur éteint, l’hélice du dessous génère un moment et notre appareil tourne sur lui-même.

Enfin, le quatrième moteur à l’arrière permet de faire avancer/reculer le zeppelin (en changeant le sens de rotation des hélices)

Donc le ballon s’attache par magie à la structure ?

Alors, on aurait bien aimé mais on est en Peip ici, pas à Poudlard. Donc on s’est procuré une pièce en forme de demi cylindre ouvert…. Regardez la photo ça sera plus parlant.

Bref on a fait un trou sur lequel on a fixé la valve, ensuite on a mis du scotch pour éviter de percer le ballon lorsqu’on l’accroche sur la pièce. Ensuite, on met un collier de serrage en plastique, et avec les trous faits au bord de la pièce, on passe de la ficelle et notre ballon est rattaché à la structure. 

La réussite

Un code qui code

“Mais comment pilotez vous votre zeppelin ?” me direz-vous. Tout simplement grâce à un code informatique, et une extension présente dans la carte SD de la Brick lego afin qu’elle comprenne le code. Ce code permet que chaque moteur soit associé à une touche de la manette. Par exemple, l’hélice de dessous et de côté sont chacune pilotées par un joystick différent tandis que l’hélice arrière est contrôlée par deux touches différentes (avant/arrière).

L’arrivée légendaire de l’Hélium

Nos quatres jeunes Peips ont fini d’optimiser la masse de la structure du zeppelin, codé l’ensemble des fonctions de ses moteurs et trouvé un moyen d’attacher le ballon à la structure… Il leur reste plus qu’à attendre TROIS LONGUES SEMAINES l’arrivée de l’hélium, TROIS SEMAINES de doutes, de peur, de flou total !! Que faire de plus en attendant l’arrivée de l’hélium ?? Si ça ne marche pas, est ce qu’on doit recommencer le projet à zéro ?? Est ce qu’un ballon sera vraiment suffisant ??? Finalement, on a mis en place un protocole de test en prévoyance de l’arrivée de l’hélium. Une fois la bonbonne arrivée, c’était un bonheur. Genre, vraiment (lisez la suite).

La concrétisation du projet 

Regardez il vole :

Présenter le projet

Avoir un projet c’est bien, le présenter aux gens c’est mieux. Cela s’est fait de différentes manières et à différentes occasions. Avec Polytech Angers, nous avons eu l’occasion de faire une présentation orale de notre projet…en anglais. Devant des professeurs étrangers. C’était à l’occasion de la semaine internationale et tous les élèves de Peip2A ont présenté leurs projets devant différents jurys. C’était une expérience très intéressante qui nous permettait d’avoir un point de vue sur notre travail par des professeurs d’université différente de la notre. Nous avons aussi eu l’opportunité de montrer le Z’Heppelin à des élèves de primaires dans le cadre de leurs activités extra-scolaire. Ils étaient très intéressés et c’était un réel exercice de leur expliquer le plus simplement possible ce qu’on faisait. Par la suite, nous avons aussi présenté notre projet aux Peip1A de Polytech Angers. C’était aussi intéressant car on parlait du projet d’une manière moins “formelle” tout en restant sérieux dans nos explications, ce qui nous a par ailleurs permis d’obtenir le troisième prix de pédagogie du projet ! Enfin nous continuons et finissons de présenter notre projet à travers le blog que vous êtes en train de lire.

En espérant que vous ayez passé une bonne lecture !

Séverin DRUGEON, Noah PAQUEREAU, Nassim BOUALAM & Noé CHARPENTIER

Bonjour à tous, nous voici : Goulwen et Laurine (à gauche), Cassandre et Véïa (à droite).

Intéressés par l’énergie et l’environnement, nous avons choisi ce projet : créer une mini-éolienne. Pour ce projet, nous étions 6, mais avec deux objectifs différents : pour notre groupe, il s’agissait de créer de toutes pièces une éolienne à axe vertical, tandis que l’autre partie du groupe avait pour mission d’améliorer une éolienne à axe horizontal. Pour ce faire, nous avons dû effectuer un travail conséquent de documentation, tout d’abord parce que nous ne savions pas ce qu’était une éolienne verticale. Ensuite, nous manquions de connaissances sur les différents aspects du fonctionnement d’une éolienne, et nous avons donc fait beaucoup de recherches sur les parties aérodynamique, mécanique et électronique. 

I. Différents domaines étudiés 

A. Aérodynamique 

Cette partie concerne la forme de l’éolienne, en particulier son rendement, c’est-à-dire le rapport entre ce que nous devrions obtenir et ce que nous obtenons réellement en terme d’énergie. Ce rendement doit être le plus élevé possible afin que l’éolienne soit la plus efficace possible. Cela nous aide à comprendre dans quelle mesure l’éolienne est capable d’utiliser le vent pour créer de l’électricité, de l’électricité pour les maisons afin d’alimenter les lumières ou les télévisions (ou, dans notre cas, pour des besoins plus modestes tels que le chargement d’appareils électroniques).  

Il existe plusieurs éoliennes verticales différentes :

Nous avons donc fait de nombreuses recherches afin de savoir laquelle nous correspondait le mieux. Pour différentes raisons, nous avons finalement décidé de fabriquer l’éolienne suivante :

B. Mécanique  

La partie mécanique de ce projet n’est pas très importante, elle concerne principalement le générateur et le design final. Après avoir choisi le générateur, nous avons dû le connecter aux pâles. Nous avons utilisé une tige métallique de 6 mm de diamètre traversant les pâles pour les attacher, et un générateur avec un arbre de 8 mm de diamètre. 

Il fallait donc trouver un moyen de relier les deux arbres. Nous avons donc utilisé un accouplement mécanique, c’est-à-dire un système qui relie deux arbres (ici celui de notre tige métallique et celui de notre générateur) pour transmettre un mouvement sans perdre beaucoup de puissance et donc d’énergie.

C. L’électronique 

Entre le générateur et la batterie, il fallait placer ce que l’on appelle un « MPPT », un Maximum Power Point Tracker. Le nom paraît compliqué, mais pour résumer, son objectif est de réguler le courant donné à la batterie, pour qu’il soit fluide. 

Ensuite, il faut placer la batterie pour récupérer le courant produit par l’éolienne. La batterie peut alors être utilisée pour charger des appareils électroniques par exemple.  

II. Les difficultés rencontrées 

A. Les contraintes 

Nous allons maintenant parler des contraintes que nous avons rencontrées pour créer notre mini-éolienne. 

La taille de la pâle de l’éolienne a été notre première contrainte : nous ne pouvions créer qu’une pièce en impression 3D de 28cm par 28cm. Cependant, nous avons pensé que la pâle ne serait pas assez grande, nous avons donc décidé de faire notre pâle en deux parties, d’environ 50 cm de hauteur et 28 cm de largeur. Sur la photo suivante, on peut voir une de ces deux parties :

La deuxième contrainte était la masse, l’éolienne ne devait être ni trop légère ni trop lourde. Notre projet doit être mobile, mais suffisamment lourd pour ne pas tomber.

La dernière était les outils que nous pouvions utiliser, dès le départ nous savions que nous n’avions rien à souder, mais nous avions accès à des outils dans le Fablab, un endroit où nous pouvons réaliser notre projet en coupant, en perçant, en utilisant une imprimante 3D, ou même en utilisant une découpe au laser par exemple. C’est ainsi que tous les outils que nous avons pu utiliser nous ont permis de créer notre éolienne !

B. Nos changements de plans 

Comme c’est probablement le cas pour de nombreux projets, nous avons souvent changé de plan, des changements qui, selon nous, sont finalement de bonnes solutions.

Comme déjà mentionné, nous avons commencé le projet en faisant des recherches sur les éoliennes verticales. Nous avons changé la forme de l’éolienne plusieurs fois parce que nous n’avions pas assez de données sur la taille des pales, ou parce que les pales étaient trop compliquées à créer avec l’imprimante 3D.  

Voici un exemple d’éolienne que nous allions créer :  

Comme nous l’avons mentionné, nous avons décidé d’imprimer les pâles en deux parties pour qu’elles soient suffisamment grandes. Nous avons donc dû réfléchir à la manière d’assembler ces deux parties. Pour cela, nous avons fait plusieurs essais en imprimant uniquement la partie concernée afin de voir la façon dont les deux parties s’emboîteraient l’une dans l’autre. Après chaque essai, en cas d’échec, nous avons modifié les mesures jusqu’à ce que nous trouvions un moyen d’emboîter les deux parties sans qu’elles se détachent trop facilement. 

Lors de ces essais, nous devions également vérifier si la tige métallique passait au centre, le long des pâles.

Après les pales, nous avons dû réfléchir à un moyen de maintenir l’éolienne, et à l’endroit où placer le générateur, le MPPT, ainsi que la batterie. Nous voulions d’abord faire une longue boîte avec les composants, mais nous nous sommes rendu compte que ce ne serait pas très stable. Nous aurions également dû réfléchir à la manière de les placer sur des planches pour qu’ils ne tiennent pas dans l’air.

Ensuite, nous voulions faire un trépied, mais il ne serait pas assez lourd en cas de vents violents, et nous avions également besoin de supports d’étagère, mais nous n’avons pas trouvé ceux que nous voulions sur le marché.  

Finalement, après les lames, nous avons décidé d’acheter une petite boîte aux lettres dans laquelle nous mettrons le générateur, le MPPT, ainsi que la batterie. C’est pratique car on peut ouvrir la boîte en cas de besoin.  

Ensuite, pour relier la boîte aux lettres au sol, nous avons décidé de fixer un tube en PVC avec des vis, rempli de béton, puis au bout, un seau pour qu’il soit stable. 

Il fallait également vérifier que la tige métallique passait bien au centre des pâles.   

III. Bénéfices personnels et professionnels 

Ce projet nous a permis de découvrir de nombreux aspects, de la conception à la réalisation d’un projet. Nous avons pu suivre un projet du début à la fin, et ne pas seulement y réfléchir, mais le créer, avec tous les problèmes que cela implique. Nous avons beaucoup appris à nous écouter les uns les autres et à débattre de nos différents points de vue et idées. Enfin, nous avons réalisé qu’il est impossible de réaliser un projet parfait. En raison des contraintes techniques, mais aussi de ce que nous avons à notre disposition. Cependant, nous avons parfois eu des échecs, ce qui a eu un impact sur l’avancée du projet.

La conception réelle est toujours différente de l’idée que nous avions en tête, et nous devons toujours modifier certains aspects pour nous assurer la réalisation du projet. 

Ce projet nous a également permis de développer nos compétences en conception 3D à l’aide du logiciel Solidworks, non seulement pour fabriquer les pâles que nous avons imprimées, mais aussi pour créer le modèle global de notre projet, afin de le visualiser et d’essayer de prévoir les problèmes.  

Nous avons donc été chargés de fabriquer une éolienne verticale qui, par rapport à l’éolienne horizontale, fait moins de bruit, peut capter le vent dans n’importe quelle direction et est généralement utilisée pour des applications à petite échelle.

Bonjour à toutes et à tous !

Nous sommes Céleste Nain et Justin Vallade, deux étudiants en deuxième année de cycle préparatoire d’ingénieur à Polytech Angers et nous avons l’IMMENSE plaisir de vous présenter notre projet : le Mur de Réflexes !

Mais en quoi consiste-il exactement ?

Notre projet propose une activité interactive et ludique inspirée du jeu Batak, où les utilisateurs doivent frapper un maximum de boutons lumineux en un temps limité. Ce jeu améliore les réflexes et la coordination main-œil et stimule l’engagement et la compétition, attirant des participants de tout âge. Populaire lors d’événements et dans les lieux de divertissement comme les salles de jeux et parcs d’attractions, il est aussi utilisé pour l’entraînement des pilotes de Formule 1 et des gardiens de football.

Ce projet est une reprise d’un projet de l’année dernière, le mur interactif, notre mission était donc de le récupérer et de l’améliorer selon deux critères principaux :

• Individualiser les boutons afin de pouvoir les placer sur n’importe quel mur et donc pouvoir utiliser tout type de surface.
• Faire en sorte que chaque bouton éclaire suffisamment pour que l’on voit bien quand ils s’allument.

Ce projet est très complet et nous a permis de développer de nombreuses compétences telles que :

• Programmation

Chaque bouton contient une carte micro:bit qui contrôle son allumage et compte le score lorsque l’on appuie dessus, ils sont contrôlés par une micro:bit externe qui lance le jeu et récupère le score à la fin

On a choisi d’utiliser MakeCode pour coder nos micro:bit en MicroPython. C’est un logiciel nous permettant de programmer sous forme de blocs pour nous simplifier la tâche car la programmation n’est pas notre point fort !

Utiliser des cartes micro:bit était la meilleur solution pour connecter nos boutons en sans fil (radiofréquence) et les programmer tout en ayant un circuit imprimé assez petit pour tenir dans un bouton.

Ci-joints nos codes pour la micro:bit centrale et pour les micro:bit boutons.

• Électronique

Pour le montage électronique à l’intérieur du bouton, on a cherché à faire le montage le plus simple et petit possible.

On a notre micro:bit au centre, branchée à la LED dans le bouton et branchée au bouton poussoir mécanique (envoie un signal quand on appuie dessus). La micro:bit est alimentée par une batterie rechargeable 6V Ni-MH.

Et c’est tout ! On a vraiment voulu faire le plus minimaliste possible pour que tout rentre dans un bouton et soit assez léger à l’intérieur.

• Conception graphique

La partie CAO sur le logiciel Solidworks, ainsi que l’impression 3D du modèle nous ont permis d’enfin obtenir quelque chose de concret et voir notre projet commencer à prendre forme.

On a du faire plusieurs prototypes pour l’enveloppe et son bouton, et on devait attendre 10h d’impression avant de pouvoir obtenir notre prototype, ce qui nous a pris pas mal de temps, surtout dans les dernières heures de projet.

• Soudure

La soudure a été une étape importante tout au long du projet car nous devions à la fois souder chaque LED avec des câbles de la bonne couleur, et chaque batterie Ni-MH afin qu’elle puisse se brancher à sa micro:bit pour l’alimenter.

On a été témoins de notre progrès en termes de soudure au vu de la différence de propreté entre nos premières soudures et nos dernières !

Une fois toutes ces compétences combinées, on obtient ce bouton type :

Et il ne nous reste plus qu’à répéter le processus 6 fois pour avoir suffisamment de boutons et pouvoir jouer à notre jeu de réflexes !

Une fois tous les boutons programmés, soudés, et imprimés, on met du scotch double face à l’arrière de chacun, on les place comme bon nous semble sur le mur de notre choix (ou presque), et voilà le résultat !

Conclusion

Ce projet “Mur de Réflexes” a été une expérience enrichissante qui nous a permis de mettre en pratique les connaissances que nous avions acquis durant ces deux années de prépa à Polytech Angers.

Le choix d’utiliser des cartes micro:bit pour la connectivité sans fil s’est avéré judicieux, nous permettant d’atteindre facilement nos objectifs tout en respectant les contraintes budgétaires et techniques. Malgré les nombreux obstacles rencontrés, notamment les difficultés liées à l’éclairage des boutons et à la gestion de l’alimentation, nous sommes fiers du résultat final.

Nous avons réussi à proposer un jeu qui a su divertir de nombreux joueurs et nous espérons que ce blog puisse vous donner l’idée de créer votre propre mur de réflexes! 🙂

Nous tenons à remercier tous ceux qui nous ont aidé à mener à bien ce projet, notamment Hassan Bouljroufi et Boris Rayer sans qui nous n’aurions pas pu aller aussi loin. Ce projet restera une étape marquante de notre formation, nous préparant aux défis futurs dans notre carrière d’ingénieurs.

Merci pour votre lecture !

Bonjour à tous et bienvenue dans ce blog ou nous vous expliquerons comment nous avons fait un sabre laser identique, ou presque, à l’original présent dans la saga Star Wars, et comment vous pouvez en créer un. Bonne lecture et bonne chance.

Liste de matériel :

Pour fabriquer un sabre laser, vous aurez besoin de :

• 1 tube en aluminium de diamètre 40 mm
• 1 tube en aluminium de diamètre 30 mm
• 1 tube en plastique transparent de diamètre 25 mm
• 1 tube en plastique transparent de diamètre 15 mm
• une imprimante 3D
• 40 leds adressables ou un bandeau led de 160 mm
• un fer à souder à panne fine
• un esp32 (modèle NodeMCU utilisé dans l’exemple)
• un dfplayer
• un haut parleur 3W
• un module de charge lithium-ion (pour une cellule)
• un régulateur de tension 5v
• un accumulateur lithium-ion (modèle 18650 utilisé dans l’exemple)
• du papier calque
• des fils électriques
• du scotch, beaucoup de scotch

Etape 1 : Découper les tubes

1/ Découpez le tube en aluminium de 40mm de diamètre à 350 mm de long

2/ Découpez le tube en aluminium de 30mm de diamètre à 50 mm de long

3/ Découpez le tube en plastique transparent de diamètre 25 mm à 800 mm de long

4/ Découpez le tube en plastique transparent de diamètre 15 mm à 850 mm de long

Etape 2 : Imprimer les parties plastiques

Imprimez en 3D le cylindre interne des composants, le cylindre en plastique de maintien de la lame, le pommeau et le bouchon de la lame.

Veillez bien à laisser de la place pour tous les composants, le MPU6050, l’ESP32, le DFPlayer, l’accumulateur et ses modules et le haut-parleur.

Le cylindre de maintien de la lame se situe entre les deux tubes en aluminium.

Nous avons créé les deux “doigts” du pommeau de telle sorte qu’il (le pommeau) puisse se brancher directement dans le cylindre interne.

Etape 3 : La lame

1/Si vous partez avec les leds adressables, munissez vous de votre plus beau fer à souder. Faites bien attention d’avoir une panne assez fine car les pins des leds sont très proches et il est essentiel de faire du travail propre afin de prendre le moins de place possible. Ainsi soudez tous les pins 5v ensemble, tous les pins GND ensemble et tous les pins Dout aux Din suivant comme expliqué dans le schéma ci-dessous.

Si vous partez sur le bandeau led, bien joué, la tâche sera plus facile mais l’éclairage sera moins qualitatif.

2/ Faites entrer les leds (le paquet de 40 adressables ou bien le bandeau) dans le tube en plastique de 15 mm de diamètre fraîchement découpé

Note : Munissez-vous d’une corde fine accrochée au bout de la ligne de led ou du bandeau et tirez d’un côté en poussant de l’autre pour vous faciliter le travail.

3/ Découpez le papier calque en prenant un morceau d’environ 850x264mm

4/ Glissez le morceau de papier calque à l’intérieur du tube en plastique de 25 mm de diamètre en prenant soin de le mettre le plus proche du bord, puis glissez le tube de 15 mm de diamètre, avec les leds, à l’intérieur du tube de 25 mm recouvert (à l’intérieur) du papier calque.

5/ Ajoutez le bouchon de la lame au bout

Note : Utilisez de la colle pour faire tenir le tube de 15 mm de diamètre dans le bouchon puis le bouchon sur le tube de 25 mm

Facultatif : Vous pouvez ajouter un connecteur à l’autre bout qui prendrait les trois pins restant (5V, GND et Din de la première led) afin de pouvoir connecter et déconnecter à loisir la lame au manche.

Etape 4 : le programme

1/ Cherchez les bibliothèques de fonction correspondantes à vos modules

Nous utiliserons, ici, les bibliothèques “MPU6050_tockn.h”, “DFRobotDFPlayerMini.h” et “FastLED.h”.

2/ Etudiez les programmes d’exemples fournis avec les bibliothèques afin de comprendre leur fonctionnement

3/ Construisez un beau programme en fonction des bibliothèques que vous avez choisi et de vos préférences

Voici un programme simple : 

#include
#include
#include “SoftwareSerial.h” //Pour lecture mp3
#include “DFRobotDFPlayerMini.h”
#include //https://github.com/FastLED/FastLED
#include
#include
#ifdef __AVR__
#include // Required for 16 MHz Adafruit Trinket
#endif
#include

MPU6050 mpu6050(Wire);

#define PinSDA 21 //Pin SDA du MPU6050
#define PinSCL 22 //Pin SCL du MPU6050
#define ON 4 //Pin d’entrée du bouton poussoir
#define accmax 3 //Valeur maximum de l’accéléromètre, au delà le sabre laser réagit comme pour un dégat
#define accangmax 320 //Valeur maximum du gyroscope, au delà le sabre laser réagit comme pour un dégat
#define PIN 2 //Pin d’entrée du Din des leds
#define NUMPIXELS 40 //Nombre de leds
static const uint8_t PIN_MP3_TX = 18; //A connecter au Pin Tx du module
static const uint8_t PIN_MP3_RX = 19; //A connecter au Pin Rx du module

int y=3;

const int stripPin = 2;

bool gReverseDirection = false;

SoftwareSerial softwareSerial(PIN_MP3_TX, PIN_MP3_RX);
DFRobotDFPlayerMini player;

Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
softwareSerial.begin(9600);
player.begin(softwareSerial);
player.volume(20);

Wire.begin(PinSDA,PinSCL);
mpu6050.begin();
mpu6050.calcGyroOffsets(true);

pinMode(ON,INPUT);
}

void loop() {
if(digitalRead(ON)==HIGH){
if(y==2 || y==1){
y=0;
}else{
y=1;
}
delay(100);
}
if(y==0){
player.play(2);
for(int i=NUMPIXELS; i>-1; i–) {
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,0));

pixels.show();

delay(30);
}
y=3;
}
if(y==1){
player.play(1);
y=2;
for(int i=0; iaccmax || mpu6050.getAccY()>accmax || mpu6050.getAccZ()>accmax || mpu6050.getGyroX()>accangmax || mpu6050.getGyroY()>accangmax || mpu6050.getGyroZ()>accangmax){
player.play(3);
for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(255,255,200));
}
pixels.show();
delay(10);
for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(255,0,0));
}
pixels.show();
}
}
}

Celui-ci permet d’allumer et d’éteindre le sabre laser en vert par un appui sur le bouton poussoir.

Etape 5 : Le manche (intérieur)

1/ Soudez ensemble tous les composants à l’ESP32 :

 Soudez le df player au haut parleur et à l’ESP32 aux pins 18 et 19 en suivant les indications du programme (ou bien modifiez le programme)

Soudez le module accéléromètre/gyroscope MPU6050 à l’ESP32 aux pins 21 et 22 en suivant les indications du programme (ou bien modifiez le programme)

2/ Soudez maintenant ensemble la batterie, le régulateur de tension et le module de charge (en prenant bien soin de ne pas se tromper sur les différents pins) puis soudez un interrupteur entre la batterie et le régulateur et enfin le régulateur à l’ESP32

3/ Faites passer les fils pour le bouton (data en pin 4) et la lame (data en pin 2) jusqu’au bout du cylindre interne

Etape 6 : Les trous:

Il vient maintenant l’heure de faire des trous, percez en à 3 cm de chaque côté du manche avec le cylindre interne, les cylindres en aluminium et celui imprimé en 3D à l’intérieur de façon à pouvoir y visser des vis M4, Faites 2 trous côté pommeau et 4 côté lame

Pensez aussi à faire un trou pour votre bouton poussoir dans le manche

Note : les vis M4 ont besoin d’un perçage de 3.3mm de diamètre et d’un taraudage M4

Etape 7 : l’assemblage

Pour tout assembler, rentrez en premier le cylindre interne dans le manche puis vissez le en place, disposez ensuite le deuxième cylindre en aluminium ainsi que le cylindre imprimé en 3D dans le manche en les vissant eux aussi, branchez le bouton et insérez le dans le manche puis enfin intégrez la lame dans le manche et serrez les vis de réglage.

Etape finale : Personnalisation

Décorez le maintenant comme bon vous semble. Nous avons opté pour un design simple mais élégant.

Et voilà, si vous avez bien tout suivi vous devez avoir un très beau sabre laser.

Nous vous remercions de nous avoir suivi tout le long de ce blog, et nous remercions aussi Sylvain Bignon ainsi que Boris Rayer qui nous ont, tous deux, aidé dans ce projet.

Merci beaucoup et à une prochaine fois

Maxime Ducandas

Rémi Reulier

Bienvenue à vous, chers lecteurs et lectrices, qui avez souhaité vous plonger dans la lecture de notre article.

Au cours de celui-ci, vous découvrirez les différentes facettes de notre projet, les étapes, les problèmes, les solutions ainsi que les réflexions qui nous ont permis de mener ce projet à terme, enfin presque… Peut-être que cet article, par un quelconque hasard, vous donnera l’envie de créer à votre tour un cube LED, et dans ce cas, nous en serions honorés.

Pour l’heure, bonne lecture.

Introduction :

Avant de commencer, la première question à se poser est peut-être : à quoi sert ce cube ? Si l’on parle du côté pratique, ce cube n’a pas réellement d’utilité, certes. En revanche, son but principal est esthétique, il doit simplement émerveiller celui qui le regarde.

Notre mission était donc – Mewen Bertin-Jamelot & Thibault Lannuzel – de réaliser un cube LED en partant de zéro. Bon, pas tout à fait de zéro puisque c’est un projet plutôt connu, qui a déjà donné lieu à de nombreuses vidéos sur YouTube, chacun l’adaptant à sa sauce en utilisant des méthodes différentes. De très petits comme de très ambitieux, il existe plein de versions de cubes LED.

C’est un projet qui mélange l’électronique et le numérique, ainsi que d’autres domaines comme la soudure ou la menuiserie… vous verrez par la suite.

Fonctionnement global

Si vous souhaitez comprendre le fonctionnement d’un cube LED en détails, cette partie peut vous intéresser, mais si ce n’est pas votre souhait, vous pouvez passer directement à la partie suivante.

Pour expliquer le fonctionnement du cube de manière succincte, on peut dire que ce sont avant tout :

• 125 LEDs RGB
• 5 transistors
• Un microcontrôleur (ESP32)
• Des registres à décalage (10)

Les 125 LED sont réparties en 25 colonnes (5 rangées de 5 colonnes, de 5 étages). Puis, cinq transistors permettent d’allumer ou éteindre un étage chacun.

On peut donc choisir d’allumer une LED individuellement, ce qui est pratique.

Si jusque là tout va bien, on peut continuer.

Le cœur de ce cube LED est moins visible que les LED mais tout aussi important, il se trouve dans la boîte, caché sous un enchevêtrement de câbles électriques : la carte électronique. Sur cette carte, deux choses essentielles : l’ESP32 et les registres à décalage.

Le principe : une donnée part de l’ESP32 et arrive sur le premier registre à décalage. Ensuite, si l’on veut allumer une colonne en particulier, il faut faire circuler la donnée sur les registres qui sont les uns à la suite des autres jusqu’à arriver à celle voulue.

Vous pouvez voir sur cette image que le fil qui allume la colonne 23 en rouge “R23”, se trouve sur le dernier registre à décalage. Il est donc nécessaire de faire circuler l’information entre les registres, jusqu’à arriver à “R23”.

Bon, j’espère que vous êtes toujours là, encore un dernier petit point technique et c’est fini.

Comme vous le voyez sur l’image juste au-dessus, il nous est impossible d’allumer une LED sans traverser les registres à décalage les uns à la suite des autres. Donc comment faire pour allumer une LED, sans voir clignoter à la suite toutes celles qui la précèdent ?

La réponse est de faire circuler la donnée à une vitesse telle, que notre cerveau n’a pas le temps d’interpréter ce qui s’est passé. La donnée circule en seulement quelques millièmes de secondes, mais elle est invisible pour l’œil humain. Le programme inscrit dans l’ESP32 finalement de créer des animations de LED, pour faire briller le cube de plein de façons différentes.

Etapes de la réalisation

Ah, vous revoilà ! Passons maintenant au processus de réalisation de ce cube.

Tout d’abord, la première étape : le boîtier extérieur.

Je ne pense pas avoir été des plus honnêtes quand je parlais de menuiserie dans l’introduction. La technique que nous avons utilisé est en fait celle de la découpe laser. Après avoir fait le schéma des pièces, grâce à un site spécialisé, nous avons opté pour la découpe laser, nous garantissant une très bonne qualité, et, nous permettant en prime, de graver proprement le logo Polytech sur le devant du boîtier.

Deuxième étape, et pas des moindres, la création de la carte électronique.

Pour ce faire, nous avons appris à utiliser les logiciels Eagle et Fusion pour réaliser le schéma – qui semble un peu barbare mais qui ne l’est pas tant que ça -.

Il nous fallut ensuite disposer les composant de manière réaliste, sur la représentation virtuelle de notre carte, puisque sur le schéma ci-dessus, beaucoup de fils ne sont pas représentés.

La carte étant conçue, le choix a été fait de la faire imprimer par une entreprise spécialisée, par soucis de qualité et de précision.

On laisse un peu de temps s’écouler, puis, on arrive à la troisième étape :

Souder les composants à la carte électronique

Pour ce faire, nous avons eu l’occasion d’apprendre une nouvelle discipline, nécessitant patience et précision : la soudure. À l’aide d’un fer à souder, d’un fil d’étain ainsi que d’une loupe, petit à petit, chaque composant à trouvé sa place sur la carte et s’est ancré pour ne plus bouger. C’est un travail de patience avant tout, qui reste néanmoins agréable à effectuer.

On garde notre casquette de soudeur professionnel pour réaliser la suite :

Souder les fils électriques au maillage de fils de fer

Cette fois ci, ce sont quatre-vingts soudures que avons dû réaliser pour relier chaque fil de cuivre à son homologue de fer.

Ce fut encore une fois un travail de patience, mais une fois le coup de main pris, le temps s’est écoulé bien plus vite

On approche de la fin, il nous reste à accrocher les nappes de fils aux connecteurs de la carte, à fixer l’alimentation, y relier les câbles du courant, à insérer les programmes dans l’ESP32, à refermer la boîte puis… à laisser la magie opérer…

Le Cube LED 2024

Merci d’avoir pris le temps de lire cet article et de découvrir notre projet plus en détails,

Mewen Bertin-Jamelot et Thibault Lannuzel