Projet ACV

Publié le 24 juin 2019 par DESRIAC Maxime

Bonjour, nous sommes trois étudiants de 2ème année à Polytech Angers et nous avions comme projet de simuler et d’étudier l’impact environnemental de 3 matériaux différents utilisés comme isolants dans un pavillon.

Objectifs du projet:

– Définir l’épaisseur et donc le volume de chaque isolant grâce un logiciel de conception en bâtiment.
– Calculer l’impact environnemental de chaque isolant grâce à un logiciel d’ACV.
– Imprimer en 3D une maquette de notre pavillon.

Les différentes étapes du projet:

Etude de la maquette numérique

Nous avons dans un premier temps calculé le volume de chaque matériau utilisé dans le pavillon. Nous avions à notre disposition le modèle numérique d’un pavillon classique de 104m², ainsi que les valeurs des résistances thermiques requises pour la norme BEPOS 2020, pour les murs, les sols et les combles.

Cette norme entrera en vigueur dès l’année 2020 et elle impose une meilleure isolation thermique pour les bâtiments neufs par rapport à la norme précédente (RT 2012). De ces specification nous avons pu calculer l’épaisseur nécessaire pour chaque isolant.

Nous avons travaillé sur le logiciel REVIT (un logiciel de conception en bâtiment) qui nous a permis d’obtenir le volume, et donc la masse de chaque matériau ce qui nous servira à estimer leur impact environnemental.

Calcul de l’impact environnemental

L’objectif est maintenant d’estimer l’impact environnemental de chaque matériau. Pour ce faire nous avons utilisé un logiciel d’Eco-Audit, dans lequel il faut renseigner les masses de chaque matériau, leur procédé de fabrication, les distances qu’ils ont parcourus et avec quel moyen de transport ainsi que l’énergie utilisée durant la phase d’utilisation du produit. Dans notre cas on assimilera l’utilisation du produit à la consommation électrique annuelle du pavillon. Finalement le logiciel nous donne l’énergie utilisée ainsi que le CO2 rejeté.

Critique des résultats obtenus

Grâce à ces résultats, nous avons remarqué que la laine de verre était le meilleur isolant pour l’environnement. Cependant ce constat est dû à la proximité du fabricant de cet isolant qui est 3 fois plus proches de notre terrain de construction que celui de la ouate de cellulose (nous avions situé notre terrain à Angers). Nous avons alors décidé d’affiner nos recherches pour voir lequel de ces matériaux à la meilleure durée de vie. Le ouate de cellulose a une durée de 50 ans environ tandis que celle de la laine de verre est de 15 ans à 20 ans. Nous en sommes donc arrivé à la conclusion que le ouate de cellulose serait le meilleur isolant pour l’environnement à long terme.

Même si nous nous en doutions, par sa composition et sa fabrication polluante, le polystyrène est loin d’être l’isolant qui respecte le plus l’environnement. Si il est encore utilisé c’est parce qu’il est bon marché et facile à poser.

Impression de la maquette 3D

Pour finir nous avions comme objectif d’imprimer une maquette physique de notre pavillon. Nous l’avons d’abord simplifiée afin qu’elle soit imprimable et pour ce faire nous avons enlevé les cloisons intérieures, les meubles, les fenêtres et les portes. Pour finir nous avons séparé la maquette en deux partie, d’un côté le toit et de l’autre les murs, l’imprimante ne pouvant pas tout imprimer d’un coup car elle ne peut pas imprimer dans le vide.

Maquette 3D des murs

Malheureusement l’imprimante était très utilisée en fin d’année par les autres groupes et nous avons fini par abandonner l’idée d’imprimer notre maquette, sachant que la partie la plus importante du projet avait été faite, c’est-à-dire l’étude environnementale.

Conclusion:

Nous avons pris beaucoup de plaisir à travailler sur ce projet. Cela a été l’occasion pour nous de découvrir certaines notions en rapport avec la spécialité Bâtiment Exploitation Maintenance et Sécurité de l’école. De plus, le fait de travailler sur la réduction de l’impact environnemental des bâtiments nous tenait à coeur. En effet c’est une problématique d’actualité et pour laquelle nous nous sentons réellement concernés. Nous tenions à remercier tout particulièrement notre professeur encadrant M.RIAHI qui nous a proposé ce projet et qui nous a aidé durant toutes les étapes de sa réalisation.

OpenDog

Publié le 24 juin 2019 par Lucas Tiercelin

Salut les petits loulous,

Dans le cadre du second semestre de la seconde année du cycle préparatoire à Polytech Angers tous les étudiants ont à faire un projet de conception. Pour ma part j’ai décidé de travailler sur un robot car étant passionné par le sujet depuis l’enfance.

Le nom de ce robot OpenDog le chien robot. Le projet OpenDog est initialement réalisé par James Burton, un «Youtubeur» concepteur de robots en tous genres. Une série de vidéos relate la conception, la réalisation, ainsi que la programmation de ce robot.

James Burton à côté du projet OpenDog

Présentation du projet:

L’objectif de ce projet est de prendre ce qu’avait fait Baptiste Doineau durant le premier semestre, la partie mécanique et le squelette du chien robot, et de construire par-dessus pour faire en sorte que le chien robot puisse faire des mouvements simples.

Ces mouvements simples sont obtenus à l’aide de cartes électroniques. Ces cartes seront câblées aux encodeurs et aux moteurs puis fixées sur le robot par des pièces mécaniques qui seront à conceptualiser en 3D.

Un programme sera créé et téléversé sur les cartes afin d’animer le chien robot et de contrôler ses mouvements simples.

Les contraintes principales du projet sont :

l’utilisation de ce qui a été fait;
utiliser des cartes Odrive car indispensable pour faire tourner les moteurs de la même marque;
programmer sur des cartes Arduino;
réalisation d’explications sur ce qui va être réalisé pour permettre au projet de pouvoir être repris par d’autres élèves.

Travail réalisé:

a) Modélisation 3D

Afin d’intégrer les cartes électroniques et l’alimentation au robot il était nécessaire de faire la CAO (Conception assistée par ordinateur) d’une structure similaire à un dos. Cette structure se sépare en 2 parties, le bloc batteries et le porte-cartes.

Les récepteurs de cartes servent à fixer les cartes sur le robot afin qu’elles ne chutent pas lorsqu’il est en mouvement.

Par sécurité et aspect pratique des poignées ont été rajoutées afin de faciliter les futures expériences à réaliser sur le robot.

b) Étude du système mécanique

Afin de mieux visualiser le comportement mécanique du genou, j’ai schématisé ce mécanisme sur GéoGebra. Ce qui est ressorti de cette schématisation est une formule liant l’angle du genou en fonction de la longueur variable, qui est formé par le roteur et la partie supérieure de la pâte. Sont aussi ressorties une deuxième et une troisième formule pour former la réciproque c’est-à-dire la longueur en fonction de l’angle.

Voici un schéma fait sur GeoGebra d’un genou en mouvement.
PS: Mettre l’image en plein écran pour voir le mouvement.

La première formule fût trouvée grâce au théorème des cosinus généralisé qui s’exprime dans un triangle usuel sous cette forme :

Triangle quelconque ainsi qu’en haut à gauche une équation exprimant la loi des cosinus et la même équation réarrangée pour isoler l’angle

les deux autres formules servant à calculer la réciproque fût trouver en séparant le triangle quelconque en deux triangles rectangles selon-ci l’angle variable est aigu ou obtus :

Triangle usuel séparé en deux triangles rectangles pour alpha aigu. En haut à gauche on peut voir le cheminement pour arriver à la formule de la longueur c en fonction d’alpha, de b et de a

Triangle usuel séparé en deux triangles rectangles pour alpha obtus. En haut à droite on peut voir le cheminement pour arriver à la formule de la longueur c en fonction d’alpha, de b et de a

c) Développement du système électronique

Pour qu’un moteur puisse accomplir sa fonction il lui faut recevoir des informations par l’intermédiaire de cartes électroniques dans ce cas étant un moteur Odrive il est impératif que le moteur reçoive des informations d’une carte de la même marque.
En effectuant un travail de recherche sur le site officiel, puis en ouvrant l’onglet « DOCS » j’ai trouvé un schéma explicatif du câblage de la carte Odrive.

Schéma explicatif du câblage de la carte Odrive

De la même manière les cartes Odrive doivent recevoir des instructions d’un microcontrôleur. J’ai décidé d’utiliser une carte Arduino comme microcontrôleur pour leur facilité d’utilisation (Langage informatique proche du C++) et la quantité de renseignement disponible.

d) Programmation

Suite aux recherches effectuées sur le site d’Odrive et sur le GitHub, il est mis à disposition une librairie et un programme de test pour l’utilisation de cartes Arduino comme microcontrôleur.

Il y a dans le programme de test une initialisation et 4 parties. L’initialisation paramètre les 2 moteurs branchés sur la carte et demande à l’utilisateur d’envoyer un caractère. Selon le caractère envoyé par l’utilisateur, le programme initialise l’une des quatre parties suivantes :

Caractères ‘0’ et ‘1’ : Calibre le moteur 0 si ‘0’ est envoyé ou le moteur 1 si le caractère ‘1’ est envoyé.
Caractère ‘s’ : Effectue un mouvement teste. En utilisant la fonction SetPosition qui couplé aux fonctions sinusoïdes fait tourner les deux moteurs.
Caractère ‘b’ :Écris la valeurs de la tension fournie à la carte Odrive sur le moniteur série.
Caractère ‘p’ : Écris sur le moniteur série la position des moteurs 0 et 1 toute les 10 s.

Il y a deux fonctions sur la librairie (notifiée plus hauts) permettant de changer la position du moteur, SetPosition et SetVelocity. J’ai sélectionné la fonction SetVelocity pour son fonctionnement qui se résume à une vitesse de rotation dépendant de deux variables sélectionné par l’utilisateur. La variable de vitesse de rotation du moteur en count/s et le courant fourni au moteur en Ampère.

Il me restait à trouver une fonction liant le temps de déplacement avec la longueur variable et un moyen de mettre en place une valeur étalon. Pour la fonction, j’ai mis en place une expérience.

Tout d’abord il faut mesurer la longueur variable. Ensuite, il faut faire fonctionner le moteur à la vitesse sélectionné durant une période de temps quelconque. Puis on mesure de nouveau la longueur variable pour finalement calculer la différence entre avant et après ce déplacement. On répète ces manipulations une seconde fois avec une période de temps supérieur à la précédente tout en gardant la même vitesse. Finalement, j’ai considéré que la fonction liant le temps de déplacement avec la longueur variable formait une droite passant par l’origine, ce qui me permet de dire que la pente se calcule suivant cette équation :

pente=(t2-t1)/(x2-x1)

Avec x1 ou 2 la différence entre avant et après le déplacement respectivement dans l’expérience 1 et 2.
et t1 ou 2 la période de temps sélectionner respectivement dans l’expérience 1 ou 2.

Grâce à cette expérience ma fonction liant le temps de déplacement à la longueur variable est :

Tps=dépla/0.563158

Avec Tps le temps de déplacement en seconde
et dépla la longueur de déplacement en cm

Pour que la pratique concorde avec la théorie plusieurs vérifications ont été nécessairees. Les résultats ont confirmé mon équation.

Montage pour le calcul du temps de déplacement en fonction de la longueur de déplacement

Conclusion:

Bien que toutes les tâches qui m’ont été fixées en début de projet soient effectuées, en obtenant du temps supplémentaire il m’aurait été permis d’avoir la possibilité de brancher un ordinateur intégré (carte Raspberry Pi) et un connecteur Bluetooth afin, dans le cadre d’une application sur mobile également à créer, de contrôler les mouvements du robot à distance. Et pour conclure sur les améliorations à ma porté, il m’aurait été intéressant de voir pour changer le bout des pâtes du robot afin que les mouvements soient plus faciles à effectuer et également plus esthétique.

Pour résumé ce fut autant un plaisir qu’un calvaire de travaillé seul sur ce projet. Plus que les raisons citées plus hauts je me retrouvais dans l’incapacité de partager des moments avec d’autre personnes telles que la joie d’enfin avancé après des heures de travail sur un sujet, ou la frustration de rester des heures durant bloquer sur un problème sans ressentir une réelle progression. Ainsi indirectement j’ai pu apprendre l’importance du travail en équipe dans un projet de cette envergure.

Entre autres ce fut enrichissant personnellement, la robotique étant une passion depuis l’enfance comme expliqué dans l’introduction. Un autre point gratifiant était d’observer la progression technique et technologique du projet au fur et à mesure que mes connaissances s’enrichissaient. On peut voir ce projet comme l’aboutissement de l’un de mes rêves d’enfant.

J’aimerais tout de même remercier Monsieur MERCIER Franck, mon tuteur pour ce projet, sans qui l’avancée de ce projet aurait été encore plus limité, que ce soit pour l’aide à l’impression des pièces 3D ou encore des techniques de soudure qui m’ont permis d’accélérer la soudure et surtout d’éviter de me brûler.

Merci pour votre lecture
TIERCELIN Lucas

Modélisation 3D et Analyse de Structure

Publié le 24 juin 2019 par BOUWENS Line

Bonjour,

Nous sommes Line Bouwens et Simon Coiffard, deux étudiants du cycle préparatoire à Polytech Angers. Lors de notre quatrième semestre, nous avons un projet de conception à réaliser. Nous souhaitons tous les deux intégrer la filière « Bâtiment : Exploitation, Maintenance et Sécurité » l’année prochaine. Il nous paraissait donc évident de choisir un projet dans le sens de notre objectif professionnel.

Notre projet va donc consister en une étude de plusieurs problématiques de dimensionnement. Nous allons vérifier la résistance d’éléments de la structure d’un bâtiment vis-à-vis des charges de services qu’il est susceptible de subir durant sa durée de vie, via 2 logiciels, Revit et Robot. Ce sont des logiciels Autodesk déjà installés sur les ordinateurs de l’école. Enfin, dans la mesure du possible, un prototype du bâtiment, à échelle réduite, sera obtenu par impression 3D en utilisant la maquette numérique.

Les premières heures ont été occupées par des didacticiels de prise en main des logiciels. Revit est un logiciel de design de bâtiment. Il nous permet de créer l’architecture désirée. Nous pouvons également appliquer les charges que l’on souhaite étudier. Le logiciel Robot calcule ensuite les effets de ces forces sur la structure et nous affiche les diagrammes sur le bâtiment comme sur la figure ci dessous.

Ainsi, nous pouvons voir les parties soumises aux efforts les plus importants. Nous voyons ici que les forces impliquent une flexion du toit de l’abri. Si la flexion dépasse un certain degré de sécurité, nous devons y remédier en ajoutant des renforts, tels que des poteaux, pour soulager la structure. Ces modifications éventuelles de structure seront faites sur Revit puis prises en compte par Robot.

La première partie a été sur des structures simples. Pour la suite du projet, c’est notre professeur encadrant qui nous a donné le fichier du bâtiment final. Une vue d’ensemble est présentée sur la capture d’écran ci-dessous. Il est déjà dimensionné, notre travaille consiste donc à vérifier certains éléments de structure. Suite à la chute d’un balcon dans la ville d’Angers il y a 3 ans et le nombre d’accidents récurrents ayant pour cause des défauts de dimensionnement de la structure, nous avons décidé de s’intéresser à cette partie là en particulier.

Nous avons vérifié, pour des formes de section des poteaux rondes et carrées ainsi que pour plusieurs liaisons au balcon, la résistance des poteaux au flambement, ou flambage, c’est à dire sa tendance à se déformer dans le sens perpendiculaire à la compression qu’il subit. Lors de tous nos calculs, nous obtenons une résistance très suffisante. Nous avons calculé le diamètre minimal des poteaux, qui est largement inférieur à celui alors sur le modèle Revit.

Le projet nous a ensuite amené à calculer la flèche du balcon, c’est à dire les efforts tranchants et moments interieurs du balcon, selon la position de la section étudiée par rapport au mur du bâtiment soutenant le balcon.

étude des forces et des moments

Pour finir, nous avons décidé d’ajouter sur le modèle Revit, du ferraillage dans le balcon et la dalle du premier étage. Nous avons donc fait les calculs. Cela consiste à déterminer leur taille mais aussi la densité, c’est à dire la répartition des armatures en métal.

Après avoir étudié ce bâtiment et sa structure, nous pouvons conclure qu’il est possible de le construire en toute sécurité.
Même si nous n’avons pas pu finaliser ce projet en imprimant la structure en 3D, cela nous a permis de découvrir de nouveaux logiciels qui nous seront utiles dans la suite de nos études ainsi que dans notre vie professionnelle. On a également pu étendre nos connaissances sur le domaine du bâtiment et comprendre pourquoi, malheureusement, des accidents peuvent arriver malgré les coefficients de sécurité pris en compte par les bureaux d’études.

Si le projet était à refaire, je demanderai au professeur de nous donner un bâtiment mal dimensionné afin de réfléchir par nous même aux différentes solutions que l’on pourrait apporter. Cela serait plus captivant et permettrait de mettre en avant notre créativité.

Nous remercions donc Hassen Riahi, professeur encadrant qui nous a proposé ce sujet, puis guidé et qui a répondu à nos questions.
Merci également à l’ensemble de l’équipe enseignante qui à rendu ces projets possibles.

Et finalement, merci à vous de nous avoir permis de partager nos découvertes et apprentissages avec vous;

Line Bouwens et Simon Coiffard, étudiants en EI2 (2018-2019)

Le Vélo-Bus

Publié le 24 juin 2019 par BAHRIA Anya

Bonjour à tous et bienvenue sur l’article du Vélo-Bus!

Nous sommes un groupe de 4 étudiants en 2ème année de cycle préparatoire. Pour notre projet de semestre composé de 80 heures nous avons choisi de continuer le projet du vélo-bus qui avait déjà débuté l’année dernière sous l’encadrement et l’aide de Laurent Saintis. Le groupe précédent avait réalisé une première partie de la conception du véhicule que nous avons repris et modifié. Le projet du vélo bus est un projet de grande ampleur qui nécessite plus de 80h pour être fini: c’est pourquoi nous nous sommes concentrés sur la partie châssis du véhicule.

Qu’est ce qu’un vélo-bus ?

Le vélo-bus est un concept innovant. Il s’agit d’un véhicule de la taille d’un minibus qui avance grâce au pédalage de six personnes (maximum). La direction est assurée par un conducteur à l’avant du vélo-bus.

(exemple de prototype d’un vélo-bus)

Quel est le but du vélo-bus ?

Son but est de permettre aux étudiants de Polytech Angers de se déplacer sur le campus de belle beille par groupe de 7. Il s’agit d’un réel besoin car la pause du midi est de 1h10, cela ne laisse pas beaucoup de temps pour se rendre au restaurant universitaire et manger : il faut compter dix bonnes minutes à pied. Il est de même lorsqu’il faut se rendre à l’IUT pour les travaux pratiques de certaines matières.

Etapes du projet

Notre Projet plutôt orienté sur une phase de réalisation et de fabrication, s’est déroulé en 3 étapes principales.

1.Conception

Avant de pouvoir débuter la fabrication, il était nécessaire de passer par une phase de conception. Cette phase s’est décomposée en 2 sous parties. La première d’entre elle consistait à récupérer et à nous approprier les éléments proposés par l’ancien groupe. Nous nous sommes rapidement rendu compte que de nombreux éléments n’avaient pas été judicieusement choisi et c’est pourquoi nous avons dû refaire une seconde modélisation du véhicule. Cette modélisation a le mérite d’être réalisable et modulable avec des éléments de récupération. Elle permet également d’être plus envisageable pour une réelle construction.

(Modèle 3D du châssis sur SolidWorks)

2.Prise de mesure et tests

Bien que nous avions peu d’éléments sur lesquels nous baser pour réaliser des tests et prendre des mesures, cette étape était nécessaire pour nous permettre le dimensionnement du véhicule. Nous avons donc réalisé plusieurs tests sur les éléments à notre disposition pour nous permettre d’avoir une conception 3D fiable et réaliste.

(Prise de mesure de l’écartement des différents vélo)

3.Réalisation

Cette partie fût la plus gratifiante pour l’ensemble des membres de notre projet. En effet, cette dernière nous a permis de fabriquer et de manipuler les différents éléments préalablement conçus.
Nous avons utilisé d’anciens vélos sur notre véhicule où nous avons décidé de scier l’arrière du cadre pour obtenir une forme plus esthétique et plus compacte.

(test de sciage de l’arrière d’un cadre de vélo)

Nous avons également dû extraire toutes les pièces inutiles sur nos vélos. En effet nous avons seulement utilisé les cadres, les pédales et le pédalier; c’est pourquoi la fourche, les roues, le guidon etc… ont du être désassemblés.

(Timelapse désassemblage vélos)

Pour la réalisation du bâti nous avons décidé de le construire avec des profilés en aluminium. En effet il s’agit d’un matériau léger, solide et accessible financièrement. De plus, nous avons réussi à trouver un fournisseur qui permettait d’obtenir ces profilés déjà coupés et dimensionnés. Nous avons donc reçu notre commande et l’avons assemblée.

(Timelapse assemblage châssis)

Conclusion
IMG_1839 (2)

Après 4 mois de travail sur le projet du vélo bus, nous sommes fiers du travail accompli. Nous sommes partis du cahier des charges étudié l’année dernière par un autre groupe pour aujourd’hui proposer un prototype de châssis et de nombreux autres éléments du vélo-bus. Grâce à ce projet, nous avons pu mettre en pratique de nombreux éléments théoriques appris durant nos 2 ans d’étude.
Ce type de projet nous a permis de nous rendre compte de la difficulté de ce type de projet mais également de nous confronter au monde du travail auquel l’ingénieur doit faire face.

Création de l’enceinte BDE

Publié le 24 juin 2019 par RUIZ--GAPIHAN Elouan

Par Descantes Mathis (mannequin en exposition ci dessus), Ruiz-Gapihan Elouan (photographe), et Pajot Virgil (directeur des services logistiques)

Nous sommes 3 étudiants de Polytech Angers, en 2e année de cycle préparatoire, et nous vous présentons donc ici le projet que nous avons choisi dans le cadre de cette année. Il s’agit de la réalisation d’une enceinte Bluetooth. À l’origine essentiellement orienté sur le Bluetooth, avec prise en main du kit et du Shield Arduino, nous sommes rentrés en contact avec le professeur référent afin de rediriger le cahier des charges vers une mise a disposition de l’enceinte pour le Bureau Des Étudiants. Il s’agissait d’intégrer de nouveaux aspects à notre travail : plus de conception notamment celle du caisson, de ses attributs ; l’étude acoustique au niveau spatial, et de la concordance des éléments audio, etc. En effet nous voulions un projet diversifié pour toucher à tout, continuer à voir un panel de sciences et techniques le plus large possible.

amplificateur SONY fourni par l’école

Le professeur référent disposait donc d’une vieille enceinte et d’un amplificateur afin de tester notre Bluetooth, le changement d’objectif du projet incluait donc le recyclage et la ré-utilisation de l’amplificateur. Celui-ci indiquait une puissance de 6 x 100W. Il s’agit en fait d’un home-cinéma disposant de nombreuses entrées (pour les VHR, CD, télévision…) et donc d’un large système électronique permettant de traiter différents signaux chacun à leur façon. Pas étonnant donc, qu’il pèse 8kg et soit aussi volumineux. Cependant sa puissance nominale réelle en sortie de son est d’environ 200W (c’est à dire valeur maximum délivrée, selon la musique). Nous avons tout de même mis quelque temps avant d’être sûr de cette valeur, tant nous étions perdus paris la multitude de spécifications et informations techniques nouvelles à nos yeux :
C’est en effet un des premiers problèmes rencontrés : comprendre tout ce nouveau domaine qu’est l’acoustique électronique. De plus nous menons cette documentation en parallèle de recherches sur le côté spatial du son et son optimisation ce afin de concevoir le caisson le plus performant possible (nous cherchons également le meilleur bois à utiliser). Il nous faut aussi bien sûr apprendre sur le Bluetooth, d’autant plus que nous devons choisir une carte pour assurer la connexion et que nous en savons trop peu sur la programmation liée à chaque carte.
Ainsi les 5 premiers jours sont consacrés à l’apprentissage et à la documentation. Il s’agit d’appeler des professionnels, d’éplucher des sites web proposant des cours et regarder des tutoriels ou vidéo. Heureusement nous commençons environ en même temps le cours “électronique et filtrage actif” avec M.Pecqueur, que nous avons pu aller trouver pour demander plus amples explications. En effet de sa matière découlaient ensuite pratiquement tous les calculs d’impédance, de tension et de courant, et donc principalement de fréquences. Ainsi la courbe ci-dessus prend tout son sens : la réponse en fréquence d’un haut-parleur illustre la qualité et le volume que ce dernier va restituer si on le sollicite avec un signal d’une certaine fréquence. Cela va de pair avec le fonctionnement d’un haut-parleur, que nous n’aurions pas tous été capable d’expliquer avant ces séances d’apprentissages :
schéma + vulgarisation du fonctionnement d’une enceinte

Nous savons depuis les cours d’électromagnétisme en première année qu’un courant circulant dans une bobine génère un champ magnétique. On va faire de cette bobine un générateur de pulsations mécaniques grâce à l’aimant qui réagira au champ magnétique créé. Ainsi ces pulsations (en translation de droite à gauche sur le schéma) vont entraîner la membrane qui en déplaçant des volumes d’air et en vibrant à certaines fréquences permet la propagation du son.Et donc la fréquence de résonance d’un système désigne celle à laquelle tout le système est soumis à des vibrations, qui peuvent endommager voire détruire le système. En effet dans notre cas nous voulons que seule la membrane vibre. Cette fréquence, propre à chaque système, est donc à éviter à tout prix. C’est là que les filtres interviennent.

Nous avons vu plus haut que chaque composant son répond de manière différente aux fréquences traités. Comme vous le savez on peut distinguer 3 types de composants son correspondants à 3 plages de sonorité : les tweeters traitent les sons les plus aigus, ce qui correspond aux hautes fréquences de l’humainement audible ; les médiums, sans surprise traitent les tonalités donc fréquence moyennes, et les basse ou woofer sont destinés à retranscrire les sons graves, générés par les basses fréquences. Les constructeurs font donc évidemment en sorte que la fréquence de résonance d’un composant ne se trouve pas dans sa plage d’utilisation optimale; il suffit alors de traiter le signal de manière à n’envoyer que les fréquences adaptées à chaque composant, au moyen de filtres. Il est dommage que nous ayons appris comment calculer nos filtres pour obtenir les traitements du signal souhaités qu’après les avoir déjà commandés. Nous avons néanmoins eu la chance de pouvoir les assembler nous-même :

filtre passe haut pour les aigus/médiums à gauche, passe-bas pour les graves à droite
Nous n’avons utilisé que 2 filtres, car l’enceinte que nous avons finalement construite est une 2 voies. (tweeter pour les hautes fréquences, woofer pour les basses). De plus ces 2 speakers sont montés co-axialement, c’est à dire qu’à l’arrière du haut parleur de basses, le twitter est vissé , et qu’il propage le son au travers du cache poussière au centre de la membrane (du haut-parleur, cf schéma plus haut).
Ces 2 hauts-parleurs ont donc été choisis en correspondance avec notre ampli dans une formule kit (caisson (à choisir) + speakers (à choisir) + filtres adaptés)
Nous avons donc reçu les 6 faces de notre caisson proprement découpées. Notre tuteur nous avez conseillé de prendre un kit tout fait car nous ne disposions pas du temps et des moyens nécessaires. Avec le recul nous pensons que nous aurions eu le temps de fabriquer notre propre caisson, tant nous avons attendu avant de recevoir le kit. Certes le trou circulaire pour accueillir le haut parleur aurait-été délicat à réaliser, mais en s’appliquant à la scie sauteuse on aurait pu le faire. Maintenant le résultat aurait-il été le même ?
Effectivement, l’étanchéité du caisson est primordiale à la qualité du son restituée. Le volume d’air dans le caisson sert de résonance et doit vibrer à l’intérieur pour produire un beau son même à haut volume. Si la vibration est transmise à la structure (par du jeu entre 2 faces par exemple) les pièces vont faire du bruit, se cogner entre elles, potentiellement s’abimer et surtout laisser s’échapper toutes les ondes sonores dont on aurait voulu la résonance interne. Les seuls endroits ouverts du caisson : les évents. Il s’agit de tout de même permettre à l’air de circuler, et d’avoir un meilleur rendu des basses lorsque la vibration sort. Les nôtres sont dits laminaires : 4 conduits (en bois) dans les coins du caisson permettent aux volumes d’air situé à l’arrière de ce dernier de sortir par la face avant. Globalement la partie spatiale du son est trop technique pour nous, il nous aurait fallu y passer bien plus de temps pour en comprendre tous les aspects et être en mesure de dimensionner nous mêmes nos évents. Et même si on avait pu fabriquer notre propre caisson (le principal étant d’avoir un volume suffisant pour ne pas “étouffer” les vibrations) il aurait surement été compliqué de le fabriquer sans aucun jeu et parfaitement hermétique. Le kit délivré nous assure donc une certaine qualité sonore.
Nous l’avons choisi, les dimensions de la faces supérieures un peu plus large que notre ampli afin de pouvoir l’y fixer.
L’idée étant avant tout d’avoir une enceinte mobile, il fallait évidemment que l’ampli soit solidaire du caisson. Nous avons imprimé des coins permettant d’accueillir une tige filetée grâce à un emplacement pour un boulon sur la face du dessous. Ils maintiennent l’ampli immobile dans le plan de la face supérieure du caisson, et au sommet des tiges filetées, sont fixées des barres en métal se croisant par dessus l’ampli, et l’empêchant de se soulever.
Pour ce qui est du Bluetooth, nous avons dû commencer à se documenter dès le début, en parallèle de nos recherches de composants. C’était cependant une tâche moins prioritaire car nécessitant moins de réalisation. Il fallait tout de même savoir quelle carte nous allions utiliser. Après quelques recherches et quelques essais, nous avons compris qu’il n’existerait pas d’entre deux au niveau de la programmation. En effet nous ne voulions pas nous en surcharger mais les cartes essayées ne nécessitaient aucun codage, elles étaient déjà prêtes à l’emploi (après résolution des problèmes arduino ou de Bluetooth). Nous avons donc fini par acheter un petit module à 5€ à connecter en Bluetooth et à brancher en jack à l’amplificateur.
Notre seul regret : les roulettes. En effet lors des dernières séances où nous avons dû finir toute la réalisation, nous avons remis en question l’utilité des roulettes, étant donné que si nous en achetions ce serait dans la précipitation sans certitude de trouver celles que nous voulions. Nous avons alors ajouté dans la balance le fait que cette enceinte, alimentée en secteur, n’aurait pas à être trop déplacé, au pire 20m en la sortant d’une voiture. Nous avons regretté dès la première utilisation, lorsqu’il a fallu la porter sur près d’1km. On se dit donc qu’il faudra penser à fabriquer un système pour la déplacer en plus des finitions de peinture l’année prochaine.
Nous avons également quelques idées de futurs projets d’amélioration de l’enceinte pour les prochaines années : M.Lagrange a soulevé la question d’une batterie pour alimenter l’enceinte, un groupe pourrait effectivement se pencher sur l’alimentation de l’amplificateur. Même s’il est branché sur du 220V je doute qu’il ait besoin d’autant. S’il est effectivement muni d’un transformateur ou d’un circuit d’alimentation réduisant le courant entrant, on pourrait court-circuiter cette partie-là et alimenter directement l’ampli avec une batterie adaptée à ses besoins. Cette batterie pourrait même être un panneau solaire sur l’année d’après. On pourrait également considérer un projet plus large qui s’occuperait de faire de l’enceinte sa version 2.0, en s’occupant de la mobilité, de la customisation etc.Pour conclure nous sommes très satisfaits du rendu final de notre enceinte, et d’avoir pu toucher à autant d’aspects techniques différents. Nous aurions certes préféré concevoir et construire entièrement le caisson nous-même, peut-être en proposant notre propre projet pour se concentrer sur ce qui nous importait vraiment. Cependant les réorientations du référent nous permis d’avoir le temps de finir notre projet. Nous avons également dorénavant plus d’expérience sur un projet de longue haleine, en groupe qui plus est. Nous serons à l’avenir plus efficace pour l’organisation et la répartition des tâches dans le temps, ce dès le début d’un tel projet. C’était une bonne expérience dont le résultat servira, on l’espère, longtemps le BDE.

Contrôle d’accès salle 214

Publié le 24 juin 2019 par VICET Damien

Bonjour,
Je suis étudiant en deuxième année de cycle préparatoire à Polytech Angers. J’ai choisi de travailler sur le projet de contrôle d’accès à la salle 214.

Objectif du projet

La salle 214 est une salle de Polytech Angers dédiée aux projets. Cette salle contient beaucoup de matériel. Il est donc important de laisser la porte de cette salle fermée lorsque personne n’y travaille.
Actuellement, les étudiants qui veulent accéder à la salle 214 doivent demander la clé à l’accueil en échange de leur carte étudiante. Ils peuvent ensuite rapporter cette clé quand ils ont terminé.
Le but de mon projet est de simplifier cette démarche en rendant automatique l’ouverture de la porte grâce aux cartes étudiantes.

En effet, les cartes étudiantes contiennent une puce RFID. En scannant une carte à l’aide d’un lecteur de cartes, il est possible de récupérer un numéro unique pour chaque carte. Il y avait déjà un ancien système pour ouvrir la porte de la salle 214, mais il fonctionnait avec des badges et n’est plus utilisé. Je réutilise donc ce système pour déclencher l’ouverture de la porte.

Le premier ojectif de mon projet est de créer une base de données avec les numéros des cartes étudiantes pour gérer qui a accès à la salle. Un programme relié à cette base de données déclenchera un relais qui laisse passer le courant pour ouvrir la porte de la salle 214. Le second objectif est de créer un site web pour pouvoir contrôler facilement les accès et voir l’historique de toutes les entrées dans la salle.

Étapes du projet

Pour ce projet, j’ai utilisé deux Raspberry Pi. Une Raspberry Pi est un petit ordinateur de la taille d’une carte bancaire. On peut programmer une Raspberry Pi de la manière qu’on le souhaite. De plus, la Raspberry Pi possède des broches GPIO que l’on peut alimenter avec un programme. J’utilise donc ces broches pour relier la Raspberry Pi au relais qui ouvre la porte.

Une Raspberry Pi utilisée durant ce projet.

J’ai commencé par écrire un programme en langage Python qui récupère le numéro de la carte. J’ai ensuite créé une base de données. Une base de données peut être composée de plusieurs tables, j’ai donc créé une table composée comme ceci :

id	Nom	Prénom	Numéro de carte	Date de début d’entrée autorisée	Date de fin d’entrée autorisée
1	DURAND	Martin	00123456789ABCDE	2019-03-01	2019-06-30

Dans l’exemple ci dessus, Martin DURAND peut accéder à la salle 214 du 1er mars au 30 juin 2019.

J’ai donc intégré cette base de données à mon programme Python pour qu’il cherche si le numéro scanné par le lecteur est présent dans la base de données et si la personne a le droit d’entrer.
Pour activer le relais, j’ai déclenché l’alimentation d’une broche GPIO à partir du programme Python. Ainsi, tout fonctionnait avec une seule Raspberry Pi.

Test du programme avec une seule Raspberry Pi.

Une des contraintes de ce projet est que le déclenchement de l’ouverture de la porte de la salle 214 se fait sur un tableau électrique présent en salle 212. C’est pour cela que j’ai besoin de deux Raspberry Pi qui doivent communiquer entre elles pour ouvrir la porte. Ainsi, j’ai fait deux programmes Python :

Un pour la Raspberry Pi en salle 214 qui scanne la carte et regarde dans la base de données si la personne a le droit d’entrer
Un autre pour la Raspberry Pi en salle 212 qui déclenche l’ouverture de la porte

Le programme Python de la salle 214 envoie un message d’ordre d’ouverture à l’autre programme quand la personne est autorisée à entrer.

J’ai ensuite installé tous les composants dont j’avais besoin sur le tableau électrique en salle 212 avec l’aide de M. Bouljroufi.

Composants installés sur le tableau électrique

Ainsi, j’ai pu tester que le programme fonctionnait correctement. Voici une vidéo de l’ouverture de la porte avec une carte étudiante :

J’ai ensuite créé le site web. J’ai pour cela installé un serveur web sur la Raspberry Pi de la salle 214. J’ai utilisé le langage php pour relier la base de données au serveur web. J’ai aussi créé une deuxième table dans la base de données pour avoir un historique de toutes les ouvertures de la porte de la salle.

Voici une démonstration du fonctionnement de ce site web :

Conclusion

Le résultat de ce projet est satisfaisant. On peut désormais ouvrir la porte de la salle 214 à l’aide d’une carte étudiante. De nombreux points restent à améliorer. Le site web pourrait avoir plus de fonctionnalités et être plus esthétique. Mais globalement ce projet a été une très bonne expérience. Cela m’a permis d’apprendre plein de nouvelles connaissances. J’ai appris les langages Python et php. J’ai découvert comment gérer des bases de données et j’ai amélioré mes compétences en électricité.

SITE ISOLÉ

Publié le 24 juin 2019 par Emilien

Nous sommes trois étudiants en deuxième année du cycle préparatoire à Polytech Angers.
Le but de notre projet est de concevoir une installation électrique pouvant alimenter un site dépourvu du réseau électrique (ex : un chalet en montagne).
A l’aide d’un panneau photovoltaïque nous captons l’énergie des rayons du soleil pour la transformer en courant alternatif de 230V afin d’alimenter n’importe quel appareil électrique de puissance moyenne type réfrigérateur ou télévision.
Le panneau solaire nous a été fourni par notre responsable de projet, nous devions par la suite commander tous les composants nécessaires pour mener à bien le projet.

Nous avons dans notre installation plusieurs composants électriques tels que :

-un panneau solaire : Il convertit l’énergie solaire en courant continu.
-Les disjoncteurs : Ils sécurisent l’ensemble du montage électrique face à un défaut électrique.
-un régulateur : Il stabilise le courant du panneau solaire à 12 volts.
-Les batteries : Elles stockent l’énergie électrique, pour qu’elle soit utilisée la nuit par exemple.
-un onduleur: Il convertit le courant continu 12 volts en courant alternatif 230 volts 50 Hz.

L’installation a été branchée suivant le schéma ci-dessous.

Le panneau photovoltaïque est fixé sur une armature en bois sur roulette pour faciliter son transport. Il est inclinée de 60° par rapport au sol afin de capter le plus longtemps les rayons du soleil dans une journée. L’ensemble de l’installation électrique est fixée sous le panneau. Un câble est à relier impérativement à une prise de terre pendant son utilisation pour palier tout risque de défaut d’isolement et donc d’électrocution.

La partie majeur de notre projet était de la documentation et des calculs pour dimensionner correctement chaque composant du projet. Bien que longue et fastidieuse, cette étape est essentielle pour éviter tout risque d’électrocution, d’incendie, ou encore de détérioration du matériel.

Char à voile radiocommandé

Publié le 24 juin 2019 par ZAKIAN Adrien

Bonjour à tous !

Nous sommes 4 étudiants en deuxième année du cycle préparatoire de POLYTECH ANGERS: BRIAND Clément, SYS Jérémy, GUIBERT Corentin et ZAKIAN Adrien. Durant le second semestre, nous avons travaillé sur la construction d’un char à voile radiocommandé.

L’objectif de ce projet de 80 heures, est de construire une char à voile radiocommandé de classe 1, doté d’une intelligence. Le char doit être fonctionnel, il doit avancer grâce au vent et il doit pourvoir être dirigé grâce à une radiocommande. La partie radiocommandée concerne la direction ainsi que la tension de la voile. La partie intelligente est libre d’interprétation, elle comprend tout ce qui touche à l’adaptation du char à voile à son environnement de manière autonome.

Nous partons de la feuille blanche, aucune contrainte ne nous est imposée concernant la conception à l’exception des dimensions qui doivent respecter celles d’un char voile de classe 1 c’est à dire 0.75 mètre de longueur, 0.5 mètre de largeur et 1 mètre d’hauteur.

RÉALISATION DU PROJET

Recherche des solutions existantes

Dans un premier temps, nous avons effectué un travail de recherche sur ce qui existait déjà. Il existe une communauté très active dans le modélisme.
Voici le modèle sur lequel nous nous sommes basé pour la conception :

Nous avons choisi d’utiliser de l’aluminium pour la structure, du dibond pour la plaque, un mât et une bôme en carbone ainsi que des roues de trottinette. La rotation de la roue avant est assurée par une charnière de porte. Nous avons fait réaliser la voile par un professionnel pour avoir la meilleure qualité possible.
Fabrication

Après avoir modélisé le char à voile sur SolidWorks, nous sommes passés à l’usinage de nos pièces et à la construction du char.
Cette étape a été la plus longue car nous avions des pièces a créer entièrement comme la fourche avant ou le pied de mât.
Nous avons utilisé la fraiseuse numérique du FabLab afin que nos découpes soient les plus précises possibles.

Résultat :
Ajout de l’électronique

Il nous a fallu ensuite ajouter la partie électronique afin de contrôler le char à voile. La direction est assurée par un servomoteur relié avec du fil de pêche à la fourche avant. La tension de la voile est gérée par un servotreuil. Les servomoteur et servotreuil sont branchés directement sur le récepteur de la radiocommande. L’alimentation est assurée par une batterie Lipo 3S qui délivre du 11,1 V. Nous avons donc rajouté un régulateur de tension en série afin de convertir la tension en 5V acceptable pour les composants.

RÉSULTAT FINAL
- Dépassement de la longeur de 3cm
- Problème de coaxialité
- Ouverture dans le profilé qui a fragilisé la struture
- Défaillance du récepteur
- En raison de l’absence de vent, nous n’avons pu tester le char à voile qu’en le poussant
- Nous n’avons pas eu le temps d’intégrer la partie intelligente avec capteur à ultrason et centrale inertielle

Résultat de ces 80h

La guitare augmentée

Publié le 23 juin 2019 par IGNAZI Arthur

Dans le cadre du projet de conception, nous avons choisi de travailler sur la guitare augmentée. Nous sommes deux étudiants de deuxième année à Polytech Angers. Étant tous les deux musiciens, nous nous sommes naturellement tournés vers ce projet.

Présentation du projet

Dans le monde de la musique, il arrive souvent que les instruments soient amplifiés : guitare, basse, batterie, trompette, voix… Il existe de nombreuses pédales d’effet, permettant de modifier le son de l’instrument. Ces pédales ont des réglages, souvent grâce à un potentiomètre, où on peut gérer le niveau d’effet donné au son. Le potentiomètre étant petit, il faut le faire varier à la main.
Pour éviter d’interrompre un morceau pour changer le son, nous avons pensé à un système permettant de changer le niveau d’effet en effectuant un mouvement spécifique.
Dans ce projet, nous avons renforcé le travail de groupe et nous avons appris la programmation Arduino.

Etapes du projet

Système mécatronique

Système mécatronique avec les profilés aluminium

Arduino

Nous avons utilisé des micro ordinateurs Arduino pour transmettre l’orientation que prend la guitare au servomoteur. Le capteur fourni par notre professeur possède un gyroscope et un accéléromètre. Pour l’utilisation que nous lui voulions, nous avons utilisé seulement le gyroscope. Après avoir cherché comment le capteur marche, nous avons codé un programme qui prenait l’angle selon un axe particulier, et nous avons pris en compte la différence d’angle pour envoyer aux servomoteurs.

Travail réalisé

Nous avons mis ci-dessus un essai de notre prototype. Fonctionnel, ce prototype peut être amélioré, sur l’esthétique pas exemple.

Difficultés rencontrées

Trouver le système mécatronique

Nous avons mis du temps à concevoir et à mettre en place un prototype avant de découvrir les profilés aluminium Makersbeams. Nous avons fixé les servomoteurs sur ceux-ci. Les profilés aluminium ont pour avantage d’être amovibles et fixables, ce qui nous permet de tendre la courroie et de maintenir la tension.

Trouver le fonctionnement du capteur

https://store-cdn.arduino.cc/uni/catalog/product/cache/1/image/500x375/f8876a31b63532bbba4e781c30024a0a/a/0/a000070_iso.jpg

Capteur gyroscope accéléromètre

Conclusion
Durant ces quatre mois de travail sur ce projet, nous sommes partis d’un cahier des charges décrivant les fonctions que devrait remplir le prototype. Nous avons donc cherché à mettre en œuvre des moyens suffisants pour répondre au mieux au cahier des charges. Comme le montre la vidéo ci-dessus, nous avons réussi à mettre en place un prototype fonctionnel.Ce projet nous a permis de mettre en pratique ces deux ans d’apprentissage théorique et de nous faire une idée du travail que l’on attend d’un ingénieur.

Réalisation d’un moteur brushless

Publié le 21 juin 2019 par JOLY Vivien

Nous sommes 3 élèves, Ronan GOMOND, Vivien JOLY et Mathis LEGARDINIER, en deuxième et dernière année du cycle préparatoire de Polytech Angers. Dans le cadre de la fin de notre deuxième année nous avons réalisé un projet d’une durée totale de 80H et qui avait pour but la réalisation d’un moteur brushless.

Le moteur brushless est un moteur électrique, pour comprendre le terme de brushless il nous faut regarder le fonctionnement d’un moteur à courant continu classique :

C’est le même principe pour n’importe quel moteur électrique. Une bobine traversée par un courant va créer un flux magnétique et si on inverse le sens du courant alors le flux sera inversé. Ainsi on peut attirer un aimant (par définition sensible aux champs magnétiques) et ensuite le repousser si on inverse le sens du courant dans la bobine. Les moteurs se différencient sur leur manière d’inverser le courant dans les bobines. Le moteur à courant continu utilise des balais qui par contact avec le rotor va inverser le sens du courant en fonction de la position du rotor :

Image issue de la page Wikipédia allemande du moteur à courant continu

Fonctionnement d’un moteur à courant continu

image tirée de la page Wikipédia allemande du moteur à courant continu, les balais sont représentés en orange.

Le moteur brushless, lui, n’a pas de balais cela lui permet d’être silencieux et d’avoir moins de frottements. En réalité l’inversion du courant est faite par électronique.

Notre premier moteur était constitué de 3 bobines (cuivre émaillé) au stator et 2 aimants permanents (néodyme-fer) au rotor. Il a été réalisé à l’imprimante 3D de l’atelier de l’école.
La programmation s’est faite en Arduino et était simplement l’inversion du sens du courant dans des bobines précises et à des instants précis.

Carte Arduino pour le fonctionnement du moteur avec le shield d’alimentation des bobines Adafruit Motorshield v2.3

Le programme peut se résumer au chronogramme suivant :

Ici on a 12 étapes pour une rotation complète du rotor, BX représente la bobine n°X
– L’action verte est “allumer la bobine dans un sens”
– L’action rouge est “allumer la bobine dans le sens opposé du vert”
– L’action grise est “éteindre la bobine”

On remarque que le chronogramme est le même pour chaque bobine mais décalé d’un tiers de rotation, ce qui est l’angle entre chaque bobine.

Nous avons eu le résultat suivant :

Rotation à 100 tour/min

Moyennement satisfaits nous avons réalisé une deuxième version en doublant les proportions, à savoir 6 bobines et 4 aimants. Tout en utilisant une imprimante 3D nous avons obtenu le moteur suivant, avec le même programme et le même chronogramme au seul détail qu’il représente qu’une demi-rotation. En multipliant les bobines/aimants par deux on a besoin de multiplier également par deux la durée du chronogramme. Les bobines étaient en série deux à deux, donc on avait bien 3 bobines d’un point de vue électrique.

Rotation à 500 tour/min

Ce deuxième résultat est bien plus satisfaisant. Néanmoins le fait d’utiliser du plastique pour le corps ne permet pas d’atteindre de grosses puissances car les bobines chauffent très vite avec l’effet Joule. Nous avons également pu identifier des pertes magnétiques, par exemple en mettant un noyau en fer dans la bobine nous aurions pu avoir un champ un peu plus fort.

Ce travail nous a permis d’utiliser nos connaissances en électromagnétisme, électricité et électronique. Nous avons également beaucoup appris sur les moteurs électriques.
L’autonomie qui nous a été donnée nous a stimulé sur l’impression que ce projet était vraiment le notre et que c’était à nous de le mener à bien.

Nous tenons à remercier Polytech Angers et plus particulièrement Monsieur AUTRIQUE, Madame GÉRARD, Monsieur MERCIER pour nous avoir aidé et avoir répondu à nos questions.

Merci à vous également pour avoir lu ce résumé !

Polytech Angers – Projets PEIP2

Projets de deuxième année du cyle prépa Peip2