Amélioration de la machine de recyclage de matériaux pour impression 3D

Publié le 18 juin 2021 par FOUGERAY Alan

Bonjour à toutes et à tous !

Nous sommes deux étudiants en deuxième année de cycle préparatoire d’école d’ingénieur, Alan et Romane. Nous avions pour projet d’améliorer la machine de recyclage de matériaux pour impression 3D.

Contexte

La machine de recyclage de matériaux pour impression 3D existait déjà au début de notre projet. En effet, il y a trois ans, deux élèves espagnols se sont lancés dans la création de cette machine composée de plusieurs éléments :

l’extrudeuse : permettant de chauffer les granulés et de faire sortir du fil
le système de refroidissement : constitué d’un ventilateur qui refroidit le fil dès sa sortie
le système de tirage : tire sur le fil
le système de bobinage : permettant d’obtenir une bobine de fil pour tout types d’imprimante 3D
le système d’alimentation : permettant de mettre en fonctionnement les deux moteurs
le système de mesure : permettant de mesurer le diamètre du fil instantanément

Photo de la machine de recyclage de matériaux pour impression 3D

Objectifs :

Nous avions pour objectif de vérifier le fonctionnement de la machine et de faire les réparations nécessaires dans un premier temps. Ensuite nous devions refaire le support du capteur pour avoir une meilleure précision sur les valeurs affichées. Pour finir, nous devions faire des modifications sur le code de la carte Arduino Uno afin d’obtenir un affichage plus précis et lisible.

Réparations :

La machine n’ayant pas fonctionné pendant trois ans, nous avons dû faire quelques réparations dès la première mise en route. Nous avons branché plusieurs fils ainsi que fait quelques raccordements. Nous devions coller différentes pièces qui s’étaient désolidarisées avec le temps ou encore serrer des vis. Nous avons donc dû faire attention à chaque élément de la machine dès la mise en route pour ne pas passer à côté d’une modifications ou réparations à faire.

Support Capteur :

Nous nous sommes documentés sur les différentes formes que peut avoir un support capteur. Nous sommes tombés sur le site suivant :

Nous avons décidé de réaliser notre support de capteur en trois parties :

4 pieds
pièce du dessous avec la place du capteur
pièce du dessus avec la place de la LED rouge

Ensemble des pièces qui constituent notre support Capteur

Après plusieurs impressions et réglages nous avons obtenu le support de Capteur que nous voulions.

Photo du support de Capteur final

Carte Arduino Uno :

Nous avons fini notre projet en nous occupant de la carte Arduino Uno. Notre but était d’afficher la valeur du diamètre mesuré de façon plus claire. Pour cela nous avons étudié le code de la carte Arduino Uno. Après plusieurs recherches sur le site internet Arduino et à partir de vidéos, nous avons trouvé le problème. Il fallait enlever cette ligne du code pour que l’affichage soit directement plus clair :

Conclusion :

Pour conclure nous avons réussi à refaire fonctionner cette machine de recyclage de matériaux pour impression 3D ainsi qu’à l’améliorer grâce au nouveau support de capteur et une modification du code existant afin d’obtenir un affichage du diamètre plus clair et lisible.

Maquette d’une maison connectée

Publié le 17 juin 2021 par GUERFI Amir

Bonjour à toutes et à tous,

Nous sommes Amir GUERFI, Walid JALALI, Jonas CHERON et Valentin HUREL, quatre étudiants en deuxième année de cycle préparatoire du parcours des écoles d’ingénieurs Polytech. Nous avons pris énormément de plaisir à réaliser le projet de création d’une maquette de maison connectée, supervisé par notre professeur, Monsieur Riahi.

Présentation du projet :

Modèle de maison sur Revit

L’objectif de ce projet est de réaliser une maquette à échelle réduite d’une maison individuelle équipée d’un enregistreur autonome de données (température, humidité, taux de CO2, …). Ces dernières peuvent être exploitées par la suite pour l’étude et la modélisation du comportement des occupants de la maison. Cette solution peut être facilement déployée sur un bâtiment à échelle réelle.

De ce fait, la réalisation de ce dernier s’est déroulée en trois parties distinctes :

La première partie consistait à la conception de la maison. Nous avons de ce fait, à l’aide d’un logiciel de CAO, imaginé et dessiné une maison à l’échelle réelle avec une porte et deux fenêtres comme le stipulait le cahier des charges. Une fois les plans réalisés, nous avons tous ensemble décidé de l’échelle adoptée pour la réalisation d’une maquette de cette maison. Il fallait donc trouver le juste milieu entre une maquette assez grande pour pouvoir travailler aisément dessus et une maquette de taille raisonnable afin de limiter les coûts de fabrication et de faciliter le stockage de cette dernière. Nous avons donc décidé de retenir l’échelle 1/20ème afin de satisfaire ces contraintes.

La deuxième étape de ce projet était d’apprendre à manipuler une carte Arduino et les différents capteurs imposés par le cahier des charges. Ces derniers étaient composés de capteurs de température, d’humidité, de CO2, de luminosité et d’ouverture/fermeture de fenêtres. Il fallait donc programmer et relier tous ces capteurs avec la carte Arduino à l’aide de codages complexes afin d’enregistrer les différentes données de la maison et de les afficher dans un tableau Excel.

Enfin, le projet s’est terminé par la réalisation concrète de la maquette avant d’y intégrer tous les capteurs et de réaliser les différentes mesures.

Travail Réalisé :

La première contrainte de cette modélisation était de penser à construire une maison dont la réalisation en maquette réelle à échelle réduite ne poserait pas trop de problème.
Afin d’avoir des composants à nos dimensions et un design voulu, nous avons modélisé ces fenêtres, volets et porte avant de les importer dans notre maison. Pour finir, nous avons ajouté des textures aux murs, sol et toit de notre maison afin de la rendre plus réelle et design.

Ensuite nous avons commencé la partie « programmation » des différents capteurs. En effet, l’objectif premier de notre étude est de recueillir les données de notre maquette. Nous avons pour cela utiliser une carte Arduino Uno R3 qui nous a permis de recueillir les mesures sur un tableur Excel. Cependant, afin de mieux comprendre leur fonctionnement, nous avons traité chaque capteur séparément, avant de les rassembler.

Carte Arduino Uno R3

Ainsi, nous avons débuté par le capteur de luminosité. Nous avons fait le choix d’une photorésistance GL5528. Ce capteur est composé d’une résistance dont la résistivité varie en fonction de l’intensité lumineuse. Ainsi, la résistance du capteur diminue lorsque l’intensité lumineuse de l’environnement augmente. Nous obtenons en sortie une tension électrique que nous convertissons ensuite en luxmètre par le biais de la formule :

Avec U = 5 volts, la tension délivrée par l’Arduino.
Analog est la valeur analogique en sortie de la photorésistance.
1024 est le nombre de valeurs possibles. L’Arduino code sa tension aux bornes du port analogique (0V à 5V) sur 10 bits, soit 2^10 = 1024.
Et donc V en volts.

Avec R_0 = 10 000 ohms et R en ohm.

L en lux.

Pour le montage de capteur, il était impératif d’ajouter une résistance en série de 10 000 Ω. Nous recueillons la valeur de la tension en sortie sur le pin analogique A0, capable de lire la valeur d’une tension renvoyée par notre capteur.

Photoresistance GL5528

Ensuite, nous nous sommes attaqués au capteur d’ouverture fermeture de référence ADA375. Celui-ci se compose de plusieurs fils, on relie le premier sur la GND de l’Arduino et le second sur le pin DIGITAL n°4. Lorsque les deux parties sont en contact, le capteur laisse passer le courant (circuit fermé) et renvoie 0. A l’inverse, lorsque que l’on les éloigne l’une de l’autre, le courant ne circule plus (circuit ouvert), ainsi le capteur renvoie 1.

Capteur d’ouverture fermeture ADA375

En outre, nous avons traité le capteur de température et d’humidité : AM2302 (version filaire de la DHT22). Ce capteur est composé d’un capteur d’humidité capacitif et d’une thermistance qui mesurent l’humidité et la température de l’air ambiant. L’AM2302 est connecté au pin 5V, au pin GND et renvoie un signal numérique sur le pin de sortie digital n°2.

Capteur de température et d’humidité AM2302

Plus tard dans le projet, nous avons fait l’acquisition du capteur d’environnement et de CO2 de référence CCS811. Il s’agit d’un capteur environnemental qui nous permettra de connaître la présence de COV dans notre maquette et d’en déduire le niveau de composés organiques volatils totaux (TVOC en anglais). Il permet également de déterminer le taux de CO2 équivalent présent dans l’air.

Capteur d’environnement CCS811

Voici donc une représentation graphique du montage des capteurs sur l’Arduino :

Représentation du montage des capteurs sur l’Arduino

Vous pourrez aussi visualiser le code du programme de notre Arduino via ce lien :
https://create.arduino.cc/editor/amir49/53ccc0f1-98a0-45bf-ab38-cf373de0ea6f/preview

Enfin, pour réaliser notre maquette, la première opération consistait à déterminer les dimensions et l’échelle de cette maquette. Nous avons pris comme référence le fait que nous voulions que notre maquette fasse 50 cm de long. La longueur réelle de notre maison étant de 10 m, notre maquette est donc une reproduction de notre maison à l’échelle 1/20. Nous avons donc poursuivi en convertissant toutes les côtes de notre maison grâce à l’échelle calculée. Ensuite, nous avons préparé des plans de découpe pour chaque pièce composant notre maquette.

Pour assembler ces pièces, nous avons opté pour de la colle à bois ainsi que des équerres pour le toit.

Pour nos ouvertures, nous avons découpé des planches de plexiglas pour les fenêtres et de contre-plaqué pour la porte. Puis, nous les avons fixés aux murs de notre maison à échelle réduite avec des charnières. A l’extérieur, nous avons ajouté des volets coulissants sur rails. Enfin, nous avons fixé les différents capteurs, aux fenêtres et au sol de la maison. Nous avons également fixé la carte Arduino à l’intérieur de la maison et passé un câble afin de relier la carte Arduino à un ordinateur.

Plan du mur de la façade avant de la maison

Notre maquette ce présente donc ainsi :

Maquette maison

Problèmes rencontrés :

Lors de la réalisation de la maquette, nous nous sommes rendu compte que certaines formes géométriques dessinées en CAO étaient relativement complexes à réaliser dans la réalité.
Pendant cette opération, nous avons été surpris par la difficulté à réaliser des découpes droites à l’aide de la scie sauteuse.
Par la suite, nous avons été confrontés à un problème plus important. Nous ne savions pas comment réaliser les trous de fenêtres dans les panneaux de contreplaqués.
Pour finir, nous avons dû trouver une solution afin de pouvoir, si souhaité, réduire la luminosité à l’intérieur de la maison. Néanmoins, nous n’avions plus de charnières disponibles. Nous avons donc réfléchi à un autre système de volets amovibles avec le peu de matériaux restants.

Critique des résultats obtenus :

Une fois la maquette finalisée et les capteurs installés, nous avons pris le temps de relever et d’analyser les différentes données transmises par la carte Arduino sur l’ordinateur. De ce fait, nous avons pu observer que les capteurs d’ouverture et de fermeture des fenêtres étaient fonctionnels. En effet, les capteurs transmettent une certaine valeur lorsque les fenêtres étaient fermées et une autre valeur lorsqu’elles étaient ouvertes.
Aussi, lorsque les volets étaient fermés, le capteur de luminosité envoyait une valeur beaucoup plus faible que lorsque les volets étaient ouverts.
Nous avons également obtenu des valeurs cohérentes de la part du capteur de température et d’humidité.
Enfin, dans le but d’analyser le capteur de qualité d’air, nous avons ou non souffler sur ce capteur. Nous avons ainsi remarqué des différences flagrantes au niveau des résultats en fonction des différentes conditions citées ci-dessus.

Tableau résultats

Montage Arduino dans la maquette

Conclusion

Ce projet fut pour nous très enrichissant. Nous avons pris un réel plaisir à travailler sur notre maison intelligente. Nous avons fait le choix de travailler sur cette maquette car il s’agit d’un projet concret dont la prochaine étape aurait été de l’appliquer dans une réelle pièce. De plus, nous avons été amenés à travailler sur différents aspects. En effet, dans le cadre de ce projet, il y avait de la programmation, de la CAO et la construction finale de la maquette.

Automatisation d’un Parking Autonome

Publié le 17 juin 2021 par Nadia Bou Hamdan

Bonjour à toutes et à tous !

Dans cet article, nous présenterons notre projet sur l’automatisation d’un parking autonome réalisé en deuxième année de cycle préparatoire. Nous étions deux étudiants à être en charge de la rédaction du cahier de charge et de la conception d’une maquette CAO (en 3D).

Le parking automatisé a été mis en place pour augmenter la capacité de stockage d’un parking tout en diminuant l’espace utilisé et ainsi pouvoir créer des espaces verts.

En résumé, l’utilisateur arrive avec sa voiture à l’entrée du parking, qu’on appellera par la suite la salle de transfert. Une fois que la voiture est correctement positionnée dans la salle de transfert, l’utilisateur sort de sa voiture et se dirige vers la borne d’entrée pour recevoir un code. La voiture est ensuite transportée et rangée automatiquement dans la place qui lui a été affectée. L’utilisateur pourra donc aller faire ses courses, ou travailler sans se soucier de garer sa voiture. Lorsque l’utilisateur souhaitera récupérer sa voiture, il n’aura qu’à taper le code et payer. La voiture sera par la suite récupérée et positionnée dans la salle de transfert sans aucune intervention de la part de l’utilisateur.

Le parking automatisé s’adresse uniquement aux voitures. Motos, camionnettes, camions etc… en sont donc exclus. Le but principal est un gain de temps pour l’utilisateur : celui-ci n’a pas à chercher une place de parking, celle-ci vient directement à lui.

Documentation et rédaction du cahier des charges

Notre travail consistait à concevoir les différentes parties du parking, pour cette raison nous avons commencé par nous documenter sur le sujet. Nous nous sommes par la suite mis d’accord sur le type de parking envisagé qui dans notre cas est un parking droit en hauteur. En effet, le parking droit possède des avantages multiples. La taille et la forme du parking sont optimisées en fonction de l’espace disponible, ce qui crée une liberté de configuration.

Schéma du parking vu de l’extérieur

Nous avons schématisé le système de déplacement

Schéma du système de déplacement

Le parking mis en place est un parking en hauteur de 5 étages et le rez-de-chaussée qui sera occupé par la salle de transfert. Chaque étage peut occuper 2 places de parking, une à droite et une à gauche. La surface de la base du parking sera donc équivalente à 3 voitures positionnées l’une à côté de l’autre (soit 2 places de parking + un système de rail).

Devant le parking se situera une barrière de sécurité pour indiquer la hauteur maximale acceptée. Cette barrière sera accompagnée d’une barrière levante automatique qui ne s’ouvrira que si une voiture souhaite intégrer le parking. Avant d’ouvrir la barrière, le système devra s’assurer que la salle de transfert est vide, qu’il y a de la place dans le parking et que le véhicule respecte la hauteur maximale.

Une fois que le conducteur sera entré dans le parking, il se dirigera vers la salle de transfert. Notre interface affichera alors le nombre de places disponibles, et donnera des indications (éteindre la voiture, fermer les rétroviseurs) à l’utilisateur. Il positionnera le véhicule sur une plaque creusée tournante qui sera elle-même sur notre système de rail.

Plaque creuse modélisée sous SolidWorks

Une fois que l’écran affichera que la voiture est bien positionnée, le conducteur pourra donc sortir de sa voiture et se diriger vers la borne d’entrée. À la borne d’entrée, le conducteur pourra cliquer sur un bouton poussoir qui générera un code aléatoire unique. Il recevra un ticket avec un code référant à la place de parking attribuée à son véhicule.

Pour cela, nous avons travaillé sur l’interface homme-machine qui permettra à l’utilisateur d’interagir avec notre système. Une fois que nous nous sommes mis d’accord sur le modèle des interfaces d’entrée et de sorties, nous avons programmé l’interface d’entrée sous python afin de mieux la visualiser.

Interface d’entrée programmée sous Python

Le véhicule posé sur la plaque est lui-même lié à notre système de rail, qui assurera le déplacement vers la place de parking choisi. Il sera garé dans le même sens que celui de l’entrée dans la salle de transfert.

Lorsque l’utilisateur souhaitera récupérer son véhicule, il devra se diriger vers la borne de sortie située à gauche du parking et cliquer sur le bouton qui permet de récupérer la voiture. Puis, il pourra rentrer le code donné précédemment. Une fois le code validé, l’utilisateur devra attendre que les portails de la salle de transfert s’ouvrent afin de récupérer sa voiture et sortir du parking. Pendant ce temps, le véhicule ira sur la plaque tournante qui le placera dans le sens de sortie.

Modélisation 3D

Lorsque nous avons finalisé la partie recherche, nous sommes passés à la partie développement. Il fallait dans un premier temps modéliser notre système via un logiciel de CAO. Nous nous sommes concentrés sur le système de déplacement, montée et descente de notre plateforme et donc des véhicules ainsi que sur la modélisation des plaques creusées. On a donc fait le choix d’utiliser le logiciel SolidWorks, car il est le plus adapté pour la modélisation des systèmes mécaniques.

Voici une animation du système de déplacement mis en place

Programmation Capteurs et servomoteurs

En parallèle au développement de la CAO, nous avons commencé le travail de programmation des capteurs en utilisant une carte Arduino et un Shield. En effet n’ayant aucune base dans la programmation des capteurs, nous nous sommes renseignés auprès de nos professeurs et d’autres encadrants tout en consultant en parallèle divers sites internet.

Dans un premier temps, nous nous sommes penchés sur le fonctionnement du servomoteur car il était plus simple et nous avons réussi à trouver une documentation plus riche en renseigements. Nous avons pu faire tourner le servomoteur dans les différents angles souhaités.

Puis, nous avons programmé les capteurs. Au début, nous avons essayé des codes pour tester le fonctionnement ainsi que la sensibilité des différents capteurs comme pour le capteur de pression ainsi que le capteur de distance. Ensuite, nous avons essayé de mettre en lien les capteurs avec les servomoteurs pour pouvoir les actionner à notre guise et simuler le fonctionnement.

Enfin, nous avons lancé la partie modélisation. Dans un premier temps, nous avons donc monté nos différents capteurs dans un premier temps en testant nos programmes test pour vérifier si notre utilisation était la bonne. Puis, nous avons fait le montage de la maquette en tenant compte uniquement de l’électronique, et ce, en effectuant les montages de nos différents servomoteurs ainsi que de nos capteurs (qui sont intégrés au même système).

Test du capteur de pression

Montage de l’un de nos capteurs de présence et de notre servomoteur

Test du capteur de distance

Pour conclure, ce projet fut une expérience enrichissante. Cela a été l’occasion pour nous de découvrir le monde du travail, et d’allier la théorie à la pratique. Enfin, nous avons pu acquérir de nombreuses connaissances à la fois en mécanique et en programmation de capteurs.

Projet “Serrure customisée”

Publié le 17 juin 2021 par FABIEN Melinda

Bonjour à tous et toutes,

Nous sommes un groupe de trois étudiants de Polytech Angers en deuxième année Mélinda FABIEN, Lino TOURET, Hugo LEGENDRE. Dans le cadre d’un projet pédagogique, l’école souhaite créer une “armoire à énigme” possédant plusieurs modules. Parmi ceux-ci, une serrure customisée a été demandée.

Introduction

Le but de ce projet est de créer une serrure capable d’être déverrouillée par plusieurs clés. Il faut que cette serrure soit assez complexe pour éviter la méthode “force brute” permettant de trouver le bon mot de passe en testant toutes les combinaisons.

Nous avons donc divisé notre travail en trois parties. Premièrement, nous avons étudié les différentes possibilités concernant les types de capteurs à étudier. Cette étude nous permet d’analyser la demande et de trouver la solution la plus simple pour y répondre.

Ensuite, nous sommes passés à la phase de développement. Nous avons testé les différents capteurs et formats de clé. Lors de cette étape, nous avons visualisé grâce au logiciel de CAO “Onshape”, notre future boîte ainsi que les possibles futurs emplacements des capteurs.

Pour finir, nous avons fabriqué la boîte et mis en place les capteurs.

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Développement d’un robot mobile pour la recherche en cartographie

Publié le 16 juin 2021 par VERIN Antoine

Bonjour, nous sommes deux étudiants en deuxième année préparatoire intégrée de Polytech Angers. Nous avons décidé de nous lancer dans la conception d’un robot mobile de cartographie, enfin pour être plus précis dans l’élaboration de son châssis. Le but est d’avoir un robot qui puisse accueillir différents capteurs pour acquérir des données, pour par exemple avoir une représentation 3D de l’intérieur du bâtiment de Polytech Angers.

Un robot comme celui-ci dans le milieu professionnel peut avoir plusieurs utilisations. Par exemple, nous avons découvert dans nos recherches un robot aspirateur qui cartographie votre maison pour pouvoir mieux la connaitre et mieux l’aspirer. Vous imaginez donc qu’il y a d’autres utilisations possibles.

Il y a eu plusieurs étapes durant la réalisation de ce projet. On a dû d’abord préparer les bases.

Les schémas fonctionnels :
Nous avons eu un cahier des charges à respecter. Le robot devait faire une certaine taille, pouvoir accueillir un certain nombre de capteurs plus ou moins différents, etc.
Il a fallu faire des schémas fonctionnels, pour savoir comment aller communiquer les différentes parties du robot et aussi pour définir ces parties. On a donc eu accès aux fiches techniques des moteurs, de la carte mère et des capteurs pour pouvoir savoir comment tous ces éléments allaient communiquer.

Ici on voit comment les différents éléments communiquent entre eux

Le dimensionnement de la batterie :
Après avoir réalisé ces schémas, on avait accès à pas mal d’informations techniques sur les différents éléments. On a donc pu dimensionner la batterie, c’est-à-dire savoir quel voltage et quelle intensité il fallait pour que le robot fonctionne pendant une durée déterminée. Pour cela, nous avons donc pris les informations techniques de chaque composant et fait un calcul.

Grâce à Excel on a pu rentrer différentes informations et avec des formules trouver les bonnes dimensions pour la batterie.

Ici, on avait besoin de 30 minutes d’autonomie et l’on arrive à 5400 mAh, ce qui équivaut à environ deux fois la batterie d’un téléphone moyen. On arrivait aussi à un certain voltage et à une certaine tension, on a donc dû trouver des convertisseurs pour alimenter les différents composants du robot, car ils n’ont pas tous besoin de la même tension/courant.

La CAO :
La plus grosse partie du projet. On avait posé les bases, il fallait ensuite élaborer le corps de ce robot. On a donc utilisé un logiciel de CAO pour faire cela. On voulait faire un robot à plusieurs étages avec une petite tour tout en haut pour accueillir le capteur le plus important, le Lidar. On voulait faire un étage inférieur pour accueillir les moteurs, la batterie et la carte mère, puis un étage supérieur avec plusieurs emplacements pour pouvoir poser différents capteurs.

Le premier résultat que nous avions à montrer avec en bleu la petite tour surmontée du Lidar.

Après consultation avec nos professeurs, il y avait plusieurs défauts à corriger. Les deux gros points à corriger étaient l’emplacement des capteurs qu’on devait centraliser puis aussi l’originalité, car notre châssis n’apportait rien de spécial. On est donc reparti trouver des idées et après plusieurs essais, on a enfin trouvé une bonne solution pour corriger tous les défauts. On a donc décidé de changer la forme pour faire un robot avec une forme plus ovale, avec les deux roues motrices au centre, pour pouvoir avoir un réel centre pour placer les capteurs. Aussi, on a pris la décision de faire étage inférieur pour les moteurs et la batterie, puis un étage moyen pour la carte mère. Enfin, on a pensé à un troisième étage qui accueillerait un tour modulaire qui elle-même accueillerait les différents capteurs.

La nouvelle proposition du robot, avec en vert la carte mère, en marron foncé les différents étages à capteurs.

Le principe de cette tour, c’est d’avoir des étages qui s’emboitent facilement, sans vis et sans collage, pour pouvoir en enlever ou en rajouter à notre guise.

Ici on voit une vue éclatée des étages à capteurs avec en marron les troncs, et en violet les “terrasses” à capteurs.

Ces différents étages auraient donc des trous où l’on pourrait emboîter n’importe quel capteur existant, il suffirait de créer un petit adaptateur à chaque fois.

Le capteur en gris a son adaptateur en bleu qui s’emboîte dans la “terrasse” à capteurs

Pour finir, on a fait un adaptateur pour le Lidar pour qu’ils puissent s’emboîter tout en haut de la tour, quel que soit le nombre d’étages. Aussi une petite astuce pour pouvoir faire passer les différents fils entre la carte mère et les capteurs a été de creuser des demi-cercles tout autour des troncs.

On voit ici en vue du dessus que même tout en haut de la tour on a accès à la carte mère en vert plusieurs étages plus bas.

Conclusion :
Pour finir le robot, il aurait fallu avoir plus de temps pour réaliser les différentes pièces nécessaires. Le but était de réaliser un châssis qui puisse accueillir différents capteurs et l’on a pu au moins le concevoir en CAO. Le travail des prochaines équipes, s’il y en a, sera de le construire et de le faire rouler, pour acquérir différentes données. Grâce à ce projet, nous avons appris beaucoup sur la conception d’un robot, et toutes les contraintes mécaniques et électroniques que cela implique. La plus grande difficulté sera celle d’avoir eu besoin de se remettre à l’utilisation d’un logiciel de CAO, mais c’est revenu avec le temps. On aurait aimé pouvoir construire le robot et pouvoir toucher à la partie informatique/électronique plus en profondeur, mais cela sera pour une autre équipe d’étudiants.

Merci d’avoir lu notre article !

Par Antoine Verin et Macine Benmansour.

Maquette maison intelligente

Publié le 15 juin 2021 par TETE Justine

Nous sommes deux étudiants, Justine et Adrien, en deuxième année du cycle préparatoire de Polytech Angers.
Durant ce dernier semestre, nous avons pu travailler sur la conception et la réalisation d’une maquette de maison intelligente.

L’objectif du projet
Nous savons que le comportement des usagers d’un bâtiment a un impact significatif sur la consommation d’énergie mais ces données s’appuient uniquement sur des observations limitées. Grâce à la réalisation de cette maquette de maison équipée de capteurs enregistreur de données (telles que l’humidité, la luminosité ou encore la température), nous avons pu modéliser et étudier l’impact du comportement des occupants sur la consommation d’énergie.

Les travaux réalisés

Modélisaton de la maquette sur Sketchup

Dans un premier temps, nous avons réalisé la maquette sur un logiciel de modélisation 3D.
Nous avons utilisé le logiciel Sketchup, qui a l’avantage d’être gratuit.
L’objectif principal de notre projet était de réaliser une maquette de maison afin d’y installer les différents capteurs. Nous avons décidé d’ajouter une autre contrainte, la maison doit être séparée en deux blocs : l’un isolé et l’autre non-isolé (mais tous deux équipés d’une lampe pour chauffer) afin de constater l’impact d’un isolant sur son environnement.

Modélisation de la maquette en taille réelle

Codage des capteurs

Afin de mesurer les données, nous avons utilisé une carte Arduino Leonardo ainsi que différents capteurs :

Il nous a alors fallu les coder dans le langage Arduino. Voici un exemple du code utilisé pour le capteur mesurant la température et l’humidité :

Montage du capteur

Ici les mesures sont effectuées toutes les 5 secondes

Ci-dessous, le premier montage comprenant les trois capteurs cités précédemment. Il sera placé dans le toit qui comporte les ouvertures.

Puis, nous avons réalisé un second montage, qui sera placé à l’intérieur des pièces, comportant les deux lampes et les deux sondes de température (plus précises que le capteur de température) :

Réalisation de la maquette

Grâce à la modélisation, nous connaissions les dimensions de notre maquette. Malgré cela, nous avons rencontré quelques problèmes lors de cette étape : difficulté à la découpe, mauvais choix du matériau (notre premier choix était le PVC), etc..

Nous avons finalement réalisé notre maquette en bois OSB et avons assemblé les différentes découpes avec des équerres.
Il a ensuite fallu ajouter l’isolant (du polystyrène) dans la pièce concernée.

Intérieur de la maquette

Puis, nous avons réalisé le toit. Nous souhaitions qu’il contienne toute l’installation des capteurs, en ce sens, il devait pouvoir s’ouvrir afin d’en permettre l’accès.

Maquette finale

Par la suite, nous avons mis les capteurs dans la maquette : les deux montages sont installés dans le toit et nous avons placé les différents capteurs.

Toit vue de l’intérieur des pièces

Intérieur du toit

Recueil des données

Pour collecter nos données, nous avons utilisé un compilateur de données pour Excel qui permet de tracer un graphique en temps réel.
Les essais des deux tests ont été réalisés dans les mêmes conditions.
Pour le montage 2, nous devions choisir un temps d’éclairage des lampes (le même pour les deux pièces) avant que les données soient collectées afin de faire monter en température l’air des pièces.

Résultat pour le montage n°2 avec 2min d’éclairage et une prise de données toutes les secondes

Résultat pour le montage n°2 avec 4min d’éclairage et une prise de mesures toutes les 5sec

Ainsi, on peut constater que la température de la pièce isolée augmente plus que dans la pièce non-isolée, mais elle diminue aussi plus rapidement.
Nous pensons que nos essais ayant étaient faits lors d’une chaude journée, la température de la pièce non-isolée est restée assez constante par rapport à l’extérieur entraînant une faible différence entre pièce chauffée et non-chauffée.

Conclusion
Ce projet fut très enrichissant pour la suite de nos études puisqu’il nous a permis d’apprendre à maîtriser un logiciel de modélisation, de découvrir le langage Arduino et de coder des capteurs. Il nous a également apporté au point de vue personnel : nous avons pu développer certaines compétences telles que l’autonomie, la communication ou encore l’organisation qui sont, de plus, des compétences indispensables en tant qu’ingénieur.
Nous tenons à remercier Mr.Riahi, notre professeur encadrant, pour son aide apportée tout au long de ce projet.

Création d’un arrosage automatisé

Publié le 12 juin 2021 par FONTENEAU Chloe

Bonjour à toutes et à tous !

Dans cet article vous trouverez des bonnes et des mauvaises raisons de s’engager dans la création d’un arrosage automatique et surtout notre démarche face à ce projet.

Selon des estimations compilées par l’Organisation pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), d’ici à 2050, la production alimentaire devra augmenter de 60 % pour nourrir une population mondiale de 9,3 milliards. Continuer à cultiver les terres selon nos habitudes exercerait une forte pression sur nos ressources naturelles. Nous n’avons donc pas d’autre choix que d’entreprendre une révolution plus verte. Sachant que plus nous serons nombreux, plus nos besoins en eau seront importants : il devient donc essentiel de commencer dès que possible à arroser nos plantes le plus écologiquement possible. Nous sommes deux étudiantes en deuxième année préparatoire intégrée de Polytech Angers et nous nous sommes intéressées au projet de la création d’un arrosage automatique.

Maquette finale d’un arrosage automatisé

Notre principal objectif est de créer un arrosage automatisé qui soit à la fois économique et écologique. Pour cela, nous avons dû faire des choix concernant les types d’arroseurs, le matériel que nous avons besoin et les différents capteurs qui nous seront utiles. La première phase de notre projet a donc été la recherche ainsi que la création d’une carte mentale regroupant tous les points essentiels pour réaliser notre arrosage automatique.

Notre carte mentale avec les éléments que l’on a jugé importants de prendre en compte

Dans un premier temps et avec nos moyens, il a été préférable de concevoir une maquette afin d’être capable de bien visualiser l’ensemble du projet ainsi que de pouvoir le réaliser à petite échelle et observer son fonctionnement. Ce qui, dans un second temps, pourra être réalisé à l’échelle d’un champ de maraîcher en redimensionnant l’ensemble.

Voici quelques schémas :

Schéma général avec les raccords en eau

Schéma vue de dessus à l’intérieur du bac potager

Schéma de notre boitier Arduino comprenant deux étages
-1er étage : la breadboard
-2ème étage : la carte Arduino UNO

Cette maquette a aussi été conçu sur SolidWorks. En effet, les schémas 3D permettent une meilleure visualisation de l’ensemble et des erreurs s’il y en a.

Schéma vue de côté réalisé sur SolidWorks
Vous pouvez observer le bac potager contenant 4 plants, les tuyaux, les 4 goutteurs ainsi qu’un capteur d’humidité des sols et un capteur de luminosité. À sa gauche deux autres capteurs mesurant la température et l’humidité de l’air. Il y a également la cuve remplit d’eau tout à gauche contenant le capteur de niveau d’eau. Au milieu on retrouve le boitier Arduino fermé avec la pompe et le servomoteur remplaçant l’électrovanne.

Schéma vue de dessus réalisé sur SolidWorks

Déroulement du projet

Par la suite, ce projet s’est décomposé en trois grandes étapes.

La première a été essentielle pour anticiper les éventuelles difficultés que l’on pourrait rencontrer. Il s’agit de la création du cahier des charges. Ce dernier étant le pilier de tout projet, il faut donc être précis dans la rédaction et prévenir des éventuels problèmes que l’on pourrait rencontrer lors des différentes étapes de la réalisation de la maquette. Notre cahier des charges regroupe les différentes fonctions que notre arrosage automatique remplit, les résultats attendus, les spécifications techniques et les spécifications fonctionnelles.

La seconde étape a été la découverte et la prise en main du matériel Arduino. Une phase plutôt compliquée pour nous, car, nous n’avions que très peu de connaissances sur Arduino. Nous avions donc commencé par beaucoup de recherches et de tests, élément par élément, comme la simple action d’allumer une LED.

Branchement de la breadboard avec la carte Arduino

Branchement final pour allumer la LED

LED allumée grâce au code retranscrit sur la carte Arduino

Ensuite, nous avons cherché à faire marcher chaque capteur séparément. Une fois que le programme fonctionnait et que nous trouvions des mesures cohérentes, nous avons branché les capteurs ensemble et rassemblé les programmes sur un même fichier Arduino. Cela nous a permis d’avoir toutes les données nécessaires pour être en mesure d’automatiser l’arrosage.

Branchement final Arduino avec tous les capteurs

Résultats observés sur le moniteur de série

La réalisation de la maquette complète, étant la dernière étape, n’a été que partiellement exécutée. En effet, nous nous sommes concentrées sur la partie hydraulique puis la partie électrique mais nous avons manqué de temps pour les réunir. De plus, nous n’avons pas réussi à transférer nos données sur une application. Nous nous sommes contentées d’observer les résultats sur Arduino.

Les problèmes rencontrés

Plusieurs problèmes ont pu être rencontrés au cours de ce projet que ce soient des manques de connaissances dans un domaine, des problèmes de précision ou bien des soucis de matériel. Au final, toutes ces contraintes nous ont surtout conduit à un manque de temps pour finir notre maquette.

Conclusion

La création d’un arrosage automatique est un projet très complet. Il nous faut être capable de concevoir l’ensemble de notre arrosage automatique sans même toucher au matériel, cela nécessite une grande réflexion. Il nous faut aussi gérer la partie budget, trouver les bons produits avec le meilleur rapport qualité/prix. Il y a aussi un vocabulaire technique propre à ce domaine qu’il nous a fallu apprendre ainsi que les caractéristiques de chaque élément. Certaines étant très importantes à prendre en compte afin de relier les éléments entre eux. Par exemple, l’absorption d’eau et la pression maximale doivent dépasser un certain seuil en fonction des goutteurs que l’on choisit. De même, les diamètres sont également à surveiller pour ne pas se tromper dans les tuyaux.

Les caractéristiques de notre pompe à eau

Nous avons aussi pu enrichir notre culture personnelle sur la façon de bien arroser ses plants selon les méthodes de maraîchers.

La CAO a aussi été un point sur lequel nous avons dû progresser mais la plus grande évolution concerne la partie électronique. En effet, nous avons eu aucune préparation préalable avec Arduino, la création de programme a donc été parfois compliquée.
Pour finir, notre intérêt pour ce projet n’a fait qu’augmenter de séance en séance. Il nous a permis d’acquérir de nombreuses compétences que l’on n’aurait peut-être pas développées avec un autre projet. Ce travail a été une source de développement de notre autonomie, et de notre réflexion sur un projet global.

Cet article touche à sa fin, en espérant qu’il vous aura plu.
Merci pour votre lecture !

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.

Objet connecté pour vélo

Publié le 22 juin 2018 par GRIGORYAN Anushik

Bonjour à tous !

Nous sommes un groupe composé d’Anushik Grigoryan, Mélissa Gautier et Amélie David , 3 étudiantes en EI2 et nous allons vous présenter notre projet de conception.
Nous devions réaliser un objet connecté qui permettrait à tout individu ayant un vélo d’appartement de profiter de promenades ludiques dans l’environnement virtuel Cycleo. Cet environnement divertissant a été conçu par l’entreprise Cottos Medical, start-up angevine, afin de permettre à des personnes en risque de perte d’autonomie d’effectuer une activité physique. Notre objectif était donc de récupérer sur n’importe quel vélo d’appartement, la vitesse à laquelle pédale l’utilisateur, la direction qu’il prend et si il freine afin de le transférer à l’interface Cycléo.
Nous avons eu l’occasion d’aller travailler directement à l’entreprise lors de nos heures de projet.

Entreprise Cottos Medical
(Antoine JAMIN)

Les étapes de notre projet :

Dans un premier temps nous avons cherché des capteurs adaptés à notre projet afin de les brancher à notre carte électronique Arduino qui récupèrera les données de ceux-ci. Ainsi nous utilisons un capteur à effet hall pour récupérer la vitesse grâce à des aimants Néodymes. De plus, l’utilisation d’un joystick nous a paru logique puisque la plupart des vélos d’appartements ont un guidon fixe. Ce joystick est relié sur les branchements analogiques de la carte Arduino. Nous avons aussi choisi d’utiliser un bouton poussoir qui correspond au frein du vélo.

Branchement capteurs

1 : Bouton poussoir
2 : Joystick
3: Capteur à effet hall

De plus, nous avons dû imaginer un dispositif pour les aimants afin qu’ils puissent être détectés par le capteur effet hall. Il fallait qu’il héberge 4 aimants à equal-distances car nous souhaitions que la vitesse soit calculée tous les quarts de tour pour une meilleure précision. Après réflexion, nous en avons conclu que la partie mobile du vélo accueillera le dispositif.

Dispositif pour les aimants

En même temps, nous avons imaginé des modélisations sur SolidWorks de boîtier pour nos différents matériels (capteur effet hall, joystick, carte arduino). Par conséquent, nous les avons imprimé à l’entreprise Cottos Médical avec une imprimante 3D basé sur un laser chauffant une résine sensible aux UVs. Nous avons vu que les pièces doivent être traitées sur un logiciel afin qu’elles dépensent le moins de résine et qu’elles aient le meilleur rendu possible.

Boitier Arduino

Boitier capteur à effet Hall

Boitier joystick

Imprimante 3D laser

Fichier impression 3D

Parallèlement, nous avons codé sur Arduino un programme qui permet de récupérer les données envoyé par la carte électronique et de les analyser.
Malheureusement, à la fin du projet le bouton poussoir ne fonctionnait plus avec nos programmes. Ainsi, celui-ci n’est pas dans notre prototype final.
Par la suite, nous avons réalisé un programme python afin de récupérer et de séparer les valeurs envoyées par notre premier code arduino pour les placer dans une interface afin de mieux les visualiser.

Interface Python

Pour finir, nous avons pu réaliser le montage final de notre prototype en soudant les capteurs et en les reliant à la carte électronique à l’aide de connecteurs blancs.

Capteur relié à la carte Arduino

Et nous avons pu essayer notre dispositif :

Nous remercions Antoine JAMAIN, notre tuteur, et Benjamin COSSE directeur général de COTTOS MEDICAL.

Pilulier intelligent

Publié le 22 juin 2018 par RUFLIN Axelle

Nous sommes deux étudiantes de deuxième année du cycle préparatoire de l’ISTIA, école d’ingénieurs de l’Université d’Angers. Nous avons pour objectif de réaliser un prototype à bas coût permettant de réaliser un pilulier intelligent. Pour ce faire, il s’agit de concevoir un pilulier hebdomadaire conçu pour 4 prises par jour (matin, midi, soir et coucher), soient 28 compartiments avec couvercle à remplir de médicaments.

Source : http://www.silvereco.fr

Le pilulier, équipé de différents capteurs et sorties, permettra aux heures de prises des médicaments :

D’allumer la led de la case correspondante à la prise.

Un signal sonore prévient le patient qu’il est temps de prendre les médicaments.

Un capteur vérifie que les médicaments sont présents ou non.

Un message sera envoyé à l’infirmière ou un parent pour l’avertir que l’heure de prise est dépassée et que les médicaments n’ont pas été pris.

Pour réaliser ce projet nous disposions de 80 heures planifiées dans notre emploi du temps ainsi que la mise à disposition de tout le matériel de l’ISTIA (ces machines, ces salles…)

TRAVAIL RÉALISÉ

Afin de répondre au cahier des charges, nous y sommes allé par étapes :

Premiers pas et recherche d’informations

Dans un premier temps, nous avons regardé sur internet s’il existait déjà un tel projet. Après plusieurs sites consultés, nous sommes tombées sur une vidéo qui résumait plutôt bien ce que nous devions faire (lien de la vidéo : cliquez ici). En discutant avec nos professeurs et en recherchant des informations sur internet, nous avons convenu d’utiliser une Raspberry Pi ; celle-ci nous permettant de programmer en python les différents capteurs comme nous le souhaitions. De plus, la Raspberry Pi est connectée à internet et nous permet donc de communiquer avec l’extérieur.
Après cette première étape, nous devions rechercher les capteurs et leds les mieux adaptés à notre projet, ainsi que réfléchir à la forme générale de notre pilulier et des différents compartiments.
Pour essayer les premiers capteurs et leds que nous avions choisis, nous avons décidé d’imprimer un premier prototype du compartiment grâce à l’imprimante 3D.

La led

Nous avons décidé d’aller un peu plus loin que ce qui nous a été demandé dans le cahier des charges. En effet, nous avons jugé utile de prendre des leds bicolores (verte/rouge). La led verte s’allume dans la case qui correspond à l’heure de prise. Si malencontreusement le patient se trompe de case, la led rouge de ce dernier s’allume pour signaler le problème.

https://www.lextronic.fr/leds-de-5-a-10-mm/8405-led-bicolore-rouge-verte-5mm.html

Le buzzer

Pour le buzzer, le choix n’a pas été très compliqué. Nous n’avons pas prêté attention à la tonalité du buzzer (savoir si la sonnerie est agréable ou non…), ni à son intensité. Finalement, après avoir reçu le buzzer et l’avoir testé, il est conforme à nos attentes. Quand il est l’heure pour le patient de prendre ses médicaments, le buzzer sonne de façon discontinue. Or, quand il se trompe de case, le buzzer l’alerte de manière continue, moins agréable à l’oreille, ce qui permet de faire réagir le patient rapidement.

https://www.lextronic.fr/buzzers-divers/418-buzzer-vibreur-6v.html

Les capteurs

– En ce qui concerne le capteur de présence, nous recherchions à la base un capteur de poids. Malheureusement, la masse des médicaments étant très faible, aucun des capteurs que nous avions trouvé n’aurait pu détecter leur présence ou non. Nous sommes alors parties sur des capteurs infrarouges et après plusieurs essais, nous avons trouvé celui qui nous convenait : capteur fourche.

https://www.mouser.fr/ProductDetail/Omron-Electronics/EE-SX1140?qs=JK6Bpmia%2FmuaHrA7Hyziiw%3D%3D

Le capteur fourche (en bleu) s’emboîte parfaitement sous la case

– Par ailleurs, pour vérifier que le patient ne se trompe pas de case, nous avons rajouté un capteur, intégré à la case, qui permet de contrôler l’ouverture des compartiments grâce à un aimant placé dans le couvercle (couvercle réalisé grâce à la fraiseuse disponible au Fablab).

https://www.lextronic.fr/ils-et-aimants/14667-interrupteur-reed-1xno.html

L’aimant vient s’insérer dans le petit trou.

Compartiment

Nous avons conçu nos compartiments de manière à ce que nos capteurs et leds s’incorporent parfaitement dans la case. Cette réalisation fut possible grâce à la modélisation 3D.

Le capteur ILS s’insère parfaitement dans le rectangle à gauche et la led passe par le trou en bas à droite.

Le capteur fourche vient s’intégrer sous la case.

Le couvercle est fixé sur le compartiment à l’aide de colle forte et de petites charnières.

Programmation

Grâce à la Raspberry Pi, qui est reliée à internet, nous avons choisi de programmer l’envoi d’un mail plutôt que l’envoi d’un sms.

Nous avons dû créer une adresse Gmail pour le projet, car c’est de cette adresse là (ligne 79 du code) que le mail est envoyé à l’adresse que l’on veut (ligne 80 du code). Le temps d’attente avant l’envoi du mail peut être modifié de manière simple (sans changer le code source) grâce à un document texte à part. En effet, pour faciliter l’accès à la Raspberry Pi, nous voulions trouver un moyen facile de modifier les heures de prises des médicaments et du temps d’attente pour l’envoi du mail. Pour cela, d’un simple smartphone, il suffit de télécharger l’application VNC Viewer, se connecter à la Raspberry Pi et modifier le document texte contenant les heures. La modification du code source se fait automatiquement car les deux fichiers sont reliés.

Petits plus

– BOITE
Afin de protéger la Raspberry Pi ainsi que la breadboard et toutes les connexions, nous avons pensé à un boite en plexiglas permettant de voir comment fonctionne notre projet.

– SUPPORT
Pour faciliter le transport des compartiments, nous avons décidé de créer un support.

Ce projet a été réalisé par Amélie DAVIAU et Axelle RUFLIN, avec l’aide de Mr AUTRIQUE, Mme GERARD et Mr Mercier.

Polytech Angers – Projets PEIP2

Projets de deuxième année du cyle prépa Peip2

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