Nous sommes Elisa et Domitille, en 2A à Polytech Angers, et dans le cadre de notre dernier semestre de Peip, nous avons réalisé un projet : la Boîte à Histoires que nous vous présentons juste après 😉

🎧Une boîte à histoires, mais en version libre et personnalisable

Pour ce projet, nous avons choisi de créer une boîte à histoires. Nous avons pu pour cela nous inspirer de la boîte à histoire de chez Lunii, tout en voulant lui apporter des modifications. Il est maintenant possible avec notre boîte à histoire de créer ses propres histoires et de les ajouter, pour ainsi avoir un nombre d’histoires illimité !

Pour ce faire, nous avons eu la chance de repartir d’un ancien projet, conçu il y a deux ans par deux étudiants de Polytech, Maxime Lambert et Adrien Morille. Leur prototype fonctionnait déjà bien, mais il manquait quelques fonctionnalités essentielles : il ne pouvait pas être utilisé sur batterie (même si une batterie était présente), et il n’était pas possible d’ajouter de nouveaux fichiers sans démonter la boîte.

Et nous avons donc apporté toutes ces modifications !

Nos ambitions : 

→ offrir une alternative libre et personnalisable, où chacun peut facilement rajouter ses propres histoires ou en télécharger gratuitement, simplement via une carte SD et un ordinateur.

→ pouvoir transporter la boîte partout, en faisant une boîte compacte et rechargeable, cela permet de facilement la transporter.

→ avoir une boite ludique et esthétique, il était important pour nous d’avoir un beau visuel et de pouvoir imaginer la boite avec un enfant.

→ avoir un écran pour afficher les pistes. Nous voulions qu’il soit simple de comprendre sur quelle piste nous sommes, c’est pour cela que nous avons mis un écran lisible pour facilement le voir.

Repenser la boîte de A à Z

Encadrés par nos enseignants référents, Rémy Guyonneau et Franck Mercier, nous avons décidé de repenser entièrement la boîte à histoires, en respectant plusieurs objectifs techniques et pédagogiques. L’une des premières consignes : la boîte devait être conçue en impression 3D.

Voici les grandes étapes que nous avons suivies :

• Découverte du projet et premières recherches
  
• Sélection et commande des composants
  
• Premiers tests et programmation sous Arduino (gestion des boutons, écran, etc.)
  
• Résolution des problèmes liés à l’alimentation par batterie
  
• Soudure des composants
  
• Création, enregistrement et intégration des histoires
  
• Modélisation 3D de la boîte (CAO)
  
• Impression 3D finale

Travail réalisé

Tout d’abord, nous nous sommes donc lancées dans des recherches internet sur les composants qui nous seraient nécessaires afin de pouvoir créer notre boite !!
Nous avons décidé de changer d’écran et de passer sur un plus grand comparé à l’année dernière afin d’avoir plus de texte !

⇒ 

Nous avons eu du fil à retordre avec la batterie. Au départ nous pensions changer la batterie du projet précédent, car nous pensions qu’elle ne fonctionnait pas. Mais après quelques heures de recherche, nous avons finalement réussi à la faire fonctionner et à alimenter notre Arduino grâce à un PowerBoost. De plus, nous avons intégré un bouton on/off ainsi qu’un chargeur à notre batterie: ce qui permet d’alimenter notre carte (boîte) seulement quand c’est souhaité et également de pouvoir recharger la batterie.

Pour les derniers composants, il nous fallait des boutons ⏮️⏸️⏭️. Un DFPlayer, qui contient la carte SD et nous permet de faire sortir un son avec un haut-parleur.

Pour créer notre boîte, nous avions besoin d’une carte Arduino, ce qui signifie un code Arduino. Ce n’est pas la partie la plus facile, partant de zéro, nous avons mis du temps à coder 🕔. Ce code nous permet, grâce à notre carte, d’alimenter nos différents composants et de les connecter les uns aux autres. Alors, le prototype fonctionne !

Une fois tous nos composants choisis et notre code fonctionnel, c’est parti pour la soudure !

⚠️ C’est une étape très minutieuse, un câble qui casse n’est pas facilement repérable. Il faut bien faire attention à connecter chaque câble au bon endroit. Nous avons dû nous reprendre à plusieurs reprises, car une soudure est également facilement cassable.

Le design

Cette partie est peut-être la plus fun ! Elle nous permet un max de créativité. Nous avons décidé de créer un boîtier en impression 3D, avec un emplacement sur le devant pour l’écran ainsi que nos boutons. Voici notre modèle CAO.

Pour terminer notre design, nous avons choisi de privilégier une impression UV. C’est une sorte de peinture en vernis qui sèche instantanément. Sur notre boîte imprimée en bleu, nous avons dessiné un dragon. Pour que l’impression soit qualitative, il a fallu deux couches blanches de peinture avant la couleur, puis nous avons mis du vernis gloss sur les traits extérieurs du dragon afin de faire ressortir les contours et les yeux, ce qui donnait un aspect plus enfantin.

Et maintenant, la boîte est terminée !! Plus qu’à enregistrer tes propres histoires ou y déposer des fichiers MP3 libres de droit afin de faire profiter un heureux !

Conclusion

Ce projet était très intéressant à réaliser. En effet, nous avions énormément de liberté quant à la réalisation de notre projet. Nous avons tout réalisé de A à Z avec l’aide de nos enseignants référents et chaque étape était plus ou moins difficile. Malgré cela, nous avons réussi à nous répartir le travail intelligemment et à finir juste à temps ! On pense en effet au début que 100 h sont largement suffisantes, mais on se rend compte à la fin que l’on utiliserai bien du temps supplémentaire.

AMORCE

La technologie progresse sans cesse, fatalement, nous ne pouvons que l’admettre.. Mais le saviez-vous ? L’homme à envoyé son tout premier véhicule à quatre roues dans l’espace en 1970. Il s’agissait de Lunokhod 1, une RC Car* soviétique ☭ robotisée à distance lors de la mission Luna 17.

La bête ne pesait pas moins de 756kg, était alimentée par des panneaux solaires et a parcouru la distance de 10km de terre lunaire pendant une durée d’environ 10 mois, et le tout en étant contrôlée depuis la Terre ! Impressionnant, n’est-ce pas ?

Illustration 3D de Lunokhod 1

Et si nous étudiants en 2ème année à Polytech Angers, construisions quelque chose capable de telles prouesses ?

INTRODUCTION

Tout d’abord, qui sommes-nous et comment nous est venue l’idée parmi la longue liste de thèmes proposés ?

M.Bassel, Gabriel, Samuel, Hector et Oussama

En effet, peu doués avec l’informatique pour la majorité du groupe, nous avions envie de rechercher l’effort plutôt que le confort. En effet, le projet repose sur de fortes compétences en programmation.

Nous décidons alors d’affronter nos limites avec courage et de nous confronter à nous-même ! En voilà une belle philosophie. Notre projet a été encadré par notre tuteur, M.Chokr Bassel, un enseignant-chercheur de l’Université d’Angers, travaillant actuellement sur l’intelligence artificielle.

CONTENU DU PROJET

Notre problématique était donc de réaliser une RC Car complètement autonome, autrement dit un petit Rover de quelques kilos à peine, capable de suivre ordres et directions, le tout en disposant d’un système de reconnaissance se basant sur du deep-learning. Dit comme cela, on peut se dire que la mission sera laborieuse. C’était le cas, et on vous explique cela !

Premièrement, le rover se comporte comme une voiture (plus ou moins), c’est un engin à quatre roues et donc doit se mouvoir sans la moindre contrainte, il est équipé d’une carte Raspberry-Pi 4 qui joue le rôle d’un ordinateur et qui est connecté à une carte Adeept, qui permet de contrôler le robot. La carte Adeept dispose de connecteur sur lesquels viennent se brancher les servomoteurs* qui permettent le bon mouvement des roues de l’essieu avant et de la caméra ainsi que les composants électroniques alimentant les LEDs, les capteurs et module de Line-Tracking (on en parlera plus tard, on en a bavé), puis des connecteurs permettant le de relier le moteur ainsi que le boitier porte-piles, utiles alimenter le robot et pour le faire rouler. On branche sur la carte Raspberry la caméra, qui permet la reconnaissance via Yolo.

LE DÉBUT DES ENNUIS

Tout d’abord, il faut contextualiser la chose. Le robot fonctionne grâce à une carte Adeept directement connectée à une carte Raspberry-pi 4, la carte Raspberry se comportant comme un petit ordinateur, elle nous est très utile pour programmer le robot . La carte Adeept dispose de ses propres programmes au préalable pour nous permettre de contrôler le robot à distance… Voici un schéma de la carte Raspberry :

En tout cas, ces programmes nous ont pas aidés, ceux-ci étaient truffés d’erreurs du à des soucis d’incompatibilité. Mais pourquoi ne pas avoir choisi un Raspberry plus récent ? En effet, le Raspberry tourne sous un logiciel d’exploitation dérivé de Linux, est le seul OS compatible avec Adeept était Legacy. Cependant, il n’existait pas sur Raspberry 5, donc nous n’avions pas le choix.

C’est pas un bug, c’est une surprise !

En progressant on s’est rendu compte que l’incompatibilité causait de nombreux déréglages, notamment dans le PWM. Il s’agit ici d’électronique numérique : le robot fonctionne comme un système analogique, et non pas numérique (binaire). Les paramètres comme la puissance par exemple varient de façon non pas discrète mais continue, voici un graphe illustrant la différence :

Le principal souci était que le robot ne disposait pas de l’équipement le lui permettant. La carte Adeept dispose donc d’un composant PWM* et de son driver* (Pulse Width Modulation) et de son programme pour contrôler la puissance de ses composants, en l’occurence des servomoteurs. Or réglage de la fréquence était erroné. En effet, celui-ci était beaucoup trop élevé ce qui déréglait totalement le bon fonctionnement des ses servomoteurs ce qui a un impact sur la puissance fournie. A titre comparatif, c’est comme si on fournissait la puissance d’un double V12 à une petite voiturette, cela provoque littéralement un crash-out du Rover car les servomoteurs (qui sont littéralement les articulations du robot) devenaient littéralement folles, ce qui abimait ses composants. Pour remédier à cela, il fallait passer par le programme PWM et modifier les fréquences d’entrées qui étaient calibrées à 1000Hz.. C’était trop, beaucoup trop.. On est donc passé à 50Hz, et c’est bien mieux.

Driver 16 Servo12 Bits PWM I2C – PCA9685 : le composant à l’origine de tout ce raffut.

L’engrenage à coincé, il avait une dent contre moi !

Après ces réglages le robot pouvait enfin rouler, cependant on à rencontré un autre souci… C’est presque le dernier, promis ! Puisque tout allait bien jusque là d’un côté électronique et informatique, il fallait que ça pêche niveau mécanique. Cette fois-ci, c’était au niveau du moteur.

En effet, pour se déplacer le robot est monté comme tel : deux essieux, un relié au moteur et où les roues vont tourner et le second relié à un servomoteur où les roues vont s’orienter suivant la commande sélectionnée.

Essieu arrière relié au moteur DC* par une transmission d’engrenages coniques installés en perpendiculaire

Essieu avant relié au servomoteur A

Après avoir procédé à l’installation de tous les programmes indispensables au bon fonctionnement du robot, on a enfin pu accéder à l’interface de contrôle du robot à distance, et celui-ci arrivait à rouler ! C’était une prouesse, jusqu’à ce qu’on décide d’accélérer et là, c’est le drame.. Les roues de l’essieu arrière se coincent et glissent sur le sol, on a alors procédé à une vérification pour comprendre d’où venait le problème et au début cela ne paraissait pas évident. On pensait que les roues étaient mal vissées : c’était pas ça. On à donc procédé a un démontage-remontage complet pour les deux essieux pour mieux comprendre, et c’est une fois rendu à l’arbre de transmission qu’on a compris que une pièce était abîmée. En effet, un des deux engrenages coniques était défectueux, ce qui créait du jeu entre les deux engrenages. On a changé la pièce défectueuse et finalement, ça roule !

Finalités

Elle a eu des ratés, des pannes, des plans foireux.. Mais ça y est, elle a enfin pris la route de la gloire !

Précédemment, on vous a parlé du module incluant la fonctionnalité appelée “Line-Tracking”, ce module permet au véhicule de suivre une ligne en autonomie et qui ne faisait que désobéir sans cesse. Comme tout ce que j’ai pu mentionner auparavant, ce module dispose de son propre composant et de son propre driver sur la carte Arduino, et de son programme complet dans la carte Raspberry. Tout d’abord, le robot suivait sa propre ombre en pensant qu’il s’agissait d’une ligne ! On a du alors aménager le terrain pour que la ligne soit bien distinguable du sol (qui était bleu) afin qu’il ne la confonde plus avec son ombre. Puis enfin, on a inévitablement du passer par la modification de ce programme, qui faisait preuve d’incohérences à cause de conflits de compatibilité, puis après ces derniers réglages on a enfin réussi à faire rouler la bête de façon à ce qu’elle soit autonome !

En conclusion, de quoi est capable la voiture ?

Effectivement, on vous a parlé du module incluant la fonctionnalité appelée “Line-Tracking”, ce module contient tout plein d’autres fonctionnalités. Après 100h de travail acharné, voici les prouesses que peuvent accomplir notre Rover radio-commandé :

• Contrôle a distance : c’était la moindre des choses, c’est clair ! Mais au moins on y est arrivés. La voiture peut être pilotée à distance via une interface web accessible depuis un ordinateur, une tablette ou même un smartphone !
• Suivi de ligne : en utilisant ses capteurs infrarouges pour suivre une ligne tracée au sol
• Suivi de lumière : capable de détecter et de suivre une source lumineuse (ce qui interférait avec le Line-Tracking)
• Reconnaissance d’objets : en ayant intégré OpenCV (la bibliothèque utilisée via python), la voiture est capable d’identifier des objets spécifiques.
• Transmission vidéo en temps réel : via la caméra liée a la carte Raspberry, on peut en plus de faire de la reconnaissance d’objets les retransmettre en direct sur une interface.
• Eclairage RGB : On sait avoir la classe ! La voiture dispose de modules LED RGB (2x Adeept RGB, 4x WS2812 RBG) pour des effets lumineux personnalisables
• Evitement d’obstacle automatique : grâce à un capteurs d’ultrasons, la voiture détecte et évite les obstacles sur son chemin.

Pour finir, il est évident que notre petite voiturette ne posera jamais pied sur la lune, et si c’était le cas, elle ne résisterait pas une seconde.. Les températures extrêmes, les rayons UV, les particules solaires… l’électronique ne dispose pas de protections nécessaires, notre pauvre voiture finira irradiée, cuite ou explosée.

Cependant, elle dispose de nombreuses fonctionnalités impressionnantes, que nous ne pensions pas capable de mettre en place jusque là. Nous restons fiers du travail produit et malgré les obstacles rencontrés, l’équipe n’a pas renoncé alors on remercie notre tuteur M.Bassel Chokr de nous avoir aidé,accompagné et encouragé tout le long du projet pour y mener à bien son accomplissement.

Définitions :

RC Car : Voiture télécommandée, pilotée à distance par radio.

PWM (Pulse Width Modulation) : Technique pour contrôler la puissance envoyée à un moteur en modulant la largeur des impulsions électriques.

Servomoteur : Moteur contrôlable en position ou en angle, souvent utilisé pour diriger.

Driver : Circuit électronique qui contrôle un moteur (vitesse, direction).

Moteur DC : Moteur à courant continu, qui tourne lorsqu’il reçoit une tension électrique.

MERCI D’AVOIR LU

INTRODUCTION

Dans le cadre du projet de fin de semestre, nous avons choisi de nous intéresser aux matériaux à changement de phase (MCP), connus pour leur capacité à stocker et restituer de l’énergie thermique lors de leur changement d’état. L’idée était d’évaluer leur utilité dans une application concrète et accessible : un ballon d’eau chaude.
Le projet nous a permis d’allier théorie et pratique, en travaillant à la fois sur la conception d’un système d’expérimentation et sur l’analyse des performances thermiques avec et sans MCP.

OBJECTIF

L’objectif principal était de mesurer l’efficacité des matériaux à changement de phase dans le contexte du stockage de chaleur. Pour cela, plusieurs actions ont été mises en œuvre :

• Réalisation d’un bâti expérimental adapté,
• Mise en place des branchements hydrauliques nécessaires pour simuler un fonctionnement réel,
• Conduite d’expériences comparatives sur un ballon d’eau chaude, en analysant les écarts de performance thermique avec et sans l’ajout de MCP.

Ce travail avait pour but de mieux comprendre le comportement thermique de ces matériaux et d’en tirer des conclusions sur leur potentiel dans des systèmes de chauffage domestiques.

CONCEPTION 3D

Après avoir récupéré le ballon d’eau chaude, nous avons débuté le projet en concevant un modèle de bâti à l’aide de SolidWorks. Avant de passer à la modélisation, nous avons réalisé un relevé des différentes mesures du ballon d’eau chaude, notamment son diamètre, sa hauteur, et l’emplacement de son accroche. Ces dimensions nous ont servi de base pour déterminer les caractéristiques techniques du bâti : longueur et section des barres métalliques, emplacement des fixations, hauteur du socle, et position des roulettes.

À partir de ces mesures, nous avons pu modéliser en 3D l’ensemble des pièces nécessaires à la fabrication du bâti. Cette modélisation nous a permis de visualiser l’assemblage final et d’ajuster les cotes si besoin.

Grâce à cette modélisation, nous avons également généré les plans de fabrication pour chaque élément, ce qui a facilité la découpe et l’assemblage par la suite.

FABRICATION

Une fois la modélisation en CAO terminée et les contraintes définies dans le cahier des charges, nous sommes passés à la réalisation du bâti. Construit à partir de profilés en acier découpés et soudés entre eux, il constitue une structure en forme de cadre conçue pour accueillir le ballon d’eau chaude, tout en prévoyant un dégagement suffisant en bas pour permettre le raccordement hydraulique. L’assemblage a été effectué avec rigueur afin d’assurer la stabilité de l’ensemble et le respect des dimensions définies lors de la conception

Pour ajouter une touche esthétique à notre réalisation, nous avons gravé une plaque en bois à l’aide d’une machine de découpe numérique. Elle comporte le nom du projet et a été fixée directement sur la face avant du bâti. Ce détail simple apporte une finition soignée et personnalisée à l’ensemble.

BILAN

Malheureusement, le délai limité de notre projet ne nous a pas permis d’aller plus loin ni de réaliser les expérimentations prévues sur les MCP, principalement à cause du retard dans la livraison des matériaux commandés. Malgré cet imprévu, cette situation nous a offert l’occasion de tirer plusieurs enseignements précieux, notamment sur la gestion des délais et l’adaptation face aux contraintes. Ces expériences, même incomplètes, ont enrichi notre compréhension globale et nous serviront pour la suite.

Notre défi de fin d’année à Polytech Angers

Notre défi de fin d’année à Polytech Angers

Bonjour à toutes et à tous, 

Nous sommes Timothée Duval, Malo Bersihand et Maxence Briais une jeune équipe d’élèves ingénieurs en deuxième année de PeiP à Polytech Angers. Dans le cadre de notre formation, nous devons réaliser un projet. Le nôtre porte sur un ventilateur à autonomie d’énergie. Vous savez sûrement tous ce qu’est un ventilateur, mais savez-vous ce qui caractérise un ventilateur à autonomie d’énergie ?

Tout d’abord, nous avons tous déjà utilisé un ventilateur électrique. Cependant le défi de notre projet était de créer un ventilateur qui peut avoir la même fonctionnalité que ceux classiques, donc de nous rafraîchir en brassant l’air ambiant. Or, la contrainte majeure de notre projet est que nous devions le faire tourner sans aucune force électrique ni moteur. Grâce à nos compétences acquises durant nos deux années d’études nous étions confiants quant à la réalisation de ce projet, néanmoins il s’est avéré plus difficile que prévu…

  Matériel nécessaire 

• Un axe central en acier percé dans la largeur pour plus de stabilité
• Une base en acier soudée à une plaque à même le sol
• Un roulement mécanique pour réduire les frottements
• Un arbre en impression 3D encastré dans le roulement
• Quatre roulettes pour plus de praticité 
• Des pales de ventilateur (impossible de les imprimer en 3D car trop fragiles)
• Des élastiques 
• Une pièce en impression 3D pour encastrer correctement le roulement dans l’axe central

Nous avons eu l’idée de séparer le mât principal du ventilateur en deux parties (l’axe central et la base)  afin de s’apparenter le plus possible à un ventilateur classique qui possède une taille ajustable.

 Le principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement de notre projet se découpe en 4 principales étapes :

1. On donne une impulsion aux pales manuellement. C’est la transmission de force aux élastiques
2. Les élastiques sont accrochés à la vis principale de l’axe. Le seul élastique qui sera tendu reçoit et transforme cette force en rotation
3. L’élastique suivant suit alors le même schéma. Ce processus se répète grâce au roulement mécanique qui limite les frottements
4. Les pales, en tournant, brassent l’air ambiant, conformément au cahier des charges

Phase de recherche

Après un temps de discussions avec Maxime Kachit, nous sommes parvenus à réaliser un premier plan du projet (feuille ci-dessus). Grâce à ce document, nous avons pu visualiser les différents calculs à réaliser avant de démarrer notre conception du projet. Nous devions trouver les distances entre chaque vis et le centre du ventilateur ainsi que les élastiques à utiliser en fonction de la raideur trouvée. Pour cela, nous avons d’abord réalisé un prototype, fait en grande partie de matériaux trouvés au FabLab, pour trouver les meilleures distances possibles ainsi que les meilleurs élastiques possibles pour faire tourner au maximum les pâles de notre ventilateur. Suite à ces essais, nous avons pu identifier plusieurs problèmes par rapport au projet final que nous voulions réaliser :  

• La structure du ventilateur ne pouvait pas être réalisée en bois car elle serait trop légère et trop fragile par rapport à la force exercée par les pales du ventilateur en rotation
• Les élastiques ne doivent pas être trop grands car sinon le ventilateur ne peut pas tourner de façon optimale
• L’arbre ne doit pas être trop grand sinon ça crée un déséquilibre avec le poids des pâles ou alors il y a des frottements entre les élastiques et le cercle qui contient le point d’attache de tous les élastiques

Réflexion et Résolution

Face aux différents problèmes remarqués sur le prototype, nous avons dû réfléchir à plusieurs solutions et modifications à apporter à notre projet pour le rendu final. Pour la base, nous avons réalisé plusieurs plans :

Le premier était un brouillon pour pouvoir déterminer toutes les dimensions nécessaires. 

Cependant, ce schéma était provisoire car nous avions pour objectif de faire une base plus fine. Néanmoins, pour des raisons d’équilibre nous avons inversé les cotes de l’axe central et de la base.
Après s’être mis d’accord sur la totalité du mât en métal (base + axe central), nous avons conçu les plans afin de pouvoir faire l’assemblage et le débit.

Voici la base en métal soudée sur une plaque du même matériau pour limiter les pertes mécaniques (assemblage). 

Nous avons d’abord réalisé les plans de la base que nous avons envoyés à l’usine collaboratrice de notre projet pour qu’ils puissent la réaliser en métal.

Voici l’axe central en métal qui a été percé dans la largeur pour y insérer la pièce imprimée en 3D qui contient le roulement mécanique (débit).

Nous avons ensuite réalisé l’axe central dans la même entreprise. Grâce à ces deux parties différentes, nous pouvons ajuster la taille du ventilateur selon nos besoins.

Réalisation du projet

Après avoir récupéré la totalité des pièces fabriquées avec l’aide d’Atelier David (entreprise partenaire), nous avons commencé l’assemblage. Nous avons décidé de répartir les tâches au sein du groupe. Une personne s’occupait du perçage de la base pour y fixer les roulettes et de l’axe central pour pouvoir ajuster la taille du ventilateur, tandis qu’une autre s’occupait des impressions 3D (arbre, cache écrou, pièce contenant le roulement mécanique). La dernière personne était chargée de trouver une pièce en bois qui permettrait d’accueillir les vis qui servent de point d’ancrage pour les élastiques. Cette pièce en bois devait exactement s’encastrer dans l’axe central pour limiter les frottements et donc les pertes de force. Après un assemblage de certaines pièces avec la colle pour impression 3D, nous avons passé un coup de peinture final afin de rendre le projet plus esthétique.

Rendu de l’assemblage

Concrétisation du projet

Une fois l’assemblage de notre ventilateur terminé nous avons procédé à différents tests pour voir combien de temps ce dernier pouvait fonctionner. Nous avons donc testé différents élastiques, tailles et élasticités différentes. Nous avons aussi utilisé plusieurs pâles pour voir si une pâle plus ou moins lourde permet une augmentation du temps de rotation. Nous avons donc choisi de prendre une pâle en plastique, qui était plus légère et donc plus rapide. Malheureusement nous avons eu du mal à obtenir une durée de fonctionnement de cinq à dix secondes. Donc nous sommes allés voir Maxime Kachit pour demander des conseils pour durer plus longtemps.

Suite à ses conseils nous avons utilisé un deuxième ventilateur (électrique cette fois-ci) pour pouvoir entraîner le premier qui est notre projet. Et ce fût une réussite ! Nous avons donc pu produire un courant d’air équivalent à deux ventilateurs tout en économisant l’électricité d’une machine. Ce qui est formidable d’un point de vue écologique ! Finalement nous avons donc pu résoudre le problème de trop faible rotation grâce au deuxième ventilateur.

En espérant que vous ayez passé une bonne lecture !

Timothée Duval, Malo Bersihand et Maxence Briais

Bonjour à toutes et à tous !

Avez-vous déjà entendu parler du String Art ?

C’est une technique qui permet de réaliser des dessins à partir de fils tendus et de clous placés sur une planche. En reliant ces clous avec du fil, on forme des lignes droites qui peu à peu dessinent des formes et des courbes.

Notre projet consistait donc à créer une machine capable d’automatiser ce processus. Le but étant de choisir une image numérique et de la transformer en une série de chiffres correspondant aux clous. Nous avons 100 clous sur notre support. Par exemple, pour dessiner un carré nous devions envoyer {0;25;50;75;0} et ainsi, la machine tisse un carré en partant du clou 0, puis en faisant le tour de celui-ci avant d’aller au clou suivant et ainsi de suite, jusqu’à la fin de la séquence.

Conception de la machine

Pour commencer, nous devions trouver un exemple de machine déjà existante. Notre choix s’est porté sur celle-ci :

Nous avions donc à disposition une vidéo explicative ainsi qu’un GitHub avec les différents programmes utilisés, les pièces prêtes à l’impression 3D et les pièces en bois sous format SolidWorks.

Après avoir étudié le système, nous avons donc imprimé en 3D toutes les pièces présentes dans le GitHub et découpé les 3 pièces en bois : le support, le plateau rotatif et le tableau.

Puis nous avons commandé tous les composants nécessaires au bon fonctionnement du système : le moteur pas à pas, le servomoteur, le driver, les différents roulements, du fil… Une fois tous ces éléments en notre possession, nous les avons donc tous assemblés.

Tout ne s’est pas passé comme prévu, nous avons dû modifier certaines pièces comme le tableau et le plateau rotatif dont nous avons divisé la taille par deux car il était beaucoup trop grand pour rentrer dans la machine CNC (capable de découper, d’usiner différents matériaux).

Il y avait aussi un problème avec notre servomoteur qui était différent de celui utilisé par notre exemple de machine, donc la roue dentée fixée sur celui-ci était trop haute pour pouvoir s’emboîter avec la pièce mobile de la machine à tisser. Il a donc fallu la modifier pour qu’elle corresponde à celle-ci.

Une fois l’assemblage fini, il a donc fallu se pencher sur l’électronique.

L’électronique

Nous avions identifié les éléments nécessaires au bon fonctionnement de notre machine, qui étaient :

• moteur pas à pas : moteur qui avance petit à petit, par étape très précises (que l’on appelle des “pas”)
• servomoteur : petit moteur que l’on peut contrôler pour qu’il tourne jusqu’à un certain angle et s’arrête précisément là où on lui dit.
• une carte Arduino : petit circuit électronique que l’on peut programmer pour contrôler des composants.
• un driver pour le moteur pas à pas : il sert à envoyer le bon courant au moteur, au bon moment pour qu’il fasse ses pas correctement, il reçoit des ordres simples de la carte Arduino et les traduit en signaux électriques que le moteur comprend, c’est l’intermédiaire entre la carte Arduino et le moteur.
• une alimentation
• capteur : il sert à compter chaque clou qui passe sous le capteur.
• bouton marche-arrêt

Il fallait donc relier les deux moteurs à des éléments permettant de les faire fonctionner et de les contrôler.

Tout d’abord, nous avons relié le servomoteur à la carte Arduino. Le moteur a trois fils, un pour l’alimentation électrique, un pour la masse et un troisième pour recevoir les ordres de la carte (c’est le fil de signal, qu’on connecte à une des broches de l’Arduino).

Pour le moteur pas à pas, il a fallu lire la fiche technique du moteur pour comprendre à quoi servaient ses quatre fils et ensuite les brancher au driver. Une fois les fils connectés le driver devait être relié à une alimentation externe puis à la carte Arduino grâce à trois broches :

• STEP : dire au moteur de faire un pas.
• DIR : indiquer la direction (avant ou arrière).
• ENABLE : activer ou désactiver le moteur.

Afin de connecter le bouton marche/arrêt, nous avons utilisé trois fils tous branchés sur la carte Arduino. Un est branché à la masse de celle-ci, un autre à l’alimentation (3,3V) et le dernier est relié à une entrée numérique de la carte (une des broches).

Nous avons aussi installé un capteur . Nous l’avons simplement relié à la masse et au 5V de l’alimentation et à une des broches de la carte Arduino.

Une fois tous les composants reliés correctement, il a fallu s’attaquer à la programmation.

Programmation

Afin de pouvoir contrôler les deux moteurs nous avons donc utilisé une carte Arduino UNO que nous avons programmée grâce au logiciel Arduino.

Nous avons commencé par programmer le servomoteur. Il effectue un mouvement très simple mais super important : il fait avancer ou reculer l’aiguille qui guide le fil. Lorsque nous souhaitons passer le fil derrière un clou, il faut que l’aiguille recule derrière le clou puis le plateau se décale légèrement (de 12 pas) puis l’aiguille revient en place devant les clous. Dans notre programme, on indique l’angle exacte qu’il doit prendre. Dans notre cas 10° pour reculer et 150° pour revenir à sa place d’origine.

Le moteur pas à pas, lui fait tourner le plateau sur lequel sont fixés les clous. À chaque étape du tissage, le programme exécute ces consignes :

• 1. Regarder quel clou vient ensuite dans la séquence.
• 2. Choisir s’il est plus rapide de tourner dans le sens horaire ou antihoraire.
• 3. Calculer le nombre de clous à parcourir.
• 4. Commencer le mouvement.
• 5. Compter le nombre de clous passant sous le capteur.
• 6. S’arrêter et passer le fil derrière le clou une fois la position atteinte.
• 7. Recommencer pour le clou suivant.

Ce système permet de former une image avec du fil simplement à partir d’une séquence de numéros.

Le bouton marche/arrêt avait pour but de mettre le programme en pause ou le reprendre. Le programme vérifie donc à tout moment si ce bouton est appuyé ou non. Si c’est le cas, il change l’état d’une variable appelée “paused“, ce qui permet, en fonction de l’état de cette variable, de mettre en pause ou de relancer le programme.

En partant de zéro, nous avons réussi à fabriquer une machine capable de tisser automatiquement une image avec du fil. Elle n’est pas encore parfaite et de nombreux aspects peuvent encore être améliorés mais ce projet nous a permis d’apprendre énormément que ce soit dans la programmation, en électronique ou même en mécanique.

Merci d’avoir pris le temps de nous lire !

Noémie Pelletier et Lisa Pasquier