Simulation de circuits électroniques et de robots programmés en Scratch avec Tinkercad Circuits

J’ai cherché pour mes élèves un logiciel pour simuler des circuits électroniques. Les logiciels gratuits (ou même low-cost) sont rares et souvent décevants (obsolètes, trop complexes, …). Je me suis rendu compte que circuits.io est maintenant intégré à Tinkercad : https://www.tinkercad.com/circuits :
J’ai pris le temps de tester cet outil et je le trouve très intéressant pour mes élèves :
– application web, avec aucune installation donc, qui continue de fonctionner en cas de perte de la connexion Internet,
– permet de créer ou modifier très simplement un circuit,
– permet de simuler très simplement pas mal de fonctions électroniques,
– permet de simuler divers moteurs et d’afficher leur vitesse de rotation,
– permet d’intégrer des multimètres ou des oscilloscopes,
– permet d’interagir avec le circuit et les appareils de mesure pendant la simulation : boutons poussoirs, capteurs, …
– permet d’intégrer une carte Arduino et d’écrire du code en C ou avec des blocs du langage Scratch (un fichier .ino peut être généré) qui est prise en compte dans la simulation de manière assez fiable semble-t-il,
– permet d’utiliser le moniteur série pendant une simulation (pour afficher des variables par exemple),
– permet de partager un projet Tinkecad avec les élèves avec un simple lien, chaque élève pouvant faire ses propres simulations, modifications, …

Cette application à certains défauts cependant :
– impossible d’afficher un schéma électrique sous une forme normalisée,
– la liste de composants reste assez limitée,
– impossible de créer des étiquettes (il faut tirer un tas de fils qui rendent la lecture difficile),
– oscilloscope trop rudimentaire (impossible de voir deux signaux en synchronisme, quasiment aucun réglage, …),
– impossible de paramétrer finement la simulation, de faire une analyse en fréquence, …
– liens de partage valide 14 jours seulement,
– simulation souvent trop lente, …

Je suis en train de créer des activités pour mes élèves avec Tinkercad Circuits, en complément de CoSpaces et de Microsoft MakeCode pour micro:bit.

Éval. Formative 9 : solutions électroniques et informatiques pour piloter le mouvement du châssis de l’extraordinaire voyage.

En cours de rédaction ! Ceci est une copie qui n’est pas mise automatiquement à jour.

Partager des données avec ses élèves

Voici comment est organisé le partage de données avec mes élèves cette année au LP2I. Je précise d’abord que chaque élève doit avoir l’équivalent d’un ordinateur portable, d’une tablette ou d’un smartphone pour travailler sur des documents numériques. Je ne distribue aucun document sous forme papier, sauf les évaluations sommatives (une fois par mois) car le Bac est encore sous forme papier.

Au début de chaque séance mes élèves ouvrent un document Google Docs, que j’ai appelé “Cahier de textes du professeur”, dans lequel ils trouveront les informations que je souhaite partager avec eux : des informations d’ordre générale, des consignes, des liens vers des ressources utiles, le travail à faire à la maison, …
Je donne en début d’année le lien vers ce cahier de textes du professeur.

Voici par exemple celui pour mes élèves de 1ère SI (Sciences de l’Ingénieur) : https://goo.gl/S5yH94

Ils peuvent enregistrer ce lien dans leurs favoris et y accéder simplement à chaque séance tout au long de l’année.
L’avantage de partager un document Google Docs (en .gdoc) c’est que je peux modifier ou compléter ce document pendant une séance avec mes élèves : ils verront les changements en direct sur leur ordinateur.
Ce document est accessible en lecture seulement par mes élèves de même que la plupart des ressources partagées par des liens dans ce cahier de textes. Quand je veux partager une ressource que j’ai créée, je le fais généralement en mettant un lien vers un document de mon dossier Google Drive, partagé en lecture seulement. Je ne partage plus l’ensemble de mon dossier Google Drive (essentiellement pour ne pas donner l’impression d’imposer aux élèves d’avoir un dossier Google Drive).

Là où ça se complique c’est quand je veux voir le travail d’un élève, sous forme numérique, sans que ce document soit visible des autres élèves.

L’année dernière je demandais à chacun de mes élèves de partager un dossier Google Drive avec moi. Cette solution avait des avantages et des inconvénients. Par exemple, si je partageais un document à compléter, chaque élève devait en faire une copie dans son dossier Google Drive. Je pouvais voir en temps réel l’avancement du travail de chaque élève sans que celui-ci n’aie besoin de m’envoyer un lien de partage. Je pouvais regrouper et classer tous les dossiers Google Drive des mes élèves et y accéder directement dans l’explorateur Windows, mais je devais accepter de naviguer dans un grand nombre de dossiers pour suivre le travail de mes élèves. De plus, si je souhaitais modifier un document à compléter par mes élèves, cela n’était plus possible une fois qu’ils avaient fait une copie et commencé à la compléter.

Cette année je ne demande plus à mes élèves de partager un dossier Google Drive avec moi. Le travail à faire est constitué essentiellement d’évaluations formatives partagées sous la forme d’un lien vers un document Google Formulaire (.gform).
Lorsque un élève clique sur le lien d’un tel document, Il voit un questionnaire, avec des explications et des ressources. Il peut répondre directement aux questions sans avoir besoin de créer une copie. Selon les questions, il doit répondre sous différentes formes : cocher des cases, rédiger une réponse, donner un lien vers un document qu’il a créé ou modifié, …
Quand il clique sur “Envoyer”, le professeur peut facilement voir son travail sous différentes formes : réponses de l’élève, tableau avec les réponses de tous les lèves, synthèses de toutes les réponses, … Je n’ai plus besoin de naviguer dans des dossiers. Mon travail et celui de mes élèves sont accessibles depuis le même document Google Formulaire (depuis un simple lien dans mes favoris, ou depuis le fichier .gform correspondant dans mon explorateur Windows).
Les élèves peuvent compléter ou modifier progressivement leurs réponses en cliquant à chaque fois sur “Envoyer”. Mais pour qu’un élève puisse modifier son travail après avoir cliqué sur “Envoyer” il doit enregistrer le lien vers son travail (et le mettre en favori par exemple).
Le professeur aussi peut modifier ou compléter le questionnaire à tout moment. Même si des élèves ont déjà commencé à répondre aux questions, leur document sera mis à jour (sans écraser leurs réponses) simplement en actualisant la page du navigateur : c’est très intéressant pour moi !
Pour donner une correction du questionnaire, je complète le questionnaire comme le ferait un élève, puis je partage mon document sous la forme d’un lien vers un pdf dans le cahier de textes du professeur.

Mes élèves apprécient cette manière de partager des données.
J’utilise encore un peu le partage de dossiers Google Drive, notamment pour les travaux en équipes.
Dans les semaines qui viennent je devrais pouvoir tester une nouvelle solution qui s’appelle Google Suite, qui intègre notamment Google Classroom, qui devient un standard dans de nombreux pays, notamment les Etats Unis. Google Suite donne accès à tous les outils Google avec un contrat spécifique à l’Education : Google s’engage notamment à ne pas utiliser les données personnelles des élèves à des fins commerciales. Pour cette raison, je n’aurai probablement plus le droit d’utiliser Trello avec mes élèves à partir de la rentrée 2018.

N’hésitez pas à laisser des commentaires ou des questions sur l’utilisation de tous ces outils de partage de données avec les élèves.

Voici des copies des dernières Evaluations Formatives (EF) que j’ai partagées avec mes élèves de 1ère SI pour qu’ils les complètent avec Google Formulaire :

EF9 : Electronique
En cours de rédaction ! Ceci est une copie qui n’est pas mise automatiquement à jour.

EF8 : Transmission de mouvements et servomoteurs

Synthèse EF8

EF7 : Projecteurs scènes de spectacle

EF6 : Cinématique imprimante 3D Partie 2

EF5 : Cinématique imprimante 3D Partie 1

EF4 : Chaîne d’énergie Ariane 5 Partie 2

EF3 : Chaîne d’énergie Ariane 5 Partie 1

Vous pouvez tester librement ces documents (ce sont des copies).
Je n’ai pas tester si tout fonctionnait normalement sur ces copies.
Je peux bien-entendu fournir les réponses aux professeurs qui le souhaitent.

L’innovation dans l’enseignement technique

Mis en avant

Suite à des échanges avec mon collègue Eric Assi qui enseigne l’Automatisme dans deux lycées techniques en Côte d’Ivoire, j’ai rédigé ce document sur la difficulté d’innover dans l’enseignement technique, y compris en France.

1. Pourquoi enseigner de manière innovante ?

Innover n’est pas un objectif en soi, c’est une nécessité pour que nos élèves s’adaptent efficacement aux évolutions profondes de notre société. On peut regretter l’obsolescence des programmes officiels, mais je pense que le Bac n’est pas non plus un objectif en soi. Un Bac général ou technologique n’est pas une formation professionnalisante. Nos activités pédagogiques doivent surtout permettre à nos élèves d’acquérir des méthodes de travail et une capacité de travail pour qu’ils continuent à apprendre efficacement tout au long de leur vie et qu’ils puissent ainsi d’adapter à leur vie future.

2. Comment innover avec des programmes obsolescents ?

Changer les programmes n’est pas forcément la priorité. Je ne pense pas non plus qu’il faille demander aux enseignants de faire des activités innovantes en plus du programme. Il faut faire le programme en permettant aux élèves d’apprendre autrement. L’expérience montre qu’il n’est pas très efficace de demander aux élèves de seulement recopier un cours puis de faire des exercices d’application. Certains essaient d’introduire des activités expérimentales pour illustrer le cours mais restent dans une démarche essentiellement déductive : l’élève applique à des cas particuliers des modèles de comportement introduits dans le cas général.

3. Innover d’abord en introduisant une démarche inductive

L’expérience montre qu’il est plus efficace d’introduire des activités pédagogiques avec une démarche inductive. L’élève doit analyser des exemples de systèmes réels avec un besoin et des contraintes réelles clairement identifiés. Il faut partir d’un système conçu par des ingénieurs, pas un dispositif imaginé par le professeur. L’analyse de solutions techniques réelles de manière contextualisée donne du sens à la démarche d’investigation. L’élève comprend l’intérêt d’une solution technique, l’importance d’identifier les paramètres qui ont une influence sur le niveau de performance de la solution technique choisie dans ce cas réel, la nécessité de modéliser pour optimiser le choix des paramètres de conception, … Les cours sur l’algèbre de Boole ou la cinématique ne sont alors plus que des outils d’analyse ou de modélisation qui sont introduits progressivement et partiellement en fonction des besoins de l’élève (et non pas en fonction d’une progression dogmatique dans laquelle un chapitre doit être terminé avant d’en commencer un nouveau). Les logiciels de CAO ne sont que des versions modernes de ces outils.

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Le nouvel atelier Impression 3D du Futuroscope en partenariat avec le LP2I

Mis en avant

1. L’atelier Impression 3D en quelques mots (brochure 2018)

A la découverte de l’impression 3D !

A partir de l’attraction L’Extraordinaire Voyage, conception, simulation et fabrication d’un dispositif expérimental pour mieux comprendre certaines solutions techniques (transmission de mouvement, programme de commande).

Outils utilisés : logiciels gratuits de modélisation 3D et de simulation (CoSpaces et Onshape), imprimante 3D.

Séances adaptées pour les classes du cycle 3 à la Terminale.

Durée : 1 h par groupe de 25 personnes maximum.

Tarif par personne : 4,50 €. Sur réservation uniquement.

En partenariat avec : Lycée Pilote Innovant International

Imprimante 3D Hephestos 2 de BQ, utilisée dans le nouvel atelier du Futuroscope (source : BQ)

2. Thème de l’atelier

Le thème retenu pour cet atelier sera celui de la nouvelle attraction “L’extraordinaire voyage” :

Les mouvements transmis à la plate-forme de cette attraction du Futuroscope contribuent à rendre extraordinaire le film projeté (Source : Parc du Futuroscope)

Dossier de presse (pdf)

Vidéo de présentation de l’attraction sur le site du Futuroscope (20s)

Vidéo visite de l’attraction & backstages (4min58)

Vidéo making of chapitre 3 (2min52)

Vidéo 1 du constructeur DynamicAttractions (2min53)

Vidéo 2 du constructeur DynamicAttractions (3min21)

Autres vidéos :

Vidéo de parcspassion.org (13min43)

Vidéo les coulisses du Futuroscope par Power 128 (12min02)

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CoSpaces : un nouveau logiciel de modélisation et de simulation avec Blockly au collège et au lycée

Lien vers le tutoriel sur CoSpaces, sur lequel je suis en train de travailler :
https://drive.google.com/open?id=0B-rRjoDMbM0iRUZVak5YWjFvVHc

J’ai découvert début février 2017 un nouvel outil numérique très prometteur pour faire avec des élèves de 13 à 18 ans de la modélisation et de la simulation du comportement d’un système : CoSpaces.

Je travaille beaucoup depuis pour analyser le potentiel pédagogique de ce nouvel outil, échanger au niveau international avec des enseignants utilisateurs de CoSpaces, et échanger avec la société Delightex qui développe actuellement ce logiciel pédagogique.
CoSpaces est une application multi plate-forme, actuellement en version beta gratuite. La version éducation devrait être disponible à partir du mois de juin 2017 et sera payante. Je suis d’ores et déjà convaincu que cet outil pourrait satisfaire une grande partie de nos besoins pédagogiques en matière de simulation du comportement d’un système pour des élèves de 13 à 18 ans (au moins) en complément de nos outils actuels.

1) Logiciels de modélisation et de simulation utilisés actuellement

– Pour les fonctions mécaniques, c’est surtout SolidWorks qui est utilisé pour l’enseignement en France (pour des élèves de 11 à 18 ans). Ce logiciel permet de modéliser et simuler des mécanismes complexes : modélisation 3D (avec une qualité professionnelle), cinématique, résistance des matériaux, exportation pour l’impression 3D, …

OnShape (https://www.onshape.com) est une alternative intéressante car gratuite pour l’éducation et plus simple pour la cinématique.

Ces logiciels ne sont pas toujours très simples à utiliser au niveau collège.

BlocksCAD (https://www.blockscad3d.com/editor) permet de modéliser en 3D avec Blockly dès 10 ans : CoSpaces s’en inspire un peu (peut-être encore plus dans les prochaines versions).

– Pour modéliser le comportement de fonctions électroniques comme une carte Arduino associées à des capteurs et des interfaces diverses (interfaces de dialogues, interfaces de communication, interfaces de puissance), nous avons des logiciels basés sur Blockly, devenu le standard actuel, tels que mBlock, Blockly Arduino, … Ces logiciels sont gratuits mais ils ne permettent malheureusement pas la simulation du comportement d’un système (au mieux on peut voir l’évolution temporelle de l’exécution du programme et les entrées/sortie activées).

– Des logiciels comme Scratch, basé aussi sur Blockly, permettent de simuler le comportement d’un système simple. Cela a contribué au succès mondial de Scratch, devenu une référence, mais les possibilités restent très limitées en matière de simulation.
Exemples de simulation d’un portail ou d’un éclairage automatique (formation ac-limoges oct. 2016) : http://pedagogie.ac-limoges.fr/techno/spip.php?article241
Les objectifs correspondaient ici à la programmation, mais on pourrait envisager un travail plus orienté sur la modélisation et la simulation du comportement d’un système.

– Des logiciels comme SinusPhy, FlowCode, ou MatLab permettent de modéliser et simuler le comportement d’un système si on les associent à d’autres logiciels comme Méca 3D. La modélisation et la simulation avec ces outils sont assez complexes avec des approchent très spécifiques. Leur utilisation est difficile même pour des lycéens.

D’autres logiciels plus spécifiques existent comme Algodoo ou énergie 3D, mais ils sont souvent limités à des usages particuliers.

 

2) Modélisation et simulation d’un système avec CoSpaces

CoSpaces ressemble à Scratch dans son principe. Il est utilisable à partir de 10ans. Il devrait permettre de modéliser et simuler le comportement d’un système, que ce soit sa cinématique, sa chaîne d’information, l’interaction avec son environnement, l’interaction avec un utilisateur, … Dans CoSpaces, la modélisation se fait à partir de bibliothèques d’objets 3D, mais on pourra prochainement importer des objets 3D issus d’un modeleur 3D quelconque. La modélisation du comportement des objets 3D (cinématique, interactions, …) se fait avec Blockly intégré à CoSpaces (depuis janvier 2017), comme dans Scratch. La simulation du comportement se fait en 3D temps réel, de manière interactive. Elle est même compatible avec les casques de réalité virtuelle (technologie en plein essor).

Voici la première simulation que j’ai faite en découvrant CoSpaces :

Décollage et atterrissage d’une fusée : https://cospac.es/W8GR

Capture vidéo d’un exemple très simple réalisé avec Blockly sur CoSpaces (source : LP2I)

 

3) Développements actuels de CoSpaces par Delightex

La société Delightex est une startup allemande d’une trentaine de personne. Elle est très intéressée par la collaboration avec les enseignants pour prendre en compte leurs besoins et leurs contraintes. J’échange très régulièrement des informations avec différentes personnes de Delightex, y compris sur les développements en cours :
. Traduction de CoSpaces en français et en chinois avec l’aide des élèves du LP2I (pour une prochaine version).
. Ajout de nouveaux blocs pour Blockly dans CoSpaces (fonctions avec paramètres, possibilité de créer de nouveaux blocs définis par l’utilisateur en JavaScript directement dans Blockly, utilisation de l’audio, …).
. Partages paramétrables et automatisés des modélisations entre l’enseignant et ses élèves.
. Intégration d’un moteur physique (pour gérer la cinématique et les aspects physiques comme dans les jeux vidéos),
. Intégration de blocs compatibles Arduino pour pouvoir expérimenter avec un système réel comme avec Blockly Arduino (Un développeur a été embauché pour ce nouveau projet de Delightex et Sébastien Canet, enseignant-formateur à Nantes, développeur de Blockly Arduino, souhaite collaborer).

Exemples utilisant des fonctionnalités en cours de développement :

. Ellipsographe (Mécanisme constitué de pièces simples, avec 3 axes de rotation et 3 axes en translation) : https://cospac.es/bo3e

. Billard (Cinématique avec collisions, gestion du comportement physique, interactivité et audio) : https://cospac.es/go1w

 

4) Premier test de CoSpaces au LP2I

J’ai testé hier (07/03/2017) pour la première fois CoSpaces avec mes élèves de 1ère SI au LP2I : ils ont très bien accueilli ce nouvel outil pédagogique. Un élève a fait ce commentaire après cette première utilisation hier :
“CoSpaces est un logiciel “sans limite” qui peut permettre aux établissements tels que les collèges et les lycées de réaliser des projets innovants. De par son côté “enfantin”, facile, mais aussi grâce à son côté “poussé”, il pourrait être une révolution par rapport aux autres logiciels habituellement utilisés en Technologie et en Sciences de l’Ingénieur. De plus, son approche avec Blocky est convaincante, si on est assisté avec un tutoriel et des consignes précises sur des exemples.”

Je leur avais préparé ce tutoriel sur CoSpaces, sur lequel je suis en train de travailler :
https://drive.google.com/open?id=0B-rRjoDMbM0iRUZVak5YWjFvVHc

Je leur avais donné également ce document avec des questions sur quelques exemples simples (document qui ne me satisfait pas beaucoup pour le moment, car je manquais de temps pour préparer cette première utilisation) :

https://drive.google.com/open?id=0B-rRjoDMbM0iVEdfUlgwYXJUM2s

Je suis prêt à collaborer à l’élaboration de séquences pédagogiques niveau lycée ou collège utilisant CoSpaces.

 

Edit 10/07/17

Quelques exemples de modélisations interactives réalisées avec CoSpaces  sont donnée dans ce tutoriel (à mettre à jour) :
https://drive.google.com/open?i

– Show Laser avec des têtes mobiles : https://cospac.es/WwaT

– Robot sur une table (à compléter par l’élève) : https://cospac.es/GkQ5

Version complétée : https://cospac.es/cQMJ

– Wintergatan marble machine (version simplifiée) : https://cospac.es/XdQJ

– LEDs RGB : https://cospac.es/KagO

– Shoot in the ball : https://cospac.es/4c4R

– Interruption de mouvements : https://cospac.es/U1Ht

– Cinématique (8 scènes) : https://cospac.es/dLIp

– Story telling : https://cospac.es/bZTM

– Menu pop-up : https://cospac.es/qyoF

– Sélection et mélange de couleurs : https://cospac.es/naKv

– Test des mouvements de la caméra : https://cospac.es/alpG

– Demo nouvelle interface graphique : https://cospac.es/2r3V

– Lancé de dé : https://cospac.es/CG7E

– Création de fleurs : https://cospac.es/LCSB

————————————————————————————

– Manège : https://cospac.es/O3yj

– Dialogue (à compléter) : https://cospac.es/kLaC

– Attraction du Futuroscope “Danse avec les robots” : https://cospac.es/q3GU

Pour l’école ouverte au Collège Jean Macé, se connecter à CoSpaces Edu :

https://edu.cospaces.io/#Login

avec les noms suivants :

 

 … Eleve12_JM

Travaux réalisés par les élèves le lundi 10 juillet 2017 :

– Joris D. (6e2) Eleve2_JM : https://cospac.es/XX5f
– Oïhana R. (cm2) Eleve4_JM : https://cospac.es/tZRe
– Lenaick P. (6e1) Eleve5_JM : https://cospac.es/iV4t
– Silvan R. (6e1) Eleve6_JM : https://cospac.es/5NIL
– Rémy M. (5e2) Eleve7_JM : https://cospac.es/lJqq

 

Travaux réalisés par les élèves le mardi 11 juillet 2017 :

Travaux réalisés par les élèves le jeudi 13 juillet 2017 :

Edit 04/08/2017

En attendant qu’une autre solution existe, j’ai créé un compte Edu CoSpaces dans lequel je partage mes principaux espaces (avec des doublons que je ne peux pas supprimer).
Pour accéder à ce compte, vous n’avez pas besoin d’avoir un compte CoSpaces. Cliquez simplement sur ce lien:
Https://edu.cospaces.io/#Login
Si vous avez un compte CoSpaces, vous devez d’abord vous déconnecter.
Ensuite, entrez ceci:
Nom d’utilisateur: lp2i_guest
Mot de passe: lp2i2017
Si vous modifiez un espace ou un code, cliquez sur “recommencer”.
Les commentaires sont bienvenus.

 

Edit 22/08/2017

Ecole ouverte au collège Jean Macé de Châtellerault

Exemples d’animations 3D réalisées avec CoSpaces :

– Manège : https://cospac.es/O3yj

– Dialogue (à compléter) : https://cospac.es/kLaC

– Attraction du Futuroscope “Danse avec les robots” : https://cospac.es/q3GU

– Monoroue : https://cospac.es/2K1U

– Hélicoptère : https://cospac.es/PfEJ

– Feu tricolore : https://cospac.es/13YD

– Piano : https://cospac.es/XHS6

– Airbus A350 : https://cospac.es/Wl1A

– Imprimante 3D : https://cospac.es/ratu

– Test d’une nouvelle interface graphique : https://cospac.es/MuwH

– Décollage fusée : https://cospac.es/GDgT

 

Pour pouvoir créer vos propres animations 3D, se connecter à CoSpaces Edu :

https://edu.cospaces.io/#Login

avec les noms suivants :

 

Eleve2_JM …

 

Travaux réalisés par les élèves le jeudi 24 août 2017 :

Daniel Pers, enseignant en Sciences de l’Ingénieur au LP2I

Imprimante 3D Hephestos 2 de BQ : idéale pour le collège et le lycée

Principaux critères de choix pour l’imprimante 3D du FabLab du LP2I

– Simplicité pour le montage, l’utilisation et l’analyse de la machine dans un collège ou un lycée.
La machine sera non capotée pour permettre de visualiser facilement les différents constituants, y compris en fonctionnement (notamment pour les différents mécanismes).
La machine pourra fonctionner sans être reliée à un ordinateur ou à un réseau Wifi.

– Fiabilité (y compris si ce sont des novices qui utilisent la machine).

– Qualité de la documentation fournie qui doit être adaptée à un usage pédagogique.
Une machine libre de droit permet de disposer en plus de toute la documentation technique pour un usage pédagogique, ainsi que du soutien d’une communauté.

– Plutôt low cost mais avec des performances proches des modèles plus haut de gamme (ce qui n’est pas le cas des modèles ultra low cost).
Le prix catalogue (hors promotions) doit donc être inférieur à 1000 € (avec plusieurs distributeurs en France), mais des modèles à 300 € ne conviennent pas à priori.
Les consommables, notamment les bobines de plastique (PLA), doivent être standards pour permettre un approvisionnement simple et économique.

Imprimante 3D retenue pour le FabLab du LP2I

Le FabLab du LP2I a choisi l’Hephestos 2 de BQ vendue en France par de nombreux fournisseurs dont Technologie Services qui est le leader du matériel pour la technologie au collège. Il la propose à 850,08 € TTC (+ 10 € de frais de livraison) : http://www.technologieservices.fr/fr/a-a1000022753-edc1000003/article/HEPHE2-Imprimante-3D-DiY-BQ-Hephestos2.html.

Quelques ressources sur l’imprimante 3D BQ Hephestos 2

– Site du fabricant :

https://www.bq.com/en/hephestos-2

– Tests d’utilisateurs :

. En français (30 nov 2015, soit un an déjà)

http://premium-forum.fr/viewtopic.php?f=43&t=796

. Vidéo en anglais sous-titrée (en anglais) de Thomas Sanladerer du service éducation de BQ en Allemagne (10 min 55) :

https://youtu.be/j5RdIkFj9w0

. Vidéo en anglais sous-titrée de Richard Horne (10 min 43) :

https://youtu.be/V4iOHszCgW0

– Guide de montage de l’Hephestos 2 (dans notre dossier Google Drive) :

https://drive.google.com/open?id=0B-rRjoDMbM0ibElyY2JrOHVZSkE

– Ressources variées en espagnole sur le site du fabricant présentant l’utilisation pédagogique des produites et logiciels de BQ :

http://diwo.bq.com/product/hephestos-2/

Dont ces vidéos très pédagogiques ajoutées le 16 sept 2016 :

. Vidéo 0 (10 min 31) pour le montage :

https://youtu.be/eTRS5jkjfus

. Vidéo 1 (3 min 08) pour la première utilisation, sous-titrée en anglais :

https://youtu.be/R17XL9AaTdM

. Vidéo 2 (4 min 40) sur la mise en oeuvre de l’imprimante par un débutant au quotidien (très intéressant) sous-titrée en français (la transcription en français est même disponible sous forme de texte : BQ tient compte de nos besoins pédagogiques !) :

https://youtu.be/jo0A4WLzoc4

Quelques extraits très intéressants d’un test de l’Hephestos 2 :

Un des liens précédents correspond à un test de l’Hephestos 2 qui est comparée avec une Prusa 3 et d’autres modèles plus haut de gamme.

– “Un montage très simple et rapide, un fonctionnement parfait sans aucun réglage, ce kit robuste est destiné à une clientèle de professionnels et d’associations qui souhaitent mettre cette imprimante en self-service sans avoir à effectuer une formation préalable aux utilisateurs.

– “Un montage plus simple, une prise en main immédiate, plus aucun réglage, une extrusion plus fiable pour plus de filaments différents.

Mais aussi des assistants au panneau, moins de bruit, une mise en veille, une mécanique plus fiable et plus stable.

– ” … toutes les imprimantes à fusion de fil utilisent le même principe de fonctionnement. Si la différence d’impression … n’est qu’à la marge, il en est de même pour l’Hephestos 2, impossible de savoir quelle imprimante … a produit telle ou telle pièce. Même la vitesse d’impression reste inchangée, quoi qu’en dise les caractéristiques qui ne sont que des chiffres”.

– “Si vous devez choisir une imprimante, attachez-vous aux caractéristiques adaptées à votre usage et payez le juste prix. “

Ce test date d’il y a un an. BQ a encore apporté des améliorations au firmware depuis.

Le LP2I crée un FabLab innovant dans sa classe du futur

En cours de rédaction

Le Lycée Pilote Innovant International a inauguré des nouvelles salles dédiées au projet Futur Classroom Lab (FCL) dans le cadre d’un projet européen d’European Schoolnet. Elles sont progressivement équipées de moyens innovants qui permettent dors et déjà de multiples expérimentations pédagogiques pour faire évoluer les pratiques vers les compétences du 21ième siècle. Par exemple, des chaises à roulettes (fournies par notre partenaire DPC) permettent d’imaginer de nouveaux scénarios pédagogiques où les élèves sont plus mobiles, des murs sont transformés en tableaux blancs géants, un système de visioconférence (offert par notre partenaire Polycom) permet de communiquer partout dans le monde. Cette classe du futur correspond à 200 m² équipés et structurés pour enseigner et apprendre autrement.

Un des espaces de cette FCL est dédié au travail créatif. Il est donc logique d’y implanter un FabLab permettant de concevoir et fabriquer des objets. Sa création est menée par une douzaine d’élèves dans le cadre d’Activités Complémentaires de Formation, encadrée par un enseignant en Sciences de l’Ingénieur. Mais le FabLab du LP2I s’adresse à tous les élèves et tout le personnel du LP2I. Tout le matériel nécessaire est mis à disposition, aussi bien les outils que les composants. Les solutions numériques modernes sont privilégiées : modélisation 3D, impression 3D, programmation de cartes électroniques de type Arduino, …

Le FabLab du LP2I ouvre ses portes une fois par semaine. Des débutants et des personnes plus expérimentées peuvent se rencontrer et faire vivre l’esprit des Makers, du Do It Yourself. C’est un nouvel espace propice à la découverte et à la création collaborative. Il peut aider les élèves à construire leur projet d’orientation dès la seconde.

Une des particularités de ce FabLab est de chercher des solutions techniques et pédagogiques facilement transférables dans la plupart des établissements scolaires, en France ou à l’étranger, en tenant compte de leurs contraintes financières, de leurs besoins pédagogiques, … L’imprimante 3D choisie est un modèle performant mais adapté aux débutants, livrée en kit pour 930 €. Les composants pour les projets sont standards et bon marché. Les logiciels utilisés sont gratuits, ouverts, et libres si possible : Onshape pour la modélisation 3D, Blockly Arduino pour la programmation, …

Un premier projet vient de commencer : concevoir et fabriquer des drones autonomes, à vocation pédagogique, et low cost. Un collège est déjà intéressé par ce projet, ainsi que deux FabLabs de Côte d’Ivoire.

Le Parc du Futuroscope est intéressé aussi pour renouveler son offre pédagogique en partenariat avec le FabLab du LP2I.

Onshape un logiciel professionnel de modélisation 3D innovant et gratuit pour un usage pédagogique

http://www.fabbaloo.com/blog/2015/9/24/onshape-receives-usd80m-fuel-for-massive-growth

Sommaire

  1. Objectifs de cet article
  2. Pourquoi Onshape va probablement percer dans l’éducation
  3. Onshape est un logiciel encore jeune mais innovant
  4. Une application web qui utilise le cloud de manière innovante
  5. Pourquoi les utilisateurs de SolidWorks peuvent facilement passer à Onshape
  6. Onshape propose énormément d’aide … mais en anglais pour le moment
  7. Comment commencer à utiliser Onshape
    7.1) Créer un compte compte Education sur Onshape
    7.2) Premières modélisations avec Onshape : des pièces d’un jeu de construction à vocation pédagogique.
    7.3) Modélisation avec Onshape d’une barre avec des trous de fixation par vis
    7.4) Modélisation avec Onshape d’une barre utilisable pour simuler, imprimer et assembler (sans vis) un mécanisme articulé

 

1) Objectifs de cet article

Je commence à utiliser Onshape depuis juillet 2016 et je lui trouve de plus en plus d’atouts. Je pense qu’Onshape devrait me permettre de mener plus efficacement avec mes élèves des activités autour de la modélisation de mécanismes.

Je rédige cet article pour partager mon travail et permettre aux enseignants de découvrir Onshape, identifier ses principaux avantages et inconvénients, commencer à l’utiliser avec un tutoriel en français, tester des utilisations pédagogiques plus approfondies en lien avec une imprimante 3D et le logiciel de simulation SimScale notamment, …
Je complète (et corrige) progressivement cet article. J’en profite pour lancer un appel à tous ceux qui utilisent déjà Onshape ou qui veulent essayer Onshape pour que nous partagions notre expérienceN’hésitez pas à me transmettre vos remarques, vos suggestions, les difficultés rencontrées avec vos élèves, …

Vous pouvez laisser un commentaire (à la fin de cet article) ou me contacter en privé à l’adresse suivante :
daniel.pers@ac-poitiers.fr

 

2) Pourquoi Onshape va probablement percer dans l’éducation

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Espace de travail d’Onshape, en version PC ici, affichée sur 2 fenêtres. Amortisseur de vélo issu d’un tutoriel d’Onshape (Source : LP2I)

Onshape est un nouveau logiciel professionnel de modélisation 3D qui intéresse rapidement de plus en plus de monde.
Onshape est commercialisé depuis décembre 2015 seulement. Il a pour ambition de concurrencer directement les leaders du marché de la CAO 3D professionnelle tels que SolidWorks, AutoCAD, AutoDesk Inventor, AutoDesk Fusion 360, … Son mode de commercialisation est original : 100 $ par mois pour une utilisation professionnelle. Cela intéresse beaucoup d’entreprises pour qui l’achat de licences représente un coût difficile à supporter économiquement, surtout quand il faut racheter une nouvelle licence pour bénéficier des dernières améliorations du logiciel (y compris la correction de bugs).

Il y a beaucoup de monde sur le marché de la CAO 3D. SolidWorks occupe 22 % de ce marché en 2015. Onshape veut sa part du gâteau ! (Source : quora.com)

Le nombre de requêtes envoyées par les utilisateurs au service support d’Onshape progresse rapidement depuis décembre 2015, date à laquelle a débuté sa commercialisation. Cela montre qu’Onshape est de plus en plus utilisé. (Source : close2circle.com/es-onshape-el-futuro-del-cad-confirmacion-no1).

Onshape est une startup exceptionnelle déjà valorisée à plus de 800 millions de dollars (d’après le Boston Business Journal). Les spécialistes lui prédisent un grand succès commercial.

Mais Onshape intéresse aussi beaucoup tous ceux qui n’en font pas un usage professionnel comme les établissements scolaires, les FabLabs, … car Onshape est gratuit pour un usage pédagogique, sans aucune limitation ! Pour la modélisation 3D de mécanismes, les établissements scolaires utilisent aujourd’hui majoritairement SolidWorks. Ils ont de moins en moins les moyens de renouveler leur licence. Les budgets sont de plus en plus contraints, que ce soit les budgets venant de la Région, du Département, de la taxe d’apprentissage, … Pour notre lycée, le renouvellement de notre licence SolidWorks nous a coûté environ 2000 € pour une licence valable 3 ans seulement. Cela représente un lourd investissement, comparé par exemple aux 1000 € environ investis dans notre imprimante 3D (utilisable au moins 3 ans).

Les contraintes budgétaires pousseront de plus en plus d’établissements scolaires à choisir des logiciels gratuits (Source : Fotalia)

 

Bien entendu, Onshape espère que ces licences gratuites pour un usage non professionnel, lui permettra de gagner des parts de marché dans les années avenir. Onshape va même plus loin : il investit dans l’usage pédagogique de son logiciel en embauchant une équipe dédié. Cela lui coûte moins cher que faire de la publicité, cela permet d’augmenter très rapidement la communauté des utilisateurs, …

Le modèle économique d’Onshape attire aussi de nombreux partenaires qui proposent des applications compatibles avec Onshape. Je regrette pour le moment que la plupart de ces partenaires ne proposent pas encore de licence pour l’éducation.

Pour la simulation avec Onshape, SimScale semble être la solution la plus intéressante : simulation mécanique (résistance des matériaux), simulation mécanique des fuides (aérodynamisme …), simulation thermique, le tout avec une licence gratuite pour l’éducation (SimScale est un logiciel open-source).

Simulation des contraintes mécaniques dans un mousqueton grâce au logiciel SimScale à partir d’une modélisation 3D (Source : simscale.com/projects/AnnaFless/dynamic_analysis_of_a_carabiner)

On peut voir l’importance de bien fermer le mousqueton pour optimiser sa résistance (Source : SimScale).

Analyse avec SimScale de la déformation de la pièce en fonction du matériau choisi (Source : www.simscale.com/projects/AnnaFless/dynamic_analysis_of_a_carabiner/ )

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Projet ACF FabLab

Le LP2I a inauguré le 5 juillet 2016 les nouvelles salles entièrement dédiées à son projet Futur Classroom Lab qui permettront de multiples expérimentations pour faire évoluer nos pratiques pédagogiques vers les compétences du 21 ième siècle.
Ces salles sont déjà en partie équipées de moyens innovants. Un des objectifs pour cette année scolaire 2016-2017 est de mettre en place un FabLab dans ces nouveaux locaux. Ce FabLab permettra aux élèves de concevoir et fabriquer des objets avec des moyens de prototypage rapide, notamment une imprimante 3D. La création de ce FabLab sera menée avec l’aide d’élèves motivés par ce projet. Nous espérons que dès la rentrée de septembre 2016, un groupe d’au moins une dizaine d’élèves prendra en main ce projet dans le cadre des ACF (Activités Complémentaires de Formation). Les objectifs envisagés aujourd’hui pour ce projet ACF FabLab sont décrits ci-dessous.

– Définir la démarche de création du FabLab du LP2I
L’objectif est de proposer une démarche utilisable dans la plupart des établissements scolaires, en tenant compte des partenariats spécifiques qui peuvent être développés dans les établissements.

– Définir les moyens nécessaires
Les moyens choisis devront prendre en compte les contraintes fortes que connaissent les collèges et les lycées, notamment sur le plan financier. Il faudra choisir des solutions optimums que nous pourrons conseiller à tous les établissements (collèges et lycées) qui souhaitent se lancer avec un budget très limité. Nous écarterons les solutions ultra low-cost qui peuvent donner des résultats décevants ou être trop complexes à l’usage. Par exemple pour l’achat d’une nouvelle imprimante 3D, nous choisirons le meilleur matériel à moins de 1000 € permettant une utilisation simple et satisfaisante.
Je propose par exemple l’imprimante 3D Hephestos 2 de BQ, vendue en kit pour 850 €, qui peut être assemblée en moins de 5 h par une personne sans compétences particulières.

Imprimante 3D Hephestos 2, livrée en kit pour 850 € (source : les imprimantes3d.fr)

Dans le souci d’innover, du matériel plus innovant devra être envisagé comme ce scanner 3D low-cost (250 €).

– Créer des tutoriels pour faire vivre un FabLab :
. comment assembler l’imprimante 3D achetée en kit,
. comment mettre en oeuvre cette imprimante 3D dans le cadre d’activités pédagogiques,
. comment concevoir des objets constitués de pièces imprimées, conçues avec des logiciels gratuits comme BlocksCAD, ou OnShape,
. comment concevoir des objets motorisés, interactifs, communicants, pilotés par une carte électronique programmable de type Arduino, avec des logiciels libres et gratuits, notamment Blockly Arduino et App Inventor 2.

A chaque fois on prendra en compte les besoins des utilisateurs souhaitant se limiter à une utilisation basique du FabLab (voire une simple activité de découverte en 1 h ou 2 h pour un groupe d’ado.), et ceux souhaitant en faire une utilisation plus avancée avec une progression sur l’année.

– Développer l’aspect international et culturel de ce FabLab :
. développer des échanges et des coopérations avec des établissements étrangers (2 lycées de Côte d’Ivoire sont déjà intéressés par de tels échanges), grâce à Internet mais aussi en développant l’usage de la visioconférence,
. se questionner sur les aspects interculturels, économiques, développement durable, …

Programmation de cartes Arduino dans un FabLab en Côte d’Ivoire (dans les lycées techniques d’Abidjan et de Bouaké) créé par Eric Assi, enseignant (source : facebook.com/FamaLAB.ci/)

 

Les personnes intéressées par ce projet de création d’un FabLab au LP2I ne doivent pas hésiter à laisser un commentaire.

Daniel Pers, enseignant en Sciences de l’Ingénieur au LP2I

Robotique et programmation au LP2I

J’ai participé à une réunion sur le développement d’une formation pour les enseignants sur le thème de la robotique et de la programmation, sur la plateforme M@gistère de l’Académie de Poitiers.

Cela a été l’occasion pour moi de commencer à faire le point sur mes choix actuels et mes propositions pour l’avenir en ce qui concerne l’enseignement de la robotique et de la programmation. Je précise tout de suite que je suis convaincu que de nombreux choix peuvent être communs pour le niveau collège et le niveau lycée.

Cet article est en cours de rédaction !

1) Présentation de ma situation actuelle

– J’enseigne les Sciences de l’Ingénieur au Lycée Pilote Innovant International de Jaunay-Clan (près de Poitiers).
Je gère depuis 2012 le blog de la SI au LP2I.
– J’ai effectué depuis 3 ans un complément de service en Technologie au collège Jean Macé de Châtellerault. Je n’enseignerai pas au collège l’année prochaine.
Je gère depuis 2013 le blog de la techno au collège Jean Macé.

2) Matériel utilisé pour les activités en robotique et programmation
– Carte électronique programmable

Je travaille avec Arduino depuis 3 ans, aussi bien au lycée qu’au collège.

Je conseille d’utiliser des cartes Arduino qui sont compatibles avec le design de référence actuel, à savoir l’Arduino Leonardo. Il s’agit des cartes Arduino Micro (mon choix), Arduino Roméo (dont le circuit L298 est obsolète), Arduino Yun (dont l’alimentation ne possède pas de régulateur 5V mais qui est très intéressante quand même).

L’arduino Micro utilise le même schéma électrique et les mêmes composants que l’Arduino Léonardo (mais pas la même connectique).

Je conseille d’utiliser cette Arduino Micro avec la carte d’entrée/sortie DFR0012 de DFRobot :
http://www.gotronic.fr/art-shield-e-s-dfr0012-pour-nano-19256.htm
http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/Arduino_Nano_IO_Shield_(SKU:_DFR0012)
http://www.dfrobot.com/index.php?route=product/product&keyword=DFR0012&category_id=0&description=1&model=1&product_id=68

L’ensemble DFR0012 + Arduino Micro remplace avantageusement une Arduino Leonardo avec une autre carte d’entrée/sortie, essentiellement pour des questions de connectique et de modularité, mais aussi de prix.
Il existe aussi une solution low cost pour remplacer la DFR0012 :
http://www.banggood.com/5Pcs-Multi-Function-Funduino-Nano-Shield-Nano-Sensor-Expansion-Board-p-970410.html (attention lot de 5)
La connectique est un peu plus courte : 4 broches de moins (inutiles), mais compatible Arduino Micro.
– Imprimante 3D

J’utilise une Tobeca 2 depuis 2 ans et j’envisage l’achat d’une imprimante 3D de marque BQ (une Hephestos 2 à 850 €, en kit).

Mise à jour du 11/09/2016 : J’ai rédigé ici un article sur notre projet de création d’un FabLab au LP2I.

– Autre matériel utilisé

Article présentant une partie du matériel que j’utilise au lycée et au collège.

 

3) Logiciels utilisés pour les activités en robotique et programmation

– Programmation Arduino
Après deux années d’utilisation d’Ardublock, je suis passé sur Blockly Arduino développé par Sébastien Canet, enseignant en Technologie, et formateur, dans l’académie de Nantes.

Article présentant l’intérêt pour moi du logiciel Blockly Arduino.

– Modélisation 3D

Je cherche depuis 2 ans une alternative à SolidWorks. J’ai choisi cette année ces deux logiciels :
. BlocksCAD
Il s’agit d’un logiciel conçu pour faire de la modélisation en 3D avec des enfants, avec le principe du logiciel Scratch.
C’est une application web libre et gratuite, traduite en français, basée sur blockly et OpenSCAD.
J’ai déjà écrit un premier article sur BlocksCAD.

. Onshape
C’est un nouveau logiciel professionnel de CAO 3D, sorti en décembre dernier qui a pour objectif de concurrencer directement SolidWorks avec une approche originale et innovante. Il est compatible en import et en export avec de nombreux logiciels dont SolidWorks. C’est une application Web dont l’usage est gratuit pour un usage pédagogique, sans aucune limitation. Des applications multi-plateforme existent pour tablettes et smartphones (y compris pour éditer des modèles 3D). Onshape me semble complémentaire de BlocksCAD pour un FabLab équipé d’une imprimante 3D, que ce soit au lycée ou au collège.
Je suis en train de découvrir Onshape. Je souhaite écrire prochainement un premier article sur Onshape pour faire connaitre ce logiciel qui marquera probablement un tournant dans la CAO 3D, notamment dans l’enseignement et dans les FabLabs où les moyens manquent pour acheter des licences ou des ordinateurs performants.
Lien vers l’application web Onshape.
Lien vers l’application Onshape pour Androïd.

Mise à jour du 11/09/2016 : j’ai rédigé ici un nouvel article sur Onshape.

 

4) Propositions pour le choix des moyens à utiliser pour enseigner la robotique et  la programmation au collège et au lycée
– Privilégier le matériel et les logiciels open source.
– Privilégier le matériel et les logiciels compatibles Arduino qui est devenu un standard de fait.
– Privilégier la carte Arduino Leonardo et ses dérivés (l’Arduino Micro notamment) qui correspond au design de référence actuellement. L’Arduino Uno est obsolescente (et n’utilise pas un câble USB micro standard).
– Privilégier les logiciels de programmation graphiques, avec une syntaxe proche de Scratch, devenu un standard de fait. La programmation en langage C est hors programme, aussi bien au collège qu’au lycée pour la filière S.
– Privilégier les logiciels de programmation permettant aux enseignants (directement ou avec l’aide d’autres enseignants) de créer leurs propres blocs sans utiliser des outils logiciels complexes, et sans avoir à passer par une entreprise marchande. ce n’est malheureusement pas le cas d’Ardublock.

– Privilégier une utilisation de l’imprimante 3D comme moyen de prototypage rapide permettant de valider des solutions techniques de manière authentique, avec de la fabrication de pièces ayant un véritable rôle dans la chaîne d’information ou la chaîne d’énergie du système (par exemple des pièces permettant de transmettre un mouvement).

– Privilégier des supports low cost utilisables dans les établissements disposant de peu de moyens.

– Privilégier les supports motivants pour les élèves.

 

5) Proposition de parcours de formation en robotique et programmation au collège et au lycée

5.1) Approche fonctionnelle

Chaîne d’information et chaîne d’énergie.

Solutions techniques associées à chaque fonction.

Exemple de support possible : robot aspirateur

Chaines fonctionnelles

Schéma fonctionnel partiel d’un robot aspirateur : il représente des flux d’informations (en vert ici) et des flux d’énergie (en rouge ici). Source : LP2I

Document présentant quelques rappels sur la chaîne d’information et la chaîne d’énergie d’un robot aspirateur :

Chaine d’énergie et chaine d’information 120616

 

5.2) Solutions techniques pour acquérir des informations et générer des commandes pour la chaîne d’énergie

– Cas d’un capteur de type Tout Ou Rien

Exemple = capteur de collision.

– Cas d’un capteur analogique

Exemple = capteur de vide qui permet d’acquérir la distance entre le robot et le sol.

– Démarche expérimentale

Moyens matériels nécessaires = carte Arduino + câble USB + capteur de type tout ou rien (un simple contact suffit, sinon on peut simuler avec le clavier du PC).

Moyens logiciels = application web Blockly Arduino.

Interface de dialogue = écran du PC

– Ressources documentaires

A compléter

 

5.3) Solutions techniques pour alimenter la chaîne d’énergie et piloter des actionneurs

– Cas d’un servomoteur

C’est une solution simple qui intègre un moteur à courant continu, un réducteur (qui permet de réduire la vitesse de rotation et d’augmenter le couple), une interface de puissance, un capteur de position qui permet de commander un servomoteur directement en position. La rotation est généralement limitée à environ 180°.

Il existe aussi des servomoteurs commandés en vitesse appelés servomoteurs à rotation continue.

Un servomoteur peut être directement commandé par une carte Arduino. Sa tension nominale d’alimentation est généralement de 5V ce qui en simplifie la mise en oeuvre avec une carte Arduino.

. Approche expérimentale

Matériel nécessaire : une carte Arduino + un câble USB + un petit servomoteur low-cost type SG90 par exemple.

– Cas d’un moteur à courant continu avec une interface de puissance permettant de contrôler le sens de rotation et la vitesse de rotation.

. Approche expérimentale

Matériel nécessaire : une carte Arduino + un câble USB + une interface de puissance moteur standard + un petit motoréducteur basse tension (fonctionnant sous 5V pour éviter une deuxième alimentation en plus de l’USB).

 

5.4) Concevoir des pièces mécaniques pour transmettre un mouvement issu d’un actionneur

– Utilisation de BlocksCAD et de OnShape

Mise à jour du 11/09/2016 : j’ai rédigé ici un nouvel article sur Onshape.

5.5) Fabriquer rapidement le prototype d’un mécanisme pour valider une solution

– Utilisation d’une imprimante 3D

Article en cours de rédaction !

Utilisation de solénoïdes et d’un capteur sonore pour animer des aimants avec Blockly Arduino

L’objectif de cet article est de montrer les tests que j’ai réalisés pour essayer d’animer une chaînette avec deux solénoïdes.
La chaînette est constituée de billes aimantées en néodyme de 3 mm achetées chez Banggood (6,50 € les 216 billes).

Billes aimantées en néodyme. Elles se mettent très facilement sous la forme d’une longue chaînette de 65 cm de longueur. Ces billes sont vendues 5,40 chez Banngood (source : banggood.com)

Les solénoïdes ont été achetés chez Bangood (3,40 € chacun).

Solénoïde vendu 3,40 € chez Banggood (source banggood.com)

Après quelques essais rapides, il semble que ces solénoïdes peuvent interagir de manière assez efficace avec la chaînette en néodyme en plaçant les 2 solénoïdes sous la chaînette pendue verticalement (un seul solénoïde peut éventuellement suffire).
L’interaction est suffisante même avec une tension d’alimentation de 5V seulement. J’ai en effet limité la tension d’alimentation à 5 V car avec la tension de 12 V spécifiées pour ces solénoïdes ils chauffent beaucoup. En plus le courant pour 2 solénoïdes est nettement inférieur au 500 mA maximum fourni par l’alimentation en USB d’une carte Arduino.
Pour contrôler l’alimentation des solénoïdes, j’ai utilisé une interface de puissance TB6612FNG achetée 2,80 € chez Bangood.


Pour mon test, je me suis contenté de contrôler 2 états pour chaque solénoïde : alimentation dans le sens + ou alimentation dans le sens – (+5V ou -5V). J’ai choisi d’alimenter les deux solénoïdes en même temps avec des tensions opposées.
J’ai choisi de contrôler l’état des solénoïdes à partir d’un capteur sonore. J’ai utilisé le capteur sonore de chez Grove à 6,50 € chez Gotronic.

capteur sonore de chez Grove à 6,50 € chez Gotronic. Il possède un gain réglable par potentiomètre et fournit une tension analogique redressée image du noveau sonore (source : gotronic.fr)

Dans mon programme (voir ci-dessous) dès que le niveau sonore dépasse un seuil je change d’état. J’ai ajouté un hystérésis et des temporisations pour stabiliser un peu le fonctionnement. Le contrôle à partir d’une musique n’est pas simple : inertie mécanique, rythme de la musique souvent trop rapide, seuils délicats à régler, …
Je donne le lien vers mon programme de test réalisé avec Blockly Arduino (fichier .xml à ouvrir avec Blockly Arduino).
Lien vers un article présentant le logiciel de programmation Blockly Arduino.

Capture Prog principal interface TB6612FNG + capteur sonore V4

Programme principal réalisé avec Blockly Arduino pour contrôler les deux solénoïdes nommés A et B ici. Ils sont alimentés avec une interface TB6612FNG (2 ponts en H). Le niveau sonore est capté par un capteur sonore Grove (Source : LP2I)

Vidéo d’un essai d’animation d’une chaînette en néodyme à l’aide de 2 solénoïdes contrôlés par une carte Arduino et d’un capteur sonore.
Vidéo réalisée par D. Pers le 02/04/2016.
Musique : SYLVER & JOHN MILES

 

BlocksCAD : un logiciel de CAO pour concevoir rapidement des pièces à imprimer en 3D

Dans le cadre d’une étude de cas ou d’un mini-projet, il peut être utile pour les élèves de Sciences de l’Ingénieur de concevoir et réaliser rapidement des pièces avec une imprimante 3D. Le logiciel BlocksCAD peut être utile dans ce cas.

Aujourd’hui le logiciel SolidWorks est très utilisé au lycée mais pour pour de nombreux élèves, concevoir une pièce avec ce logiciel demande beaucoup de temps si on ne les guide pas de manière très directive. Et comme ce logiciel est payant, il ne peuvent pas poursuivre leur travail de conception en dehors des salles SI.

Logo du logiciel BlocksCAD (source : blockscad.einsteinsworkshop.com)

J’ai découvert récemment le logiciel BlocksCAD qui me semble très intéressant. C’est un logiciel développé par Einstein’s Workshop, un centre de formation pour enfants dans la région de Boston aux Etats Unis. Le développement a été financé sous-licence libre grâce à une campagne de crowdfunding (financement participatif) en 2013 et 2014. BlocksCAD est basé sur Blockly qui est une brique logicielle conçue en 2013 par Google pour permettre le développement de logiciels pédagogiques d’apprentissage de la programmation. Blockly permet de concevoir simplement un logiciel où la conception se fait graphiquement en assemblant des blocs, comme avec Scratch ou AppInventor. Blockly permet de générer du code à partir de cet assemblage de blocs. Ici BlocksCAD génère une modélisation en 3D en utilisant le code du logiciel OpenSCAD qui est un logiciel libre de modélisation en 3D (à partir de scripts). Les modèles créés avec BlocksCAD peuvent être exportés au format OpenSCAD, mais ce n’est pas sa fonction principale. Par défaut BlocksCAD travaille avec des fichiers au format XML et génère un fichier au format STL (STereoLythography) qui est devenu le format le plus courant pour les logiciels d’impression 3D (comme RepetierHost qui est un logiciel libre).

BlocksCad m’a permis de concevoir et fabriquer des mécanismes à usage pédagogiques. Il s’agit de vrais mécanismes entièrement imprimables en 3D, constitués de pièces mobiles en rotation et en translation, avec des liaisons pivots et glissières, avec l’utilisation d’une roue dentée, d’une crémaillère, … avec un entrainement motorisé, …  Mais attention, pour imprimer toutes les pièces d’un petit mécanisme, il faut près de 3h en moyenne. Cela nécessite généralement de l’ordre de 10 m de fil en PLA de 1,75 mm. A raison de 25 € la bobine de 1kg (soit 330 m), cela revient à moins de 1 euro le mécanisme.

Voici trois exemples que j’ai mis au point. Je les ais fabriqués et ils fonctionnent. Je publie ici des images et des vidéos issus des modèles 3D. Des photos et des vidéos des systèmes imprimés seront publiées prochainement.

 

1) Une pièce de base pour la construction de mécanismes : une barre avec des trous et un connecteur intégré à une extrémité

J’ai essayé de faire une conception paramétrique d’une pièce de base constituée d’une barre avec des trous (comme les jeux Mécano) avec un connecteur intégré pour obtenir des liaisons pivot : on peut choisir notamment le nombre de trous (n), la largeur de la pièce (b), la hauteur des deux premiers cylindres constituant les connecteurs (h1 et h2), … J’ai ajouté aussi un trou avec un méplat pour le moteur.

Barre 4 trous V14

Exemple de pièce conçue avec BlocksCAD. Les couleurs ont été ajoutées à des fins pédagogiques (Source : LP2I)

Barre_190416_V19_Top

L’ensemble est facilement paramétrable (Source LP2I)

 

2) Mécanisme bielle-manivelle

A partir de cette pièce de base j’ai conçu et imprimé en 3D un système bielle-manivelle à usage pédagogique. On peut notamment changer la course en connectant la bielle (en rouge) sur deux trous de la manivelle (en bleu). On peut allonger chacune des pièces pour y connecter d’autres pièces.

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Système bielle-manivelle motorisé, conçu avec BlocksCad (Source : LP2I)

Bielle_manivelle_190416_V19_Bot2

Arrière du système bielle-manivelle motorisé, conçu avec BlocksCad. Le moteur peut se fixer sur la partie orange. (Source : LP2I)

Bielle_manivelle_190416_V19_Top

Le même mécanisme avec la pièce rouge rallongée (5 trous au lieu de 3). Il suffit de changer la valeur du nombre de trous pour cette pièce dans la modélisation BlocksCad (Source : LP2I)

Bielle_manivelle_190416_V19_Bot3

On peut aussi allonger la pièce verte en translation pour pouvoir y connecter un autre mécanisme. Il suffit de changer la valeur du nombre de trous pour cette pièce. (Source LP2I)

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Matériel pour enseigner les Sciences de l’Ingénieur

Je rédige actuellement un article de synthèse sur le matériel que j’utilise pour enseigner la Technologie au collège. Le choix de ce matériel s’est fait en tenant compte des contraintes nouvelles pour moi de cet enseignement au collège, mais il s’est aussi fait en prenant en compte mon expérience au lycée (près de vingt an au LP2I) et ma volonté d’essayer d’utiliser les mêmes outils matériels et logiciels au collège et au lycée, quand cela se justifie. Il a été fréquent pour moi de constater qu’un outil trouvé pour un besoin au collège était utilisable au lycée, et réciproquement. J’ai donc décidé de publier ici l’article que j’ai rédigé pour mon blog de la Technologie au collège Jean Macé (à Châtellerault) en essayant de faire les dans les jours qui viennent les modifications et les ajouts liés aux spécificités de l’enseignement des Sciences de l’Ingénieur au lycée.

 

1. Besoins et contraintes

Malgré mon âge (50 ans), cela ne fait que deux ans et demi que j’enseigne la Technologie au collège. J’ai passé beaucoup de temps à chercher et choisir des moyens matériels et logiciels pour permettre à mes élèves de travailler sur les différentes fonctions d’un système pluritechnique, que ce soit au niveau de la chaîne d’information ou de la chaîne d’énergie : capteurs, interfaces de dialogue (boutons, Leds, écrans, …), cartes électroniques pour le traitement programmé de l’information, interfaces de communication (liaisons séries, Bluetooth, …), alimentations (y compris solaires), interfaces de puissance, actionneurs (moteurs, éclairage, …), différents mécanismes (poulies, courroies, engrenages, …), et autres matériels divers (appareils de mesures), …

Exemple simplifié de la chaîne d’information et d’énergie d’un robot aspirateur (Source : Collège Jean Macé)

Les contraintes pour choisir des nouveaux moyens matériels et logiciels sont nombreuses : budget extrêmement réduit, manque de temps pour développer des activités nouvelles, aspects pédagogiques délicats avec des classes hétérogènes, évolution des objectifs avec les nouveaux programmes liés à la réforme, aspects techniques parfois complexes pour le professeur, problèmes d’incompatibilités entre le matériel existant dans l’établissement et le nouveau matériel envisagé, …

L’objectif de cet article est de partager mon expérience personnelle dans cette délicate démarche d’ingénierie pédagogique (comme dirait mon collègue Dominique Bellec).

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Utilisation d’un module audio, le DFPlayer Mini mp3 de DFRobot, avec Blockly Arduino

 

Je poursuis mon travail de création de nouveaux blocs pour Blockly Arduino pour utiliser un module audio mp3, un afficheur graphique OLED I2C, des modules Leds RGB avec liaison série, … Ces blocs seront bientôt disponibles en ligne ici :

http://www.technologiescollege.fr/blockly@rduino/?lang=fr&card=dfrobot_romeo

Je commence par présenter ici mes tests d’un module audio, le DFPlayer Mini mp3 de DFRobot.
Wiki dédié à ce module audio par DFRobot :
http://www.dfrobot.com/wiki/index.php/DFPlayer_Mini_SKU:DFR0299

Module audio DFPlayer disponible chez Gotronic :
http://www.gotronic.fr/art-module-mp3-dfr0299-22404.htm

Ou chez Banggood à un prix très intéressant :
http://www.banggood.com/DFPlayer-Mini-MP3-Player-Module-For-Arduino-p-969191.html
encore plus intéressant par 5 chez Banggood :
http://www.banggood.com/5Pcs-DFPlayer-Mini-MP3-Player-Module-For-Arduino-p-981365.html
3,24 € le module le module audio (à partir de 5 modules), sans frais de port chez Banggood (pub), livré sous 10 jours ouvrés !

Module audio DFPlayer Mini MP3 de DFRobot. Très intéressant pour générer du son à partir d’une carte microSD embarquée et d’une carte Arduino, surtout avec les nouveaux blocs de Blockly Arduino (Source : banggood.com)

Module audio DFPlayer Mini MP3 de DFRobot : un lecteur mp3 basé sur un DSP et un ampli audio mono 3W. (Source : banggood.com)

Ce module audio est vraiment petit et ne nécessite aucun composant externe. On intègre facilement une fonction audio à un robot. (Source : dfrobot.com)

C’est un tout petit module facile à mettre en œuvre. Il nécessite juste 3 ou 4 fils : le 5V, la masse (Gnd), une sortie digitale pour gérer une liaison série (transmission de commandes telles que le numéro du fichier mp3 à lire dans la carte microSD embarquée sur le module), et éventuellement une entrée digitale pour savoir quand le module à fini de lire le fichier mp3.

Avec les nouveaux blocs proposés dans Blockly Arduino le câblage par défaut est le suivant. Connecter la broche Rx du module audio à la broche 11 de la carte Arduino (liaison série logicielle pour envoyer des commandes comme la lecture d’un fichier audio stocké sur la carte micro SD en donnant le numéro du fichier). Connecter la broche Busy du module audio à la broche 12 de la carte Arduino pour éventuellement attendre la fin de la lecture en cours. (Source : dfrobot.com)

Avec les nouveaux blocs proposés dans Blockly Arduino le câblage par défaut est le suivant. Connecter la broche Rx du module audio à la broche 11 de la carte Arduino (liaison série logicielle pour envoyer des commandes comme la lecture d’un fichier audio stocké sur la carte micro SD en donnant le numéro du fichier). Connecter la broche Busy du module audio à la broche 12 de la carte Arduino pour éventuellement attendre la fin de la lecture en cours.

Les fichiers mp3 doivent être enregistrés sur la carte micro SD dans un dossier à la racine nommé “mp3”.
Le nom de chaque fichier mp3 doit commencer par un nombre :
0001 Exemple1.mp3
0002 Exemple2.mp3
Pas d’accent dans le nom des fichiers.

Je teste actuellement les nouveaux blocs que j’ai créés pour Blockly Arduino, notamment ceux pour piloter ce module audio DFPlayer Mini MP3 de DFRobot à partir de la bibliothèque fournie par DFRobot :

Lien pour le téléchargement de la librairie à installer impérativement dans le logiciel Arduino :

Librairie DFPlayer library V2.0.

Exemple de programme de test du module audio MP3 avec les 3 nouveaux blocs de Blockly Arduino :

Exemple de programme de test du module audio MP3 avec les 3 nouveaux blocs de Blockly Arduino (Source : Collège Jean Macé)

Exemple de programme de test du module audio MP3 avec les 3 nouveaux blocs de Blockly Arduino (Source : Collège Jean Macé)

 

Utilisation d’un afficheur OLED 128×64 en I2C avec Blockly Arduino

Je poursuis mon travail de création de nouveaux blocs pour Blockly Arduino pour utiliser un module audio mp3, un afficheur graphique OLED I2C, des modules Leds RGB avec liaison série, … Ces blocs seront bientôt disponibles en ligne ici :

http://www.technologiescollege.fr/blockly@rduino/?lang=fr&card=dfrobot_romeo

Je présente ici mes tests d’un afficheur graphique OLED 128×64 commandé par une liaison série de type I2C.

Je trouve cet afficheur très intéressant car il a un très bon rapport qualité prix chez Banggood (pub) : 5€46 l’afficheur (à partir de 3 achetés), frais de port compris, livré sous 10 jours ouvrés :
http://www.banggood.com/0_96-Inch-4Pin-IIC-I2C-Blue-OLED-Display-Module-For-Arduino-p-969147.html

Cet écran OLED ne fait que 0.914 pouces de diagonale (soit 23 mm) mais sa résolution de 128×64 et son contraste le rende très lisible, de près. Il est simple à mettre en oeuvre car 4 fils suffisent : 5v, Gnd et une liaison série I2C. Il s’intègre facilement comme interface de dialogue avec une carte Arduino. En ajoutant 4 boutons on peut gérer des menus : choix A ou choix B, et suivant ou précédent. (Source : banggood.com)

Ce petit afficheur permet de nombreuses applications que ne permettent pas les afficheurs LCD alphanumériques habituellement utilisés. (source : eevblog.com/forum par linux-works)

Avec cet afficheur on peut facilement afficher 4 lignes de textes avec une police 10. (Source : pinshape.com par fred2088)

Cet afficheur n’a rien à voir avec un simple afficheur LCD alphanumérique. On peut faire beaucoup plus de chose avec et le rendu est bien meilleur.  Il s’intègre facilement comme interface de dialogue avec une carte Arduino, pour afficher des valeurs de capteurs en temps réel par exemple. En ajoutant 4 boutons on peut même gérer des menus : choix A ou choix B avec deux boutons dessous, et suivant ou précédent avec deux boutons sur le côté droit.

Cet afficheur a beaucoup d’avantages : sa petite taille permet de l’intégrer plus facilement sur une petite carte ou un petit boîtier, il ne consomme presque rien (moins de 500 µA contre 50 à 90 mA pour un LCD classique car ici il n’y a pas de rétroéclairage : chaque pixel produit sa lumière avec un bon contraste, donc super pour l’autonomie), on peut afficher 2 à 3 fois plus de textes et des graphiques, il fonctionne très bien avec une liaison série de type I2C (pas d’Entrées/Sorties utilisées), l’interface est très rapide (400 kHz), …

Cet afficheur est à base de SSD1306 standard. J’ai donc utilisé la librairie u8glib pour Arduino disponible ici :

https://github.com/olikraus/u8glib

Voici un premier programme de test réalisé avec cet afficheur et quelques uns des nouveaux blocs que j’ai créé pour Blockly Arduino :

Programme de test de l'afficheur OLED avec Blockly Arduino (Source : Collège Jean Macé)

Programme de test de l’afficheur OLED avec Blockly Arduino (Source : Collège Jean Macé)

A suivre (en cours de rédaction) !

 

Utilisation de modules Led RGB WS2812B avec Blockly Arduino

Je poursuis mon travail de création de nouveaux blocs pour Blockly Arduino pour utiliser un module audio mp3, un afficheur graphique OLED I2C, des modules Leds RGB avec liaison série, … Ces blocs seront bientôt disponibles en ligne ici :

http://www.technologiescollege.fr/blockly@rduino/?lang=fr&card=dfrobot_romeo

Je présente ici mes tests du module Led RGB WS2812B disponible à un prix très intéressant :
0,26 € la Led RGB (à partir de 3 lots de 10), sans frais de port chez Banggood (pub), livré sous 10 jours ouvrés !

http://www.banggood.com/10Pcs-DC-5V-3MM-x-10MM-WS2812B-SMD-LED-Board-Built-in-IC-WS2812-p-958213.html

Module Led RGB WS2812B. Puissance max = 0,3W environ (3×18 mA max sous 5V). Taille réelle = 10 mm. (Source : ebay.fr/itm)

Côté soudure du module Led RGB WS2812B. Le connecter sur la gauche à une carte Arduino avec 3 fils : 5V, Gnd et une sortie digitale pour envoyer les données en série (couleur sous forme de 3×8 bits). A gauche on peut facilement relier le module à d’autres modules pour transmettre l’alimentation et la liaison série. La couleur de chaque module peut être pilotée de manière indépendante en envoyant le numéro du module par la liaison série. (Source : ebay.fr/itm)

C’est un petit module très facile à mettre en œuvre. Il nécessite juste 3 fils, comme d’habitude : le 5V, la masse (Gnd), et une sortie digitale pour gérer une liaison série (transmission de la couleur sous forme de 3×8 bits pour les coordonnées RGB). Le courant d’alimentation des Leds est régulé à 3×18 mA maxi par chaque module RGB. On peut très facilement chaîner des modules en conservant la possibilité d’alimenter et de piloter chaque module de manière indépendante à partir des 3 fils connectés au premier module. Avec juste 5 modules chaînés, l’effet wouah est garanti auprès des élèves. Il est à noté que Banggood livre généralement ces modules sous forme de 10 modules à dégrapper. On obtient très facilement deux bandes de 5 avec les sorties en face des entrée (ce qui n’est pas le cas sur la photo sur leur site).

Les modules sont livrés sous forme de grappes facilement dégrappables. Généralement les sorties sont orientées face aux entrées, ce qui n’ets pas le cas sur cette image. (Source : banggood.com)

Je teste actuellement les nouveaux blocs que j’ai créés pour Blockly Arduino, notamment deux nouveaux blocs pour piloter ces modules Led RGB à partir de la bibliothèque fournie par Adafruit qu’il faut installer au préalable dans le logiciel Arduino :

https://www.adafruit.com/products/1655

Extrait d'un programme de test de deux nouveaux blocs pour piloter ces modules Led RGB WS2812B (Source : Collège Jean macé)

Extrait d’un programme de test de deux nouveaux blocs pour piloter ces modules Led RGB WS2812B (Source : Collège Jean macé)

A suivre (en cours de rédaction) !

Blockly Arduino : l’esprit d’Ardublock, sans ses inconvénients !

Mise à jour du 07/09/2016

Cet article date d’il y a huit mois déjà. Il a été vu près de 6 000 fois déjà !
Depuis, Blockly Arduino a bien évolué, grâce notamment au travail remarquable de Sébastien Canet. Même cet été, il n’a pas compté ses heures pour que nous puissions commencer cette année scolaire avec un outil adapté à nos besoins. Il a mis en ligne la version 2.1 le 31/08/2016. Parmi les nouveautés, il y a la possibilité d’uploader en local le programme généré par Blockly Arduino. Le plugin Codebender n’est plus nécessaire.

Pour cette année scolaire 2016/2017 j’ai pour objectif de créer des tutoriels et des exemples utilisables en classe, que je ne manquerai pas de publier dans ce blog.
Je remercie d’avance tous ceux qui accepterons de partager leur travail sur Blockly Arduino pour aider tous ceux qui cherchent de l’aide pour utiliser cet outil. Sans le partage, Blockly Arduino n’existerait pas.
Vous pouvez me contacter à l’adresse suivante :
daniel.pers@ac-poitiers.fr

L’article qui suit n’a pas encore été mis à jour pour tenir compte des évolutions de Blockly Arduino. Merci de votre compréhension.

 

1. Une nouvelle interface graphique développée par Google

Le MIT et Google ont développé Scratch et AppInventor qui ont révolutionné l’enseignement des bases de la programmation. Ces logiciels étaient basés initialement sur une interface graphique très novatrice appelée Openblocs où on assemble des blocs pour générer du code. Openblocs est une application Java qui peut poser problème. Elle est utilisé aussi par Ardublock.

Google a ensuite développé Blockly, sorti en 2013, qui est un outil logiciel avec là encore une interface graphique pour programmer à partir de blocs et générer automatiquement du code. Blockly a été conçu pour être facilement intégrable à des logiciels pédagogiques de programmation graphique. Blockly est aussi conçu pour pouvoir être très configurable et s’adapter aux besoins pédagogiques : on peut facilement créer ses propres blocs, et définir le code qui doit être généré. Blockly est en javascript, il peut donc facilement être intégré à une application web multiplate-forme comme AppInventor 2 (en 2013).

Blockly est libre et est à l’origine aujourd’hui de nombreux logiciels de programmation graphique. Blockly est intéressant pour l’enseignement de l’algorithmie en Mathématiques conformément aux nouveaux programmes du collège comme le montre Patrick Raffinat dans son article : http://revue.sesamath.net/spip.php?article811

Pour programmer des cartes électroniques Arduino, j’utilise Ardublock depuis 2013 car c’est le logiciel qui correspondait le mieux à mes besoins en Technologie au collège mais aussi au lycée en Sciences de l’Ingénieur. Malheureusement Ardublock intègre Openblocs et non Blockly.

 

2. Intégration de Blocly avec Arduino par des enseignants

Parmi les nombreuses applications pédagogiques de Blockly, il y a Blockly Arduino développé depuis 2014 par Sébastien Canet, professeur formateur de Technologie de l’académie de Nantes. Blockly Arduino permet donc de programmer graphiquement avec des blocs et de générer du code pour Arduino, en langage C. La compilation du langage C en code exécutable par une carte Arduino est réalisée par le logiciel Arduino ou par un plugin du navigateur (CodeBender). La version actuelle de Blockly Arduino est opérationnelle et est très intéressante sur le plan pédagogique. Elle apporte de nombreux avantages par rapport à Ardublock, dont le développeur s’est inspiré.

Blockly Arduino est une application web qui ne nécessite donc aucune installation (pas besoin de droits administrateur non plus) et qui fonctionne sur toutes les plate-formes (PC, Mac, Androïd, …).

Exemple de programme simple avec Blockly Arduino utilisant un capteur de collision (logique), un capteur de vide (optique et analogique) , et un servomoteur à rotation continue. L’affichage se fait sur l’écran du PC via le câble USB.

Capteur collision ou vide + Servo rotation continue 150216.zip (version du 15/02/16)

Exemple de programme écrit avec Blockly Arduino. Il utilise un capteur de collision (logique), un capteur de vide (optique et analogique) , et un servomoteur à rotation continue (Source : Collège Jean Macé)

Exemple de programme écrit avec Blockly Arduino. Il utilise un capteur de collision (logique), un capteur de vide (optique et analogique) , et un servomoteur à rotation continue (Source : Collège Jean Macé)

5) Capteur colision ou vide + Servo rot continue 120515 (complet)

Le même programme fait avec Ardublock (Source : Collège Jean Macé)

Blockly Arduino est accessible à partir du lien suivant qu’il faut ouvrir avec Mozila Firefox (32 ou 64 bits) ou Google Chrome (32 bits uniquement) par exemple :

http://www.blockly.technologiescollege.fr/blockly@rduino/?lang=fr
Lien vers un tutoriel

Il est possible également de télécharger le site web de Blockly Arduino (moins de 10Mo) et de le lancer à partir du fichier index.html

Lien vers le logiciel pour un fonctionnement en local :

https://github.com/technologiescollege/Blockly-at-rduino

L’interface graphique de Blockly Arduino :

Menus, boîte à outils et espace de travail de Blockly Arduino (Source : Collège Jean Macé)

Menus (à gauche), boîte à outils (avec blocs “fonctions” ouverts, avec les fonctions utilisées) et l’espace de travail de Blockly Arduino avec un exemple de programme utilisant un capteur analogique et deux moteurs à courant continu. (Source : Collège Jean Macé)

Code Arduino généré par Blockly Arduino (Source : collège Jean Macé)

Code Arduino généré par Blockly Arduino (Source : collège Jean Macé)

Ne pas confondre Blockly Arduino avec Blockly Duino qui est une ancienne version.
Elle a inspiré le développement d’Ardublockly, qui est encore en version béta, mais qui devrait être intéressant également.
Voir une demo en ligne de l’interface d’Ardublockly ici : http://carlosperate.github.io/ardublockly/index.html
Pour une installation fonctionnelle (partiellement car en cours de développement) :
https://github.com/carlosperate/ardublockly
Mon premier essai d’Ardublockly m’a permis de voir notamment une fonction très intéressante, la possibilité de copier une partie d’un programme (sous forme de blocs) et de la coller dans le programme en cours. Cette fonction n’est pas visible dans la démo en ligne qui n’intègre pas les menus.

Continuer la lecture

Programmation d’un robot avec Arduino + Ardublock

Mise à jour du 27 février 2016

Je constate aujourd’hui que de plus en plus d’enseignants s’intéressent à Ardublock, mais il faut avoir conscience que ce logiciel est en fin de vie. Il n’est plus maintenu depuis longtemps et presque plus personne ne développe de nouvelles fonctionnalités d’Ardublock.

Depuis maintenant deux ans environ, de nouveaux logiciels de programmation ont été développés, la plupart à partir de Blockly conçu spécialement par Google pour faciliter justement le développement de ce type de logiciels pédagogiques. On trouve aujourd’hui des logiciels capables de remplacer avantageusement Ardublock. J’ai choisi d’utiliser Blockly Arduino qui a entre autre l’avantage de pouvoir facilement s’adapter à mes besoins pédagogiques. J’ai rédigé un article qui vous expliquera plus précisément les avantages de Blockly Arduino par rapport à Ardublock, ainsi que les points à améliorer prochainement.

La suite de cet article date d’acril 2015 : considérer qu’aujourd’hui Ardublock peut avantageusement être remplacé par Blockly Arduino !

Moteurs Romeo + capteurs 090415 P1Moteurs Romeo + capteurs 090415 P2bMoteurs Romeo + capteurs 090415 P3

Programmation graphique avec Arduino et Ardublock au lycée

Mise à jour du 22 février 2016

Cet article date de novembre 2013, une éternité dans le monde de l’informatique. Je constate aujourd’hui que de plus en plus d’enseignants s’intéressent Arduino et à Ardublock, mais il faut avoir conscience que le logiciel Ardublock est en fin de vie. Il n’est plus maintenu depuis longtemps et pratiquement plus personne ne développe de nouvelles fonctionnalités d’Ardublock.

Depuis maintenant deux ans environ, de nouveaux logiciels de programmation ont été développés, la plupart à partir de Blockly conçu spécialement par Google pour faciliter justement le développement de ce type de logiciels pédagogiques. On trouve aujourd’hui des logiciels capables de remplacer avantageusement Ardublock. J’ai choisi d’utiliser Blockly Arduino qui a entre autre l’avantage de pouvoir facilement s’adapter à mes besoins pédagogiques. J’ai rédigé un article qui vous expliquera plus précisément les avantages de Blockly Arduino par rapport à Ardublock, ainsi que les points à améliorer prochainement.

La suite de cet article date de novembre 2013 : considérer qu’aujourd’hui Ardublock peut avantageusement être remplacé par Blockly Arduino !

1. Arduino : c’est quoi ?

Arduino est le

En novembre 2013 j’avais publié un article sur la “succes story” Arduino et je m’étais interrogé sur ce qu’on pouvait en faire comparé à d’autres solutions concurrentes. A l’époque je cherchais des outils pour programmer graphiquement en Technologie au collège et je venais de découvrir Ardubock qui me semblait très prometteur. J’ai rapidement testé Arduino + Ardublock avec mes élèves au collège mais aussi au lycée, en Sciences de l’Ingénieur (1ère et Term SI). J’ai commencé par utiliser une carte Arduino Leonardo avec une plaque d’essai et des fils “volants”. J’ai essayé de consacrer un peu de temps assez régulièrement pour mieux exploiter les possibilités de ce couple Arduino + Ardublock avec le matériel disponible sur le marché. J’ai essayé aussi de développer des solutions plus adaptées à mes besoins pédagogiques.

Aujourd’hui le temps me manque toujours et je n’ai pas encore abouti, mais j’avance. Une réunion avec des collègues de Technologie collège m’a incité à prendre le temps d’écrire cet article pour essayer de faire le point, mais aussi pour partager mon expérience avec d’autres collègues, ici dans la Vienne, ou plus largement sur Internet.

Arduino et Ardublock au lycée

Arduino est à la fois un type de cartes électroniques programmables et un logiciel qui permet de travailler avec ces cartes. En plus d’être libre et gratuit, ce logiciel a le gros avantage d’être devenu un standard mondial sur lequel une communauté très large développe rapidement de nouvelles applications, de nouveaux matériels et logiciels, notamment des “shields” qui sont des cartes d’extension que l’on connecte directement sur une carte Arduino, … le tout sous licences open hardware et open software (matériel et logiciels libres). Le matériel compatible Arduino est fabriqué aujourd’hui en grande série et distribué à des prix de plus en plus bas par de nombreux fournisseurs.

Le logiciel Arduino a cependant le gros inconvénient de nécessiter une programmation en langage C. Son usage est donc hors programme, aussi bien au collège qu’au lycée. Le logiciel Ardublock est un logiciel libre et gratuit qui permet d’ajouter une interface de programmation graphique au logiciel Arduino. C’est un plugin Java qui convertit un programme graphique en langage C puis qui utilise Arduino pour la compilation (traduction en langage machine), la programmation USB, les interfaces de communication, … La syntaxe des programmes utilise des blocs qui s’emboîte intutivement comme des pièces d’un puzzle (syntaxe appelée “openblocs” utilisée également par Google dans le logiciel AppInventor qui permet le développement d’applications Androïd, même au collège). C’est très simple et ça limite fortement les sources d’erreurs. Ardublock est suffisamment simple et performant pour être utilisé aussi bien au collège qu’au lycée. Il est en développement constant depuis quelques années par une communauté très active à l’échelle mondiale mais reste encore assez peu utilisé, notamment dans l’éducation nationale. Je pense personnellement que Arduino + Ardublock pourrait devenir à moindre frais une solution intéressante dans de nombreux établissements.

Interface graphique d’Ardublock

L’interface graphique d’Ardublock ne possède que 6 boutons (et non pas 6 menus !) situés sur un bandeau en haut de l’interface : difficile de faire plus simple !

Le bouton “Téléverser vers l’Arduino” lance la compilation et upload le programme dans la mémoire de programme de la carte Arduino.

Le bouton “Moniteur série” permet d’échanger des données entre la carte Arduino et une fenêtre de l’écran, par exemple pour voir l’évolution d’un capteur ou d’une commande, pendant l’exécution du programme. Les données transitent par le câble USB (de manière bidirectionnelle). Cela remplace avantageusement l’écran LCD qu’on trouve habituellement sur les cartes de développement.

L'interface graphique d'Ardublock ne possède que 6 boutons (et non pas 6 menus) : difficile de faire plus simple (Source : Collège Jean Macé)

L’interface graphique d’Ardublock ne possède que 6 boutons (et non pas 6 menus) : difficile de faire plus simple (Source : LP2I)

Une liste de librairies situées à gauche avec des boutons colorés permettent d’accéder à des blocs que l’on sélectionne et dépose sur l’espace de travail (cliquer / déposer) situé à droite, pour écrire le programme. Les librairies de la partie inférieure (en-dessous de blocs de code) correspondent à des blocs conçus pour des modules spécifiques, ceux d’un fabricant donnés par exemple. J’ai rarement vu un intérêt à ces dernières librairies.

On peut sélectionner le bloc correspondant à la structure de contrôle souhaitée : Boucle faire ..., Si ... alors ..., Tant que ... (Source : Collège Jean Macé)

On peut sélectionner le bloc correspondant à la structure de contrôle souhaitée : Boucle faire …, Si … alors …, Tant que … La qualité de la traduction varie en fonction des versions. Des sous-programmes peuvent être réalisés (blocs non visibles sur cette image). (Source : LP2I)

 

Des librairies contiennent des blocs prédéfinis à sélectionner, comme ici les opérateurs mathématiques (Source : Collège Jean Macé)

Ici les opérateurs mathématiques. On ajoutera les blocs correspondant aux opérandes. (Source : LP2I)

Interface graphique d’Ardublock, avec un programme pour faire clignoter une LED sur la broche 13. Des commentaires ont été ajoutés, ici en jaune pâle (ils peuvent être masqués éventuellement). Cliquer sur l’image pour zoomer. (Source : LP2I)

Les blocs s’emboitent comme des pièces de puzzle de manière à empêcher la plupart des erreurs de syntaxe. Le programme ressemble alors plus à un algorithme qu’à un algorigramme. Cette écriture a l’avantage d’être simple : plus de traits dans tous les sens. L’écriture reste assez compacte. Déplacer ou copier des blocs se fait très simplement. Pour supprimer des blocs, on les glisse en dehors de l’espace de travail, tout simplement. De nombreux blocs sont éditables. On peut facilement changer un opérateur sans changer de bloc par exemple.

LDR + Led +BP EF V2

Autre exemple de programme écrit avec Ardublock : commande de la sortie 10 (lampe par exemple) à partir d’un capteur de lumière (entrée 5 mémorisée dans la variable Lum) avec deux seuils (< 500 ou > 600) et/ou de l’entrée 12 (bouton poussoir par exemple). Cliquer sur l’image pour zoomer. (Source : LP2I)

 

Le matériel de base pour utiliser Arduino au collège

La carte Arduino de base disponible actuellement s’appelle l’Arduino Leonardo (optimisée par rapport aux précédentes cartes Arduino Uno). Elle est amplement suffisante pour gérer la plupart des projets que nous menons au collège : 20 E/S dont 6 analogiques et 7 PWM, 32 Ko de mémoire Flash, … Elle coûte environ 20 € TTC. Un câble micro USB standard (celui de votre smartphone par exemple) suffit pour l’alimenter, la programmer, communiquer avec le PC, … Une alimentation 7 à 12 V est également possible par une entrée coaxiale (utile pour alimenter des cartes d’extension de plus forte puissance).

Carte Arduino Leonardo (Source : arduino.cc)

Cette carte Arduino Leonardo est disponible chez plusieurs fournisseurs (publicité involontaire) :

Présentation de la carte Arduino Leonardo sur le site officiel d’Arduino.
Chez Gotronic (21,50 € TTC le 18/01/15)
Chez Lextronic (19,74 € TTC le 18/01/15)
Chez Semageek (20,95 € TTC le 18/01/15)

Il existe des variantes de cette carte Arduino Leonardo. J’apprécie celle développée par DF Robot qui utilise des connecteurs de couleurs et qui a ajouté un connecteur qui permet d’ajouter notamment un module Bluetooth, tout en étant moins cher que la version de base (18 € TTC chez Gotronic le 18/1/15) :

Carte Arduino Leonardo DFRobot DFR0221 (Source : dfrobot.com)

Carte Arduino Leonardo DFRobot DFR0221.
Elle est disponible chez plusieurs fournisseurs (publicité involontaire) :
Chez Gotronic.fr (18 € TTC le 18/01/15)
Chez Zartronic (19 € TTC le 18/01/15)
Chez RobotShop (18,49 € TTC le 18/01/15)

Comment s’adapter à l’aspect minimaliste de la carte Arduino Leonardo

Cette carte Arduino Leonardo a deux inconvénients essentiellement pour moi.

– La connectique pour les entrées/sorties se limite à des barrettes femelles au pas de 2,54mm. On peut ainsi connecter directement des cartes d’extension (shields) : cette modularité est une des raisons du succès des cartes Arduino. On peut notamment ajouter une carte d’extension pour avoir une connectique plus fournie. Personnellement j’ai retenue cette carte d’interface d’entrée/sortie qui se connecte directement sur la carte Arduino Leonardo :
. Carte d’extension (shield) d’entrée/sortie DFRobot DFR0625 V7

La carte d’extension (shield) d’entrée/sortie DFRobot DFR0625 V7 (Source : dfrobot.com)

Broche de la carte d’extension d’entrées/sorties DFRobot DFR0625 V7 (Source : dfrobot.com)

Présentation de la carte d’extension (shield) d’entrée/sortie DFRobot DFR0625 V7 sur le site officiel
Attention : bien choisir la version 7 dont le câblage est différent des précédentes versions.
Disponible chez plusieurs fournisseurs à partir de 14 € TTC (pub !) :
Chez Gotronic (17,40 € TTC le 18/01/15)
Chez Zartronic (14 € TTC le 18/01/15)
Chez l’Impulsion (14,2 € TTC le 18/01/15)

– La carte Arduino Leonardo a été conçu pour ne contenir que le minimum nécessaire pour programmer un microcontrôleur. C’est là encore une des clés du succès de ces cartes conçues pour des étudiants ou des bricoleurs peu fortunés, mais en tant qu’enseignant, j’aurais bien aimé une carte “tout en un” qui contient quelques fonctions supplémentaires de base pour faire de petites activités pédagogiques avec cette carte : 1 ou 2 boutons poussoirs, 1 ou 2 LEDs (il y en a une reliée à la broche 13 sur les cartes Arduino), au moins un petit capteur analogique (une photorésistance, un capteur de température, …), au moins une petite interface de puissance pour piloter directement un actionneur, … Je suis en train de développer une carte d’extension qui répondrait à ce besoin, mais ce projet n’avance pas au rythme ou je le souhaiterais. En attendant je me contente de la carte d’extension DFR0625 V7 de DFRobot ou j’utilise d’autres cartes comme celles-présentées ci-dessous.

Autres cartes Arduino et autres cartes d’extension pour piloter des moteurs

– La carte Arduino Romeo DFR0225 V2
Cette carte Arduino est basée sur la carte Arduino Leonardo. Elle coûte à peu près 2 fois plus cher que la carte Arduino Leonardo de DFRobot mais elle intègre la connectique pour les entrées/sorties ainsi qu’une interface pour deux moteurs (mais avec le circuit L298 qui est un peu dépassé). Elle se suffit donc à elle même.

Carte Arduino Romeo DFR0225 V2 : basée sur la carte Arduino Leonardo elle intègre des connecteurs d’entrées/sorties, une interface de puissance pour 2 moteurs, … (Source : dfrobot.com)

Brochage de la carte Arduino Romeo DFR0225 V2 (source : dfrobot.com)

Présentation de la carte Romeo sur le site DFRobot.
Carte Arduino Romeo chez Gotronic (36,50 € TTC le 18/01/15)
Carte Arduino Romeo chez Zartronic (35,00 € TTC le 18/01/15)

– Carte d’extension Pololu DRV8835 pour piloter 2 moteurs
Cette carte est très utile pour faire un petit robot pas cher. Cette petite carte d’extension (shield) se connecte directement sur une carte Arduino comme la Leonardo par exemple. On peut directement brancher chaque moteur sur les borniers à vis. Elle est performante (2V à 11V, 1.2A DC, transistors MOS, PWM à 250 kHz, …), très simple d’emploi, bien documentée, et très peu cher (6€ TTC chez exp-tech.de) mais encore peu diffusée. Elle peut aussi être utilisée avec la carte Arduino Leonardo associée à la carte d’extension (shield) d’entrée/sortie DFRobot DFR0625 V7 présentée plus haut.

Carte d’extension Pololu DRV8835 (verte) montée sur une carte Arduino Uno (bleue) (Source : exp-tech.de)

Présentation de la carte d’extension Pololu DRV8835 chez exp-tech.de (6 € TTC le 18/01/15)
Version miniature sans bornier à vis chez exp-tech.de (4,20 € TTC le 18/01/15)

 

Installation d’Arduino

La dernière version d’Arduino est disponible ici (version 1.6.1 au 18/03/15).

Installation des drivers Arduino

Il suffit de brancher en USB une carte Arduino sur le PC qui installera les drivers (3).

“Installation” d’Ardublock

Ardublock n’est qu’un plugin Java d’Arduino. C’est une application Java qui ne nécessite aucune installation. On peut donc l’utiliser sans Arduino, sans les droits administrateur, pour développer un programme de manière graphique. Mais si on veut compiler le programme et le téléverser (uploader) vers une carte Arduino (pour l’exécuter), il faut intégrer Ardublock au logiciel Arduino installé au préalable sur un PC (ou un MAC, …). La solution que j’utilise est la suivante :
Après avoir installé Arduino, créer dans le dossier Program Files (x86) / Arduino / Tools, l’arborescence “ArduBlockTool / tool” puis coller dans “tool” l’application java d’Ardublock (fichier avec l’extension .jar).

Sur le blog officiel d’Ardublock (que je trouve assez peu intéressant pour ma part), les nouvelles versions ne sont pas diffusées car elles sont considérées comme des versions béta depuis le 12/07/2013 ! Je conseille donc de choisir une version béta récente d’Ardublock sur le site du projet en cours de développement :
http://sourceforge.net/projects/ardublock/files/

Personnellement j’aime bien la version du 04/07/2014 (Notamment parce que certains blocs sont mieux classés dans les bibliothèques, comparé à la version 28 d’aout 2014. Cette version du 4 juillet à aussi l’avantage de permettre une programmation multitâche avec les blocs Scoops). J’ai intégré cette version du 04/07/2014 dans le fichier ci-dessous que vous pouvez directement décompresser et coller dans le dossier “Program Files (x86) / Arduino / Tools”. Rien d’autre à faire !

ArduBlockTool.zip (à décompresser et à coller dans “Program Files (x86) / Arduino / Tools”).

Arborescence Arduino

Arborescence Arduino pour l’installation du plugin Ardublock (Source : LP2I)

 

Mise en œuvre d’une carte Arduino avec le logiciel Arduino (+ Ardublock)

1. Connecter la carte Arduino à l’ordinateur avec un câble USB / mico USB.
2. Ouvrir le programme Arduino (raccourci sur le bureau).
3. Dans le menu “Outils” sélectionner : Type de carte / Arduino Leonardo.
4. Dans le menu “Outils”, sélectionner le Port série correspondant à la carte Arduino. C’est normalement le dernier avec la chiffre le plus élevé (il est possible de le vérifier dans le gestionnaire de périphériques).
5. Dans le menu “Outils” sélectionner Ardublock.

Test et modifications de quelques programmes fournis

1. Copier le répertoire contenant les programmes à tester ou à modifier, dans le répertoire de travail de votre choix.
Quelques exemples de programmes sont disponibles dans le dossier ci-dessous (à décompresser) :
Prog Ardublock 18_01_15.zip
D’autres exemples de programmes seront fournis prochainement.
2. Dans Ardublock, cliquer sur “Ouvrir” puis sélectionner le premier programme à tester, Prog 1, dans votre répertoire de travail.
3. Cliquer sur “Téléverser vers l’Arduino” pour générer le programme (compilation) et l’envoyer dans la mémoire du processeur de la carte électronique programmable.
Remarque l’avancement de la compilation et du téléversement ne sont visibles que dans la fenêtre d’Arduino qui peut être regardée à cette occasion.
L’exécution se lance ensuite automatiquement. Le PC peut éventuellement être déconnecté, à condition de conserver une alimentation (USB ou coaxiale).
4. Observer le fonctionnement obtenu et comparer avec le fonctionnement souhaité.
5. Modifier le programme de manière à obtenir le fonctionnement souhaité.
Dans le programme n°1 fournis, modifier les durées lorsque la Led est allumée ou éteinte : cliquer sur la valeur à modifier, la modifier puis taper sur Entrer. Enregistrer éventuellement (bouton Enregistrer).
6. Tester à nouveau le programme en cliquant sur “Téléverser vers l’Arduino”. Modifier à nouveau le programme si nécessaire.

Interface graphique d’Ardublock, avec le programme n°1 qui permet de faire clignoter une LED sur la broche 13. Des commentaires ont été ajoutés, ici en jaune pâle (ils peuvent être masqués éventuellement (Source : LP2I)

 

Programme n°2 qui permet de piloter un servomoteur à rotation continue en fonction du niveau d’un capteur infra-rouge (représentatif d’un capteur de vide d’un aspirateur robot). (Source : LP2I)

A suivre !

Un autre exemple de programme (à compléter).

Imprimante 3D Tobeca 2

Le LP2I est équipé d’une imprimante 3D Tobeca 2 depuis le 20 novembre 2014.

Qu’est-ce qu’une imprimante 3D ?

C’est une machine capable de fabriquer des objets, en plastique dans notre cas, en déposant de la matière plus ou moins liquide, du plastique fondu dans notre cas, comme le ferait une imprimante de bureau avec de l’encre. Mais au lieu de se limiter à une couche de matière déposée sur une surface plane, la machine est capable de gérer des déplacements dans une troisième direction pour déposer successivement de très fines couches de matière, les une sur les autres. L’imprimante réalise ainsi un objet en 3 dimensions à partir d’un modèle dessiné avec un ordinateur, avec un logiciel comme SolidWorks par exemple. Ce procédé permet de fabriquer directement des objets aux formes complexes mais il a l’inconvénient d’être très long : entre une dizaine de minutes et quelques heures suivant la taille de l’objet à imprimer (mais dépend peu de la complexité de la pièce). Une imprimante 3D ajoute progressivement de la matière alors qu’une machine à commande numérique, part d’un bloc de matière brute dans lequel il enlève progressivement de la matière, avec une fraise par exemple.

Tour eiffel Tobeca 2 V2

Tour Eiffel en plastique en 3 dimensions, d’environ 20cm de haut, imprimée en près de 5h avec une imprimante 3D (Source : Tobeca.fr)

Le modèle 3D utilisé pour imprimer cette tour Eiffel (Source : thingiverse.com)

Lien vers les fichiers source de ce modèle 3D chez thingiverse.com

Vidéo de présentation de l’imprimante 3D Tobeca 2 (Source : YouTube, Adrien Grelet) :

Voici une autre petite vidéo (source : MakerShop.fr) qui montre la fabrication d’un petit vase en plastique avec une imprimante 3D, l’ancien modèle Tobeca 1. Attention, cette vidéo est en partie en vitesse accélérée :

La société Tobeca

Tobeca est une startup créée en octobre 2013 par Adrien Grelet (DUT Génie Electrique et Informatique Industrielle de Tours) qui conçoit et commercialise des imprimantes 3D open source (open hardware et software) et low-cost. Tobeca se situe à Vendôme (entre Tours et Chartres). Elle privilégie qualité et simplicité pour le particulier et les PME.
Site de la société Tobeca

L’imprimante 3D Tobeca 2

Le modèle Tobeca 2 est sorti le 15 juillet 2014. Il ne coûte que 999 € en version simple extrudeur, monté et testé. C’est ce modèle que nous envisageons d’acheter.
La version en kit est à 699 € (prévoir 5 à 10h de montage).
La version double extrudeur coûte 100 € de plus (en kit ou montée). Elle est disponible sur commande (délai de 15 jours actuellement pour le montage et le test). Elle correspond à une utilisation avancée de l’imprimante.
Une version simple extrudeur est suffisante dans la grande majorité des cas mais on peut la faire évoluer facilement en version double extrudeur en achetant les éléments séparément. Pour imprimer une pièce comportant un porte-à faux important, la machine en version simple extrudeur imprime un support en même temps que la pièce, avec la même matière, mais avec une maille différente qui se casse facilement pour obtenir la pièce finie.
Les imprimantes 3D Tobeca sont garanties 1 an mais une extension de garantie à 3 ans (plus 2 ans) est disponible pour 100 €.

Les consommables

Cette imprimante utilise des bobines de filament en plastique, notamment du PLA (Acide polylactique, produit à partir d’amidon et biodégradable). Une bobine de 880 g de PLA 1.75 mm (Orbi Tech) coûte 28,90 €, soit 32,94 € le kilo (Source : Tobeca.fr).
L’imprimante 3D Tobeca 2 sur la boutique de Tobeca

Quelques caractéristiques de l’imprimante 3D Tobeca 2

◾Logiciel d’impression : Repetier Host (libre)
◾Firmware : Marlin (libre)
◾Formats acceptés : .STL, .OBJ, .GCODE
◾OS supportés : Windows XP, 7, 8 (x86 et x64), Linux Ubuntu et Debian (x86 et x64), MAC OS
◾Dimensions (avec bobine) et poids : 440 x 450 x 460 mm, 10 kg
Volume d’impression (X, Y, Z) : 200 x 200 x 250 mm soit 10 000 cm3 en simple extrusion
Résolution des déplacements : 15 µm théorique, environ 100 µm en pratique.
Épaisseurs de couches : 0.10 mm à 0.30 mm soit 100 à 300 µm (en fonction de la qualité choisie)
Vitesses d’impression : jusqu’à 200 mm/s (en fonction de la qualité choisie)

L’imprimante 3D Tobeca 2 en version simple extrudeur à 999 € (Source : tobeca.fr)

Prototype de la Tobeca 2 vue de l’arrière : les fils ne sont pas gainés ici (Source : 3dprint.com)

Prototype de la Tobeca 2 vue de l’avant : les fils ne sont pas gainés ici. (Source : 3dprint.com)

Tobeca 2 : la tête d’impression est refroidie avec un ventilateur de 40 mm. Les fils sont gainés sur ce modèle de série. (source : makerfaireparis.com)

Prototype de la Tobeca 2 : Lorsque la machine est repliée pour le transport, on voit bien le mécanisme d’entrainement de l’extrudeur (Source : Tobeca.fr)

Buse avec le fil de plastique fondu lors de l'initialisation de la machine (Source : Guide d'utilisation Tobeca.fr)

L’extrudeur refroidi par le ventilateur de 40 mm avec la buse de 0,4 mm d’où sort un fil de plastique fondu (du PLA) lors de l’initialisation de la machine (Source : Guide d’utilisation Tobeca.fr)

Une bobine de 880 g de PLA 1.75 mm (Orbi Tech) coûte 28,90 € et devrait nous suffire pour une année d’utilisation (Source : Tobeca.fr)

Une imprimante 3D open source

Pour ma part, le fait que cette imprimante soit diffusée sous la licence Open Source Creative Commons Non Commerciale (CC BY-NC-SA 3.0) est très important. L’imprimante peut être étudiée, modifiée, répliquée, de manière libre à partir des fichiers sources (hard et soft) fournis sur Github.com.
◾firmware complet pour la carte électronique de la Tobeca (dossier FW)
◾dossiers des sources du projet, notamment les fichiers SCAD ou SKP des pièces 3D qui composent la Tobeca
◾dossier STL, qui contient tous les modèles 3D au format STL, prêt à être imprimés pour réparer ou faire évoluer la Tobeca
◾dossier SOFTWARES, avec les logiciels pour la Tobeca à jour, comme l’IDE Arduino pour flasher la carte électronique, les drivers, les logiciels d’impression ainsi que les configurations Slic3r.

Le fichiers sources du matériel et du logiciel sont fournis (Source : github.com)

Le fichiers sources du matériel et du logiciel sont fournis (Source : github.com)

Repetier Host est le logiciel libre utilisé par Tobeca (Source : repetier.com)

Principaux atouts de cette imprimante 3D

– Low-cost mais performante
Cette imprimante 3D Tobeca 2 est une des moins chères de sa catégorie (999 € montée) et possède cependant de très bonnes performances avec notamment un bon volume d’impression de 10 000 cm3 (20 x 20 x 25 cm) et une bonne résolution (couches de 100 µm d’épaisseur et 15 µm de résolution horizontale théorique).
Elle est peu encombrante et facile à transporter (dans sa mallette support) alors qu’elle possède un assez grand volume d’impression.
– Pédagogique
. Elle est open source (matériel et logiciel sont libres) et peut donc être étudiée plus facilement par des élèves qui peuvent même s’inspirer de cette machine pour leurs projets.
. Elle n’est pas capotée ce qui permet aux élèves de bien visualiser son fonctionnement mais aussi les solutions techniques retenues pour sa conception (moteurs, transmission, guidages, drivers de puissance, …).
– Simple
Elle semble simple d’utilisation : profils d’impression pré-configurés, logiciel tout en un pour imprimer en 3 clics. Lien vers le guide d’utilisation détaillé de la Tobeca 2 (pdf).
– Bon support client
Le SAV est proche et réactif (merci à M Grelet, le dirigeant de Tobeca, pour sa disponibilité) : Tobeca est à Vendôme entre Tours et Chartres. La garantie est de 1 an, extensible à 3 ans pour seulement 100 €. Le forum de Tobeca est actif.

L’aventure humaine de la startup Tobeca

Le développement des imprimantes 3D par Tobeca est directement liée au projet RepRap qui consiste à concevoir des imprimantes 3D pour fabriquer chez soi des objets, mais aussi des pièces pour répliquer l’imprimante 3D.

Adrien Grelet, diplômé de l’IUT de Génie Electrique et Informatique Industrielle de Tours, a conçu une première imprimante 3D, puis a créé en octobre 2013 la start-up Tobeca à Vendôme. Il a ensuite conçu et commercialisé l’imprimante Tobeca, première du nom, vendue à plus de 150 exemplaires. Fort de ce succès, il a conçu la version 2 de cette imprimante, la Tobeca 2, commercialisée depuis le 15 juillet 2014.

Lien vers une petite vidéo (4 min) du 5 mai 2014 qui présente le début de cette formidable aventure humaine (Source : JeunesOCentre.fr) :

Et des liens vers les comptes Facebook , Google+ et Twitter de Tobeca.