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.

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.

Dans le cadre de notre formation en Sciences de l’Ingénieur nous avons choisi d’analyser un système de plateforme gyrostabilisé nommé Airwheel X8.

• Pourquoi un utilisateur achèterais un monowheel ?
  *Se déplacer sans effort/de manière ludique.
  *Écologique
  *Facile d’utilisation
• Contraintes
  *environnemental –> utilisation de batterie électrique
• Description fonctionnelle du système:
  Le Monowheel réagi selon l’inclinaison de l’axe Z et X ainsi, quand on se penche en avant, il avance et
  quand on se penche vers la gauche, il tourne la gauche, etc
  voici une modélisation cospaces du fonctionnement d’un monowheel
• Évolutions et améliorations potentielles :
  *meilleur autonomie de la batterie
  *augmenter la vitesse de déplacement.
• Fonctions techniques
  *Maintenir stable le monowheel et l’utilisateur
  –> cadre, accéléromètre, poids/contrepoids
  *Propulsion
  –> roue, moteurs
  *Guidage
  –> accéléromètre, poids/contrepoids
  *Ralentir/s’arrêter
  –> accéléromètre, moteurs
• Impact environnemental :
  utiliser le Monowheel permet de limiter les rejets de CO2 puisque il fonctionne sur batterie.

Protocole expérimental

29 septembre 2017

1. Alimentation du motoréducteur à l’aide d’une alimentation de laboratoire;

Mesure et variation de :

• La tension
• L’intensité
• et estimation du couple du motoréducteur.

1. U = 3V : I = 0.10A

Lorsque l’on bloque la roue l’intensité augmente a 0.56A.

2. U = 5V : I = 0.10A

Lorsque l’on bloque la roue l’intensité augmente a 0.85A.

3. U = 6V : I= 0.10

Lorsque l’on bloque la roue l’intensité augmente a 1A.

Plus la tension est importante, plus l’intensité max augmente lorsque le moteur force.

300. /min.

Alimentation du moteur coreless à l’aide d’une alimentation de laboratoire;

Mesure et variation de :

• La tension
• L’intensité
• et estimation du couple du moteur coreless.
• avec

U = 3V I = 0,60 A

U = 3,7 I = 0,80 A

1698 tr/min.

Clément.S 1S2C
Enzo.S 1S2C
Matthieu.G 1S2C

La “levitating water” est une fontaine très particulière. Elle peut être seulement à but esthétique ou servir d’exemple pour les scientifiques car elle illustre l’effet stroboscopique.
Le concepteur a voulu imaginé un objet aussi bien design pour les particuliers qu’un objet utile pour les professionnels dans le domaine scientifique
Il a utilisé l’eau pour créer une illusion d’optique
La fontaine utilise seulement de l’eau et a besoin d’être branché sur secteur
L’utilisateur a donc a branché la fontaine sur secteur et le débit de l’eau donc la taille des gouttes et la vitesse de la chute par des simples boutons

Description technique et utilisation du produit

Matériau principal : plastique, interrupteur ON/OFF, arrêt automatique de la fontaine après 4 heures d’utilisation, contrôle de la taille des gouttes d’eau accessible par simple bouton, contrôle de la vitesse de chute des gouttes d’eau accessible par simple bouton, eclairage par leds intégré, a utiliser avec de l’eau distillée, branchement sur secteur avec câble et adaptateur de prise, dimensions approximatives du produit : 53,5 x 23,5 x 21,5 cm.

Démarche d’investigation

5.2) Le système peut être seulement décoratif ou il peut servir d’exemple à des scientifiques pour reprendre quelque formule ou théorème. Le système de ne pas être défaillant sur la coulée d’eau (par exemple : ne pas faire déborder et éclabousser autour)

5.3) Fonctions de service vu de l’utilisateur : Donner un effet de gravité inversé ou diminué sur l’eau qui coule de haut en bas. Le système est simple l’utilisateur a seulement à brancher l’appareil sur le secteur et à régler la taille des gouttes et la vitesse de chute des gouttes d’eau par simple bouton.

5.5) La fonction technique de la fontaine d’eau en lévitation est de faire couler de l’eau distillée et de l’éclairer sous différentes fréquences avec des LED en utilisant l’effet stroboscopique.

Impact Environnemental :

Circuits électriques, plastique au tour de la fontaine

Comment fonctionne le concept de la levitation water ?

Vidéo DrNozman :

C’est une illusion d’optique qui utilise la lumière stroboscopique. C’est le même principe qui vous permet de voir des images fixes dans un film. Par exemple, lorsque vous voyez que les gouttes flottent encore, la baisse n’est pas la même, la fréquence de la lumière est synchronisée avec celle des gouttes descendantes, de sorte que chaque fois que la lumière est allumée vous montre l’image d’une chute différente à la la même position (quand il est hors de la goutte continue à tomber et une autre la remplace). Le flux n’est pas continu, c’est une “vapeur” de gouttes.

Si le prochain point est en fait légèrement supérieur à la précédente, lorsque la lumière s’allume, votre cerveau interprète que la même chose se déplace.

Après avoir regardé un film dans lequel l’eau légère était utilisée comme une illusion, on était curieux de découvrir comment cela fonctionnait. Malheureusement, on ne trouve pas de grandes explications de la science derrière l’effet, seules les lumières stroboscopiques sont ce qui l’entraîne. On veut savoir pourquoi les lumières stroboscopiques provoquent cet effet.

Nous présumons qu’il y a un courant constant d’eau et que les lumières stroboscopiques clignotent et s’éteignent à un certain rythme. Pourquoi alors, on ne vois pas le flux d’eau entier allumé, plutôt que des gouttelettes individuelles? Qu’est-ce qui provoque l’apparition des gouttelettes pour «bouger»? Et pourquoi y a-t-il des espaces noirs entre les gouttelettes quand il y a apparemment de l’eau là-bas?

http://www.electroboom.com/?p=268

Détailler la création d’une levitation water

Liste des composants électroniques pour faire sa propre “levitation water” :

• LED: Everlight Elec., 334-15 / X1C5-1QSA, ou toute LED blanches.
• Comparateur: comparateur d’alimentation 5V avec sortie push-pul
• Transistor: Fairchild, FQP30N06 ou FET de puissance similaire capable d’être supérieur à 10A
• Régulateur: MCC, 78L05BP

Le circuit utilise une entrée générée à partir d’un générateur de signal ou la prise audio d’un smartphone avec une application générateur.

Voici les fréquences à respecter :

Durant notre projet de conception d’une maquette du lanceur Ariane 5 nous avons mené des essais sur deux moteurs

Protocole expérimental :
– brancher le moteur au générateur
– faire varier la tension et l’ampérage :
– mesurer la tension → lire les données fournies par le générateur
– mesurer le courant → lire les données fournies par le générateur
– évaluer qualitativement le couple moteur

formule → P=V*I
P : Watt
V : Volt
I : Ampère

Mesures

La vitesse augmente en fonction de la tension
Quand on augmente la tension, il est plus dur de freiner la roue donc le couple varie en fonction de la tension.
Nous constatons aussi que lorsque nous freinons la roue l’intensité augmente pour compenser le couple résistant.

Protocole expérimental du moteur coreless CL820 :
– régler la tension du générateur (3,7V)
– brancher le moteur au générateur
– mesurer la tension → lire les données fournies par le générateur
– mesurer le courant → lire les données fournies par le générateur
– faire varier le couple en mettant ou enlevant des hélices au moteur
– mesurer la vitesse de rotation en tours/min de l’hélice avec un tachymètre*

*tachymètre: Un tachymètre optique mesure la fréquence du signal optique réfléchi par un morceau de bande adhésive réfléchissante que l’on colle au préalable sur une partie en rotation.

Mesures

Vitesse en fonction de la tension

voltage selon l’hélice avec un générateur à 3,6 V

Robots Nao de différents coloris (source : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/63/NAO_Robot_%28bleu_et_rouge%29_.jpg)

RICHARD Grégoire 1S2C
PROT Elisa 1S2C
GUINOUARD Matthieu 1S2C
HILAIRET Pierre-Louis 1S2C

1) A quels besoins NAO répond-t-il ?

Besoins sociaux →  assistance personnes âgées/handicapés, aide complémentaire à l’enseignant, programmable (Java, C++, MATLAB, Urbi, C, . Net, Python, Choregraphe)

Besoins économiques →  vente et accueil (hôtellerie et magasins).

Exemple de programmation de NAO (avec le message de base):

programmation en C++

programmation en Python

programmation en Java

2) Contraintes auxquelles doit répondre NAO

• doit pouvoir réaliser de tâches simples (compagnie, pédagogie)
  NAO a déjà été utilisé pour aider des enfants autistes à gagner en autonomie et à mieux communiquer :
  https://dailygeekshow.com/les-enfants-autistes-ont-desormais-un-nouvel-allie-le-robot-nao-qui-les-accompagne-dans-leur-education/

• http://www.lemonde.fr/sciences/video/2016/04/06/un-petit-robot-pour-aider-les-enfants-autistes_4896739_1650684.html
• avoir un temps d’autonomie correct :
  encore en court de développement : NAO ne tient que 90 minutes pour l’instant
  
• avoir un logiciel de programmation accessible à tous
  Chorégraphe→ programmation graphique (de type Blockly), rend la programmation plus accessible aux non-initiés
  
• doit pouvoir s’adapter à la demande
• assurer la sécurité de l’utilisateur (hackers,…)
  Des cas de hacking sur des robots NAO et Pepper ont déjà été répertoriés, SoftBanks Robotics a donc pris des mesures : http://www.clubic.com/robotique/actualite-835082-hackers-transforment-robots-grand-public-armes.html
• pouvoir se déplacer sur différents types de sols
• ne pas prendre trop de place
• ne pas faire trop de bruit

3) Flux d’informations et d’énergies

Energies: 

Energie électrique (batterie) → [NAO] → énergie mécanique,                                                                                                           (mouvements de Nao)
                                                             → sons et lumières

Informations:

ordres vocaux ou programmés via ordinateur→ [NAO] → actions de NAO
objets ou obstacles détectés par les                              → dialogues de NAO
capteurs ou caméras de NAO                                

4) Fonctionnement vu de l’utilisateur

C’est un robot de type humanoïde de 58 cm de haut qui exécute les ordres que lui donne l’utilisateur mais peut également se déplacer en autonomie.
https://robotiquetpe.wordpress.com/

Schéma des différentes parties externes du robot

5) Schéma fonctionnel de NAO
Exemple : (Source : http://slideplayer.fr/slide/2762542/)

Schéma fonctionnel d’un robot humanoïde

6) Fonctions techniques et solutions techniques

NAO se mettant en position assise

(source : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/79/NAO_Robot_.jpg)

Exemple de problème technique : Nao se bloque face à un meuble et ne peut plus avancer

Fonction technique : s’arrêter, tourner sur lui même et repartir

Solution technique : capteurs infrarouges et bumpers pour détecter les obstacles

Avec mon groupe composé de BOURIT Éloïse, RICHARD Grégoire, PROT Élisa et moi même (TEXIER Théo), nous avons étudié deux moteurs pour la réalisation de notre maquette de lanceur.

L’objectif de cette expérimentation est de déterminer quel type de moteur nous allons utiliser dans cette maquette du lanceur Ariane 5.

Tout d’abord, nous avons réalisé des expérimentations avec un motoréducteur.

 I. Protocole expérimental du Moteur à courant continu

Pour ceux qui souhaiteraient un peu plus d’informations au sujet de ce  type de moteur, vous pouvez vous rendre sur l’article de M. Pers au lien suivant : Matériel pour enseigner les Sciences de l’ingénieur ou encore sur les fiches produit du revendeur Gotronic ou bien encore Bang good

Pour ceux qui souhaiteraient acheter ce moteur, vous pouvez les trouver chez Gotronic,qui est un revendeur en France. De plus si vous voulez ce moteur, vous pouvez le trouver chez un revendeur chinois au lien suivant Plastic Tire Wheel With DC 3-6v Gear Motor For Arduino Smart Car

a. Descriptif de l’expérience

Nous avions à disposition le matériel suivant:

Motoréducteur

Motoréducteur décapoté

Voici ce à quoi ressemble notre montage pour la réalisation de nos mesures.

Montage pour réaliser nos mesures

Si vous souhaitez voir ce motoréducteur en fonction, vous pouvez vous rendre sur YouTube au lien suivant:

b. Mesures effectuées

Avec l’aide d’une alimentation de laboratoire, nous testerons un moteur sur une plage de tension comprise entre 3 et 6 Volts. Nous testerons aussi le fait de freiner manuellement le moteur, pour évaluer qualitativement son couple.

Voici deux courbes pour montrer nos résultats.

Intensité (mA) en fonction de la Tension (V)

On peut voir que l’intensité est nettement plus élevée lorsqu’on applique une résistance sur le moteur. Les variations de la courbe rouge peuvent être dûes à l’imprécision de la résistance exercée sur le moteur.

Puissance (mW) en fonction de la Tension (V)

De même pour la puissance.

Vitesse de rotation

Nous avons mesuré la vitesse de rotation du moteur grâce à un tachymètre, et une bande réfléchissante placée sur la roue.

Tachymètre, permettant de mesurer la vitesse de rotation de nos moteurs en RPM.

On peut observer que la vitesse de rotation est fortement influencée par la tension du circuit.

II. Protocole expérimental du Moteur Coreless CL820

a. Descriptif de l’expérience

Dans un deuxième temps, nous avons étudié un moteur Coreless CL820 qui sera celui utilisé pour la réalisation de notre maquette. Après avoir effectué des mesures sur ce moteur à vide, nous y avons ajouté différentes hélices, une première hélice rouge, appelée King Kong, de diamètre 65mm, et une seconde hélice orange, appelée Ladybird-Z-01, de diamètre 55mm.

Pour ceux qui souhaiteraient un peu plus d’informations au sujet de ce  type de moteur, vous pouvez aller voir les détails technique ce de moteur sur le revendeur suivant : Bang good.com. Sur ce revendeur le moteur est vendu entre 1,70 € et 3,41 €. Pour ceux qui souhaiterai aussi avoir des informations sur les hélices utilisés vous pouvez vous au lien suivant: Hélice (King Kong), pour un pack de 10 pairs d’hélices vous en aurez pour 4,26 €. Notre second type d’hélice sont des Hélice (Ladybird-Z-01), chez le revendeur Bang good au prix de 1,96€ le pack de 4 hélices.

Le protocole expérimental était globalement le même, cependant, nous devions prendre quelques précautions :

• Ne pas approcher les doigts de l’hélice
• Ne pas dépasser une tension supérieure à 3,7 V
• Câble noir sur câble bleu du moteur
• Câble Rouge sur câble rouge du moteur

Nous avions à disposition le matériel suivant:

Moteur Coreless CL820

Batterie ZOP POWER Li-Po Battery

Si vous souhaitez voir le montage réaliser  pour faire nos mesures sur ce moteur, vous pouvez vous rendre sur YouTube aux liens suivant:

• Montage avec l’alimentation de laboratoire
• Montage avec la batterie

b. Mesures effectuées

A l’aide d’une alimentation de laboratoire, nous avons testé le moteur sur une plage de tension comprise entre 0 et 3,7 V à vide.

p = U*I      /ou/        p= V*A

1/Sans hélice

Voici les courbes qui montrent nos résultats

Intensité en fonction de la Tension (moteur à vide)

Au travers de cette première courbe nous pouvons remarquer que le moteur Coreless CL820, n’a pas un grande intensité lorsqu’il est à vide.

Puissance en fonction de la Tension (Moteur à vide)

A vide, on peut voir que le moteur consommes très peu d’énergie (car le couple résistant est très faible).

On peut en conclure que la puissance et l’intensité sont fortement influencées par la tension du circuit et le fait qu’il y est ou non du couple résistant ajouté à ce moteur.

2/Avec l’hélice

Intensité en fonction de la Tension (Avec l’hélice)

Contrairement à tout à l’heure, lorsque que le moteur à du couple résistant, son intensité est augmenté. Pour montrer que le moteur à un plus grande intensité lorsqu’on lui applique du couple, tout à l’heure nous mesurions l’intensité en milliampère soit (10^(-3)) par rapport à maintenant ou nous mesurons cette dernière en ampère.

Puissance en fonction de la Tension (Avec l’hélice)

En conclusion, nous pouvons qu’avec l’hélice, on peut voir que le moteur consomme nettement plus d’énergie (car le couple résistant est important, voir proche de la puissance nominale). Cela signifie que le moteur à besoin d’une hélice pour atteindre sa puissance nominale.

3/Vitesse de rotation

Nous avons également mesuré la vitesse de rotation avec différentes hélices :

Comme tous à l’heure, pour mesurer cette vitesse de rotation nous avons utilisé un tachymètre. Pour ceux qui n’aurais pas vu plus haut dans nôtre article ce à quoi ressemble un tachymètre, nous vous remettons ce à quoi il ressemble.

Tachymètre, permettant de mesurer la vitesse de rotation de nos moteurs en RPM.

On peut remarquer que sur les deux hélices testées, l’une se déplace entre 4000 et 5000 tour par minutes plus vite que l’autre. Les quatre mesures de vitesse ont été réalisées à 3,7 V que ce soit sur la batterie ou avec l’alimentation de laboratoire.

En conclusion, nous allons utilisé le moteur Coreless CL820 pour la réalisation de notre de maquette de lanceur.

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.

Continuer la lecture →

Description du besoin

Le drone doit remplir de nombreuses contraintes:

• Être contrôlable à distance

télécommande dji spark (source : frandroid)

• Avoir des hélices sécurisées

protection des hélices (source : Udrone)

• Disposer d’un appareil photo/caméra (HD)

la caméra du drone dji spark (source : aeromotus)

• Capacité de stockage pour les images/vidéos

Emplacement de la carte SD (source : store-guides)

• Disposer de stabilisateurs pour la caméra

stabilisation caméra (source : rc-recycler)

• Être contrôlable par les gestes

Contrôle par gestes du drone (source : dji)

Fonctionnement vu de l’utilisateur

1-J’appuie sur le bouton poussoir. Des LED aux quatres coins du drone s’allument et m’indique que le drone est allumé

http://prodigo.fr/wp-content/uploads/2017/05/dji-spark.png

LED du drone (source:prodigo)

2-Je le pose sur ma main

on pose le drone sur la main pour le décolage (source: blueprint)

3-J’appuie deux fois sur le bouton poussoir et les pales se mettent à tourner. Les LED s’allument en rouge

4-Je le soulève et le lâche. Le drone se met à planer à un mètre de la surface de lancement

le drone s’envole (source:bestgear)

5-Je peux ensuite le contrôler avec ma main. (Main vers la gauche pour qu’il aille à gauche. Main vers la droite pour qu’il aille à droite. Je lève la main pour qu’il monte et vice versa. Je peux avec des gestes tout aussi simple lui commander de s’éloigner, de prendre une photo et de revenir)

6-Je mets ma main sous le drone, il se pose dessus et il s’éteind.

https://www.youtube.com/watch?v=MBXiyDRdZkE

5.5 Analyse d’une fonction technique

Schèma de fonctionnement du capteur de gestes

5.6 Impact écologique

Les impacts écologiques du drône DJI Spark, sont principalement dû aux composants et à la provenance de l’énergie utilisés pour son bon fonctionnement. En effet la batterie possède un impact négatif sur l’environnement au moment de sa fabrication et de son recyclage. Du point de vue de l’environnement la fabrication du drone principalement composé de plastique est mauvais car composé de pétrole donc une ressource fossile..

5.7 Améliorations possibles

Les solutions potentielles apportés à ce drône pour pallier aux impacts écologique et nuisances seraient d’utiliser des bio plastiques ainsi qu’une batterie à hydrogène (cela aurait pour conséquence une hausse du prix), ou alors des panneaux photovoltaïques sur le dessus du drones permettrait une énergie plus propre (malheureusement la capacité du vol est réduite)

batterie à hydrogène (source : servimg)

http://blog.studiosport.fr/dji-spark-la-notice-complete-en-francais-est-disponible/

Suite à l’étude 1, réalisée par Clément SAUX, DUGENEST Victor (parti en ES, tombé pour la science, paix à son âme ;-)), CARDONA Lucie et moi même (Théo TEXIER), nous vous proposons de regarder notre compte rendu d’étude disponible au lien situé plus bas dans cette article. Notre étude est portée sur la Caméra de surveillance sans fil 4 canaux de chez Motorola .

Grâce au lien fourni par le revendeur de la caméra nous avons pu avoir accès au manuel d’utilisateur (Attention il est en anglais). Disponible ici Manuel_Utilisateur 

Image de nôtre système étudié Source: Conrad

A partir du lien suivant, vous aurez accès au Compte rendu sur l’étude de la Caméra de surveillance sans fil 4 canaux de chez Motorola .

Pour plus d’informations, vous pouvez voir une vidéo de présentation d’une caméra similaire réalisé par la chaîne Motorola Pet. Vidéo ici .

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)

Continuer la lecture →

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

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– 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 :

• Lou-Ann L. (5e1) Eleve1_JM : https://cospac.es/TNO5
• Manon C. (5e1) Eleve2_JM : https://cospac.es/GYvS
• Thomas T. (6e1) Eleve3_JM : https://cospac.es/J6tl
• Maxime V. (6e1) Eleve4_JM : https://cospac.es/1osn
• Lenaick P. (6e1) Eleve5_JM : https://cospac.es/iV4t
• Enzo D. (5e4) Eleve6_JM : https://cospac.es/uujD
• Christopher P. (3e1) Eleve8_JM : https://cospac.es/xGwM
• Lancelot S. (4e) Eleve10_JM : https://cospac.es/iSc8
• Francky D. (CM2) Eleve11_JM : https://cospac.es/GIeu

Travaux réalisés par les élèves le jeudi 13 juillet 2017 :

• Titouan S. (CM2) Eleve1_JM : https://cospac.es/XX5f
• Tom C. (CM2) Eleve3_JM : https://cospac.es/N17q
• Joris D. (6e2) Eleve2_JM du 11/07 : https://cospac.es/XX5f
• Silvan R. (6e1) Eleve6_JM : https://cospac.es/9Md6

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 :

• Noémie P. (6e3) Eleve1_JM : https://cospac.es/2vN4
• Emma M. (cm2) Eleve2_JM : https://cospac.es/5hf8
• Eyal P. (4e3) Eleve3_JM : https://cospac.es/5dAg

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

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.

1 Compte-rendu de l’étude d’un système motorisé d’essuie-glace

1.1.Constitution de l’équipe et choix du système

1.1.1.Equipe

– Quentin D

– Clément C.G

– Chonghan X

– Rémi L

1.1.2.Système choisi

– Dispositif d’Essuie-Glace de la Renault Scenic 2

système d’essuie-glace d’un Renault scénic

1.2.Analyse du besoin et analyse externe du système

1.2.1.Description du besoin

– Nettoyer le pare-brise de la voiture sous la pluie, afin de fournir au conducteur un champ de vision le plus large et propre possible.

1.2.2.Principales fonctions de service du système et contraintes

– Faire un mouvement d’aller-retour sur le pare-brise en temps de pluie.

– Ne pas encombrer le champ de vision de l’automobiliste

– Ne pas aller trop lentement pour que le pare-brise puisse être dégager rapidement.

– Doit pouvoir résister aux différents intempéries

1.2.3.Description du fonctionnement, vu de l’utilisateur

– Les essuie-glace effectuent un mouvement d’essuyage parallèle. Ils sont équipés des pivots, ce qui élargit leurs rayon d’action. Adaptée aux dimensions du pare-brise, elle permet un champ de vision totalement dégagé.

1.3.Analyse partielle d’une chaîne d’énergie

1.3.1.Description d’une chaîne d’énergie

chaîne d’énergie

1.3.2.Analyse de solutions techniques

Mouvement d’aller-retour sur le pare-brise. Le dispositif doit pouvoir nettoyer le champ de vision du conducteur.

1.4.Analyse et modélisation d’une fonction cinématique du système

1.4.1.Choix d’une fonction permettant de transmettre un mouvement

Mécanisme de transmission du mouvement de rotation de l’axe moteur à la barrière articulée

1.4.2.Analyse cinématique

Schéma cinématique :

1.5.Modélisation, simulation et réalisation d’un dispositif expérimental

1.5.1.Conception d’un dispositif expérimental

Motoréducteur utilisé pour cette étude (source : banggood.com)

A l’aide d’un moteur montrer ci-dessus, nous allons faire tourner une pièce pour que le reste de l’ensemble du dispositif puisse effectuer des rotations, ce qui entraînera le mouvement souhaité qui est un aller retour du balai

1.5.2.Découverte du logiciel de modélisation 3D Onshape

Modélisations réalisées à partir de l‘article sur le blog de la SI au LP2I présentant le logiciel de modélisation 3D Onshape. Notre modélisation expérimentale est disponible sur ce site

1.5.3.Modélisation 3D de votre dispositif expérimental avec Onshape

– Présentation du dispositif expérimental modélisé avec Onshape

. Croquis

1) pièce noir : axe fixe relié au moteur

2) Pièce bleu : pièce fixer au moteur (celle qui entraîne la rotation du dispositif)

3) pièce rouge : transmet le mouvement aux autre pièces

4) pièce verte : manche du balai d’essuie-glace

. Lien vers la modélisation 3D réalisée avec Onshape

https://cad.onshape.com/documents/581f870b48ac6210957ec951/w/990bd6f206b9420240650ce6/e/9ee8333f5ec6e80220277699

1.5.4.Simulation de la transmission de mouvement avec Onshape

– Simulation de la transmission de mouvement considérée en animant votre modèle 3D avec Onshape.

Pour l’animation, on prend comme point de départ 0° et effectue une révolution, soit comme point d’arrivé 360°

– Analyse des résultats de simulation en les comparant notamment avec le fonctionnement souhaité.

Le mouvement obtenu lors de notre expérimentation est équivalent à celui des essuie-glaces sur les voitures standards

– lien vidéo : https://trello-attachments.s3.amazonaws.com/57fbdac9e889e8d9173b3773/57fc8bb468dd6bcc786f6343/2c980e9371d3509204f799e1be833fd2/Essuie_glace_de_Renault_Scenic_2_(600×333).gif

1.5.5.Réalisation du dispositif et validation expérimentale

– Validation expérimentale et qualitative de la modélisation 3D

Nous avons donc réussi a reproduire un dispositif d’essuie-glace d’un Renault Scénic

– Pièces mécaniques imprimées en 3D :

(Disponibles : violet (pastel), rose (magenta), jaune fluo (translucide), blanc.)

Couleur choisie : jaune fluo

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.

 Analyse du Drone AR Parrot

1     Système choisi : AR Drone Parrot 1.0

Drone AR Parrot avec sa coque de protection

Drone AR Parrot avec sa coque simple

AR Drone Parrot (avec ses coques prévues pour l’extérieur/intérieur) (Source : LP2I)

Vidéo de présentation du drone : https://www.youtube.com/watch?v=RrWRVAqNgUQ

 2     Analyse du besoin

 2.1      Fonction globale

Ce drone est prévu pour voler en intérieur et en extérieur tout en enregistrant des images et en étant piloté via un smartphone avec une application gratuite, téléchargeable sur Android et iOS.

 2.2      Fonctions de service et contrainte

Diagramme bête a corne du drone AR Parrot.

Source : diagramme « bête à cornes »,LP2I

Diagramme pieuvre du drone AR Parrot.

Source : diagramme « pieuvre » LP2I

 3     Analyse du système

 3.1      Fonctionnement, vu de l’utilisateur

Capture d’écran via AR.Freeflight sur Google Play Store

Capture d’écran via AR.Freeflight sur Google Play Store

Capture d’écran via AR.Freeflight sur Google Play Store

Source : Capture d’écran de l’application AR.Freeflight, Google Play Store

L’utilisateur télécharge l’application de pilotage AR.Freeflight du drone sur Internet s’il est déjà en possession d’un smartphone Android ou iOS. La connexion entre le drone et le smartphone s’effectue via une connexion Wi-Fi. Une fois la connexion effectuée, l’utilisateur voit en direct sur son smartphone ce que « voit » la caméra frontale du drone comme s’il était dans un cockpit. Le pilotage d’effectue grâce aux deux joysticks tactiles ci-dessus, l’un pour l’altitude l’autre pour la direction. Si la liaison Wi-Fi vient à se couper, le drone dispose d’un pilote automatique qui le posera en douceur. L’autonomie du drone est de 12 minutes environ pour un temps de charge de 1h30.

 3.2       Matière d’œuvre et valeur ajoutée.

Le drone est équipé d’une caméra à grand angle (93°) de 640×480 pixels, qui lui permet de retransmettre en direct les images qu’elle « voit » sur le smartphone de l’utilisateur mais aussi d’enregistrer les images filmées ainsi que le lieu et la date de l’enregistrement.

 4     Quelques fonctions techniques et solutions techniques

 4.1      Interface de dialogue

– Fonction technique : Dialoguer avec l’utilisateur

– Solution technique : Retransmettre en direct les images que voit le drone sur le smartphone de l’utilisateur via une caméra et une connexion Wi-Fi.

 4.2      Capteurs

– Fonction technique : Acquérir des informations sur l’altitude à laquelle se trouve le drone.

– Solutions techniques : Altimètre à ultrason (40 kHz)

 4.3      Moteurs

– Fonction technique : Générer une action mécanique pour faire voler le drone.

– Solutions techniques : Quatre moteurs sans balai brushless (35 000 tr/min 15 W)

 4.4      Alimentation

– Fonction technique : Alimenter en énergie électrique de manière autonome

– Solution technique : Batterie au Lithium-polymère (11,1 V, 1 000 mAh)

 5     Analyse de l’altimètre à ultrason

Le drone peut calculer à quelle distance il se trouve du sol et retransmettre cette donnée en direct grâce à l’altimètre à ultrason. Il s’agit tout simplement d’un émetteur et d’un récepteur d’ondes ultrason, inaudibles à l’oreille humaine, situés sous le drone.

AR Drone Parrot avec sa coque de protection

Source : Wikipedia

Principe de fonctionnement du capteur

L’émetteur va emmètre des ondes ultrason qui vont mettre un certain temps à se réfléchir sur le sol et plus le drone est en altitude, plus les ondes vont mettre de temps à rebondir contre le sol et à revenir vers le récepteur. Le drone n’a plus qu’à calculer l’altitude du drone en fonction du temps qu’ont mis les ondes ultrasons à se réfléchir sur le sol. Ce calcul se faisant quasi-instantanément, du point de vu de l’utilisateur, c’est en direct.

Photographie d’un émetteur/récepteur à ultrasons

Exemple d’émetteur/récepteur ultrasons, Source : ronan-chardonneau.fr

Schéma fonctionnel de l’émetteur/récepteur à ultrasons

Principe de fonctionnement d’un altimètre à ultrason (LP2I)

6  Impact environnemental

– Le drone consomme très peu d’énergie électrique car il fonctionne sur batterie

– Le drone est fabriqué principalement à partir de fibre de carbone et de polypropylène expansé qui sont des matériaux recyclables.

– Les pièces mécaniques du drone sont en plastique, issu du pétrole, une ressource en voie d’épuisement.

Félix.H et Quentin.D