Nous avons étudié un système qui s’appelle la centrale houlomotrice. La centrale houlomotrice produit de l’électricité grâce à l’énergie mécanique des vagues et le redistribue dans un réseau de distribution par des câbles situés sur le sol marin. Ce système est très utilisé dans les zones côtières à forte agitation (beaucoup de vagues) comme la Bretagne ou d’autres régions du monde comme l’Australie. Contrairement au centrale nucléaire, la centrale houlomotrice est écologique, autonome et ne nuis pas a son environnement. Malgré tout ça la centrale à quelques contraintes, elle doit pouvoir résister aux intempéries, a la corrosion et au fouling. Si la centrale rencontre un problème au niveau du dispositif sous marin, une commande de besoin de maintenance va être envoyée au dispositif depuis le centre de commandes et si le résultat de la commande est positif, le dispositif va émerger pour faciliter la réparation ou maintenance.

FS : Fonction de service
CS: Contraintes

Voici une vidéo explicative de la centrale : https://www.youtube.com/watch?v=Z11mbfiC66o

Auteurs : DUMAN Inan et THOREAUX Nathan

Husquvarna Automower 430x

Fonctions de l’objet étudié

Nous avons fait une analyse fonctionnelle d’un aspirateur robot .

Une tondeuse autonome a les fonctions d’une tondeuse ordinaire (tondre l’herbe) mais d’une façon autonome (sans l’intervention de l’Homme). De plus, elle est moins bruyant qu’une tondeuse à moteur thermique.

Pour configurer la tondeuse autonome Husqvarna AUTOMOWER 430x, , cette dernière est équipé d’une interface avec des boutons et un écran LCD pour contrôler la tondeuse .

Représentation de l’interface de la tondeuse . Image provenant du manuel d’utilisation

Ces composants répondent à la fonction d’usage Comment contrôler la tondeuse ? , ce qui lui permettra de pouvoir être contrôlée sans smartphone , car elle peut aussi être contrôlée via un smartphone .

La prise pour recharger est située à l’avant , le robot se met dans une station de charge , qui lui sert également pour se repérer .

Pour avancer , le robot avance aléatoirement jusqu’à croiser un cable , qui lui indique la limite du terrain . il doit donc faire demi tour pour continuer , jusqu’à ce qu’il retourne sur la station de charge , soit car le délai pour tondre est terminée , soit car l’utilisateur a renvoyé le robot sur la base ( bouton PARK ou via son smartphone . )

Il est composé de lames , pour couper l’herbe, de capteurs divers pour voir si la tondeuse n’est pas levé (pour arrêter les lames) , pour voir si le câble est proche pour retourner a la base , etc …

Il possède également une puce GPS pour pouvoir être repéré via smartphone .

Et d’une puce internet pour pouvoir recevoir des instructions du smartphone .

L’appareil doit être également élégant pour attirer une clientèle , surtout vu le prix de plus de 3000€ .

L’herbe est coupée et non arraché, de manière homogène mais n’est pas récupérée par la tondeuse.

Concernant l’interface de la tondeuse , la solution technique est constituée de boutons poussoirs , ainsi qu’un écran LCD permettant l’acquisition d’information sur le choix de l’utilisateur (mode de fonctionnement) et d’informer l’utilisateur.

La fonction technique des capteurs est , eux , d’acquérir des informations sur l’environnement de la tondeuse (obstacle devant la tondeuse, soulèvement de la tondeuse) , les solutions étant des capteurs ultrasoniques .  

Le déplacement est assuré par des moteurs , la fonction technique est de générer une action mécanique pour déplacer le robot , la solution est 2 moteurs électriques .

L’alimentation est elle assuré par une batterie au lithium-ion , dont la fonction technique est d’alimenter en énergie électrique la tondeuse de manière autonome .

Son impact environnemental est relativement élevé , car même si la tondeuse fonctionne sur batterie , elle contient bien plus de composants électroniques, chère à produire et polluants , comme la batterie dont la fabrication est très polluante , et la coque est faite de pétrole , une ressource en voie d’extinction .

Système de coupe de la tondeuse Automower 430x

(source : Les Numériques )

Enfin , pour couper l’herbe , elle utilise des lames circulaires fonctionnant par inertie .

Sources additionnelles :

Application – AUTOMOWER CONNECT

https://www.youtube.com/watch?v=pADyVgU2EF4

Présentation et test – HUSQVARNA AUTOMOWER 330X

https://www.youtube.com/watch?v=RXfcSe0407A

https://www.youtube.com/watch?v=Dp_dW0ywveU

Présentation système de coupe

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

Présentation système de recharge.

https://www.youtube.com/watch?v=px-ybuClf3A

Présentation global

Une centrale nucléaire à réacteur à eau pressurisé est une centrale qui produit de l’énergie grâce à de la vapeur d’eau, chauffé par de l’uranium enrichie, qui actionne une turbine, qui transmet l’énergie mécanique à un générateur, qui produit de l’électricité.

Fonctionnement général

Légende et source à préciser

Schéma de principe d’une centrale nucléaire REP. ( Wikipédia )

Analyse du besoin

          Fonction globale

La centrale nucléaire doit fournir de l’énergie sur un réseau électrique à partir d’uranium enrichi.

         Fonctions de service et contrainte

. Être proche de la mer ou d’un cour d’eau

. Avoir une enceinte de sécurité de 10 km

. Produire un maximum d’énergie avec un minimum d’uranium enrichie

. Respecter les normes de sécurité

. Produire le moins de déchet possible

. Respecter des normes de taux de radioactivité dans l’eau rejeté.

Analyse du système

       Fonctionnement, vu de l’utilisateur

Pour l’utilisateur ( EDF par exemple ) la centrale nucléaire produit de l’électricité pour la distribuer sur le réseau électrique.

      Matière d’œuvre et valeur ajoutée

La centrale nucléaire agit sur de l’eau, qu’elle transforme en vapeur grâce à de l’uranium enrichis.

      Flux

– Sur ce schéma fonctionnel on représente des flux d’informations (en rouge ici) et des flux d’énergie (en vert ici).

Quelques fonctions techniques et solutions techniques

       Mur d’enceinte

L’enceinte protectrice du noyau d’une centrale nucléaire est faite d’acier et de béton armé. Cette enceinte est construit pour éviter les fuites radioactive en cas d’accident tel que la fusion du noyau. Les nouveaux Réacteurs pressurisés européen (EPR) possède une enceinte de confinement composée de deux parois de béton: une paroi interne en béton précontraint ( technique de construction qui permet le renforcement du béton), recouverte d’une peau métallique coté intérieur et une paroi externe en béton armé, chacune de ces parois a une épaisseur de 1,3 mètre.

      Système de refroidissement

Lors de la sortie du deuxième circuit l’eau sous forme de vapeur traverse le circuits de refroidissement avant de retourné dans le deuxième. La vapeur passe par un condensateur qui transforme la vapeur en eau liquide. Se condensateur est composer d’un tuyaux qui ramène la vapeur d’eau et un autre tuyaux ,qui lui, vient pomper de l’eau froide dans une source (fleuves, rivière) et la fait passer dans le condensateur pour refroidir la vapeur. L’eau froide réchauffer par le condensateur est rejeté dans une cheminée avec un système aéroréfrigérants.

Vidéo EDF : https://www.youtube.com/watch?v=xp3KP1YPnqU

Analyse du capteur de chaleur

Il y a plusieurs types de sondes de chaleur aux niveaux du circuits primaire celle que l’on va étudier se situe aux niveaux entre le réacteur et le pressuriseur . C’est une sonde de type à temps rapide c’est à dire que le la prise et l’envoie de l’information se fait plus rapidement qu’une sonde standard ; Ce qui permet de mesurer avec beaucoup de précision les variation de température et régulé la pression en conséquence.

 Impact environnemental

Une centrale nucléaire rejette de nombreux déchets classifiés en plusieurs catégories :

• Les TFA, ou déchets très faiblement actifs, issus principalement de matériaux contaminés issus de démantèlement de centrale.

• Les déchets de classe A, ce sont des déchets à vie courte, avec une faible ou moyenne activités. Ils leurs faut 300 ans pour perdre leur radioactivité. Ils représentent environ 90 % des déchets produit en France. Ils sont compacté dans des fûts et stocké en surface.

• Les déchets de classe B et C, ce sont des déchets a vie longue avec une très haute radioactivité, il leurs faut plusieurs millier voir centaine de millier d’année pour la perdre. Ils sont enfoui sous une couche de bitume ou de verre. Ils représentent 10% du volume total de déchets.

De plus, les rejets liquides et gazeux autorisés contaminent les sols et les nappes phréatiques.

Cependant, une centrale nucléaire émet beaucoup moins de CO₂ que d’autre moyen de production non renouvelable. En effet elle produit 6 gramme de CO2 par KWh pour 978 pour le charbon.

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

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

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 !

Nous sommes un groupe de quatre élèves et allons vous présenter le pont que nous avons étudié durant quelques heures. Nous essaierons de répondre aux questions suivante :

Quelles sont les solutions innovantes retenues par le constructeur pour obtenir les performances souhaitées ? Ces solutions vous paraissent-elles correspondre à un bon compromis en terme de développement durable ?

Sommaire :

I. Présentation

Situation géographique :

Le pont Jacques-Chaban-Delmas, se situe à Bordeaux, c’est un pont levant franchissant la Garonne entre le pont de pierre et le pont d’Aquitaine, il se situe dans le prolongement de la rue Lucien-Faure et relie le quai de Bacalan au quai de Brazza, au nord de La Bastide, d’où son nom initial de pont Bacalan-Bastide. 

Période de construction :

Les travaux se sont déroulés d’octobre 2009 à fin décembre 2012. L’ouvrage a été mis en service et ouvert à la circulation le lundi 18 mars 2013, deux jours après son inauguration.

Description du pont :

Le pont présente une longueur totale de 575 mètres avec 433 mètres de pont principal et 117 mètres de travée levante permettant de préserver les trafics maritime, fluvial et événementiel.

Les pylônes du pont, protégés d’éventuels chocs par des îlots de béton en amont et en aval6, présentent une hauteur de 77 mètres. Ils permettront un tirant d’air similaire à celui du pont d’Aquitaine en position haute, soit 55 mètres au-dessus du lit de la Garonne, et à celui du pont de Pierre en position basse, soit 13 mètres7. La distance entre les pylônes est de 110 mètres.

La largeur du pont varie de 32 à 45 mètres suivant les différentes sections. La largeur utile est de27 mètres avec 15 mètres utilisés par le transport en commun en site propre, les piétons et les deux-roues et 12 mètres pour les véhicules légers et les poids lourds. Les pistes cyclables et piétonnes sont séparées de la circulation des véhicules à moteurs. Ainsi cette circulation douce s’effectue à l’extérieur des pylônes du pont.

Les lumières

Les lumières ne sont pas là pour éclairer mais pour souligner les lignes de l’ouvrage. La lumière des pylônes est due à la présence de milliers de lampes DEL. Les pylônes changent de couleur en fonction de la marée. Lorsque la marée est haute, on voit du bleu outremer et quand elle est basse, du vert Véronèse. Les DEL scintillent pendant les fêtes. Yann Kersalé, le responsable de cet éclairage, de celui de l’opéra de Lyon et du cours Victor-Hugo a été interpellé par l’UNESCO pour s’occuper de l’éclairage du pont Jacques-Chaban-Delmas.

II. Structure porteuse du pont

III. Chaîne d’énergie parties mobiles

Le stade Pierre Mauroy – www.info-stades.fr

Le stade Pierre Mauroy est situé à Villeneuve-d’Ascq, commune de la métropole européenne de Lille. Il a été inauguré en août 2012. Il était, pour la société Eiffage, un vrai enjeu technologique. Ce sont les architectes Valode & Pistre et Pierre Ferret qui se sont occupé du développement de ce stade.

Ce stade combine à la fois stade, avec une pelouse, et à la fois une Aréna et un palais des sports. Le stade est notamment prévu pour accueillir des matchs de l’Euro 2016. La pelouse mobile permettant au stade de se transformer en Aréna de cette manière est unique au monde. De plus, le stade possède également un toit amovible. La combinaison de ces deux éléments technologiques au sein d’un même stade est une première.

La durée des travaux a été de 2 ans et demi. Le coût est de 282 millions d’euros pour ce qui concerne le stade et ses parkings. L’investissement global était 324 millions d’euros.

Le stade a été tout d’abord créé afin que le LOSC, le club de football de Lille, possède un stade homologué afin de pouvoir participer à la Champions League. De plus, la création de ce stade a favorisé la sélection de la France comme pays organisateur de l’Euro 2016.

Vous pouvez découvrir le stade et son environnement grâce à la vidéo ci-dessous.

En quoi les solutions innovantes retenues par le constructeur pour obtenir les performances souhaitées correspondent-elle à un bon compromis en termes de développement durable ?

La principale innovation technologique, le toit

Le toit du stade est une innovation technologique complexe car il est mobile. Le toit repose principalement sur deux méga-poutres qui traversent le stade en long. Ces méga-poutres mesurent 205 mètres de long et 16 mètres de haut.

Mégapoutre du stade – www.info-stades.fr

Ces méga poutres en acier sont équipés de câbles de précontrainte qui vont créer des efforts internes afin de réduire la hauteur de ces poutres et d’en limiter la flèche quand le toit est fermé. Chacune des deux poutres pèsent 1800 tonnes. Les poutres supportent donc la toiture du stade, la charpente métallique et les quatre plateaux mobiles du toit ce qui fait un total de 7400 tonnes.

Pour hisser le tout à 31 mètres de haut, il a fallu attendre le bon moment car le vent ne devait pas dépasser 10m/s. Il s’agissait d’un travail de précision.

Section du stade Pierre Mauroy – www.detail-online.com

Le grand stade est muni d’une toiture gigantesque qui se situe de 31 m de haut et possède 4 éléments principaux : 2 structures hautes et 2 structures basses.

Comme nous pouvons voir dans cette section du stade, les quatre éléments se positionnent selon une configuration « gigogne » lorsque le toit est fermé. Ces deux structures hautes ont un poids chacune de 340 t, et deux autres structures basses se pèsent de 280 t chacune et chacun se mesure de 80 m sur 35. La toiture est composée de ce qu’on appelle « demi-toiture » ou « système de toit rétractable » qui est utilisé aujourd’hui non seulement au stade de Pierre Mauroy, mais aussi à l’University of Phoenix stadium. Il y a une autre couverture rajoutée de 30 cm pesant 600 t, qui a une fonction d’étanchéité, d’isolation thermique et de l’insonorisation, à la fois d’anti-réverbération à l’intérieure.

Il faut environ un quart d’heure pour que cette immense toiture puisse s’ouvrir, une structure de semi-portique assure l’ouverture et la fermeture du toit.

La structure de semi-portique appartient à ce qu’on appelle pont roulant, ce système possède au moins une poutre horizontale se déplaçant le long de chemins de roulement, les chemins de roulement peuvent être situés en hauteur ou au niveau du sol.

LP2I

Dans notre étude de cas, les demi-toitures sont posées sur les mégapoutres qui prennent en charge de soutenir une masse totale de 7400 tonnes et les rails jouent un rôle de guidage pour ces demi-toitures.

Nous pouvons simplifier cette toiture rétractable en un système de pont roulant de grande taille, qui est constitué d’un quadrilatère qui est muni de sommiers équipés de galets assurant le déplaçant sur l’une et l’autre des voies de roulement. Des dispositifs anti-déraillement ou anti-envol peuvent être ajoutés. Ces derniers peuvent prévenir un déraillement, notamment du toit en cas de séisme.

Schéma d’un pont roulant équipé de galets

En comparant avec Minute Maid Park, un stade de base-ball américain qui possède aussi un toit mobile, on peut donc calculer la résistance au roulement entre les galets et le rail du roulement afin de prouver la raison pour laquelle le stade de Pierre-Mauroy a choisi ce système du pont roulant en utilisant les galets :

Masse totale du toit (Le cas de Minute Maid Park) :3810 tonnes

Nombre de galets : 140

g(Accélération gravitationnelle) : 10Nm·s^-2.

C_RR (Coefficient de résistance au roulement) :0,003

C_f(Coefficient de frottement)=0,25

Fp(Poids)

F_R(Résistance de roulement)

On estime que le poids repart sur tous les galets par parts égales et que le matériel n’est pas déformé, nous avons alors :

Fp=m.g=3810.10³. 10=38,1 MN

F_R = F_p. C_RR =38100000.0,003=114,3 KN

F_{R(chaque roue)}=F_R/140=816N

Nous comparons avec la force de frottement sur le rail :

F_f=F_p.C_f=38100000.0,25=9,52MN

D’après le calcul théorique, nous voyons que l’emploi d’un système de pont roulant avec les galets et le rail réduit efficacement le frottement entre le guidage et le rail. Cela est donc une solution pertinente pour le stade de Pierre-Mauroy d’ouvrir / de fermer le toit.

EXPÉRIMENTATION

Pourquoi des méga poutres en treillis et pas de simples poutres en I ou de simples poutres planes ? Nous pourrons tester sur des poutres imprimés grâce à l’imprimante 3D l’influence des forces appliqués sur celles-ci. En essayant d’adapter les forces à appliquer en fonction des vraies forces exercées sur les poutres dans le stade, à notre échelle.

Poutre en I

Poutre en treillis

Cette observation nous permettrait de voir pourquoi dans le stade, la structure de la méga poutre est en treillis, et quelles seraient les principales déformations de ces différentes poutres. Nous aimerions également quantifier les différentes flèches, expérimentalement, et voir aussi les répartitions des forces au sein des structures.

Expérimentation 1 :

Nous avons un peu modifié notre expérimentation de départ :

–          Nous allons uniquement étudier les poutres avec un profil en I (IPN)

Sur celle-ci, nous allons voir l’influence du blocage de la poutre (encastrement ou non) pour un effort donné en un point, au centre de la poutre.

Nous allons procéder comme ceci :

Nous allons fixer la poutre entre deux supports, ce qui va la bloquer.

Ensuite nous allons accrocher au centre de la poutre une masse de 900g afin d’avoir une déformation due à cet effort. Au début, nous voulions accrocher une masse de 500g à la poutre, mais la déformation étant trop faible, nous avons augmenté la masse.

Nous voulons mesurer la différence de hauteur, à un certain point de la poutre, avant et après l’ajout de la masse afin d’obtenir la flèche. Nous allons répéter cette expérience en bloquant sur une plus ou moins grande distance les extrémités de la poutre.

Exemple :

Calcul théorique :

Source: Martial Santorell

Nous trouvons théoriquement une flèche de 17mm pour un effort due à une masse de 900g placé au centre d’une poutre bi-appuyé.

Résultats expérimentaux :

Source: LP2I

Lorsque la poutre est encastrée sur 0 cm, cela signifie qu’elle est juste appuyée sur les supports. Nous avons alors trouvé expérimentalement une flèche de 16,5mm alors que nous avions trouvé une flèche de 17mm par le calcul !

Conclusion :

Lors de l’expérience, nous avons remarqué que la flèche de la poutre était de moins en moins importante, plus on bloquait sur une grande distance les extrémités de cette dernière. Cependant, si l’ont fait ça sur une poutre d’un bâtiment, on réduit l’espace habitable, même si l’on diminue la déformation lors de la flexion. Dans le cas de notre stade, le choix a été fait de laisser en appui la poutre ce qui engendre une flèche plus importante, mais qui semble cependant négligeable. Le fait qu’elle ne soit pas encastrée permet de n’avoir aucune restriction au niveau de l’espace habitable qui serait ici l’espace comportant les gradins. De plus, cela permet d’éviter de rajouter une structure supplémentaire à monter pour encastrer la poutre.

Expérimentation 2 :

Nous avons voulu, dans cette expérimentation, voir l’importance des structures en treillis dans les structures porteuses.

Conclusion :

En ce qui concerne notre stade, le choix a été de faire une poutre ayant une structure en treillis. Celle-ci permet d’éviter les déformations au sein de la poutre et en plus, la structure en carré est gardée. Elle est représentée par les méga poteaux qui supportent la méga poutre, il y a un angle de 90° entre une méga poutre et un méga poteau. Les triangles à l’intérieur de la poutre permettent également de mieux répartir les efforts subits par cette dernière.

LA PELOUSE ESCAMOTABLE

Tout d’abord, nous allons vous présenter cette pelouse par le biais d’une vidéo ci-dessous. Elle présente l’installation du court de tennis dans l’enciente du stade lors de la finale de la Coupe Davis 2014.

L’escamotage s’effectue en trois partie :

Eiffage TP

• Le levage grâce à des vérins disposés sous la pelouse  1h15 (fig.1)

• La reprise de charge durant laquelle on positionne les 24 bras articulés sur les chariots qui vont actionner la translation  20min (fig.2)
• La translation : ce sont les chariots et les vérins « push-pull » qui constitueront le dispositif de translation du plateau par « pas de pèlerin ». Chaque chariot supporte 250t en cas de défaillances. La translation s’effectue grâce à des pas de 90cm. Les vérins sont alimentés par deux groupes hydrauliques. Le contrôle de l’avancé est effectué par un système à roues codeuses  1h30 (fig.3)

Pour que la pelouse sud qui peut rester couverte plusieurs jours ne s’abime pas de son confinement, des rampes d’éclairage horticole et des ventilateurs sont installés en dessous du plateau mobile.

Système à roues codeuses – stephane.genouel.free.fr

Système à roues codeuses: La roue codeuse est un capteur de position angulaire (et un capteur de vitesse angulaire lorsqu’il est associé à une mesure de temps). Le codeur rotatif est un capteur de position angulaire. Il mesure donc une grandeur d’angle. Pour connaitre la vitesse angulaire, il suffit de chronométrer le temps mis pour parcourir cet angle.

Problématique :

Comment concevoir, réaliser de manière rapide, simple et efficace un robot répondant à un cahier des charges spécifiques ?

Pour une personne extérieure, nous pouvons retrouver ce genre de robot dans la vitrine d’un magasin par exemple. Notre robot répondra à une fonction décorative et/ou divertissante.

Nous souhaitons réaliser un robot pouvant danser lorsqu’il entend une musique.

Pour cela, le robot serait posé sur un socle (plaque de PVC noire 3mm 15*20), ses jambes seraient immobiles (PVC découpé). Sa tête serait une assez grosse LED de couleur blanche. Son corps (équivalent au ventre) quant à lui serait deux demi-sphères réalisées à l’aide de l’imprimante 3D recouverte de LED s’illuminant en décalé pour créer un jeu de lumières. Au niveau des bras, ils seraient en mesure de bouger une articulation minimum (équivalent à l’épaule) de chaque côté, et une deuxième articulation sur un des deux bras (équivalent au coude).

Liste de matériels

Notre algorithme

Modélisation de pièces mécaniques en 3D

• Au niveau du corps de notre robot :

Cette demi-sphère représente la partie basse du corps de notre robot. Le rectangle encastré sur la face du dessus (Image 1) servira à mettre le servo moteur 4 et fera ensuite tourner l’autre demi-sphère. Tandis que les deux autres encastrements (Image 2) laisseront place aux deux jambes du robot. Cette pièce restera immobile, reliée au socle à l’aide des deux jambes.

Cette demi-sphère représente la partie haute du corps de notre robot. Le rectangle encastré sur le dessus de la sphère, nous servira à placer un autre servo moteur 5, qui cette fois-ci fera pivoter la tête, autrement dit la « LED puissante ».

Nous avons volontairement encastré un rectangle plus profond (20mm) ; car le servo moteur une fois coucher entrainera un petit disque qui fera pivoter la LED de 90° de sa position extrême à l’autre.

Les dimensions :

Les jambes du robot :

Les bras du robot :

La modélisation de nos pièces mécaniques est en cours de réflexion pour rendre l’impression 3D réalisable.

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)

A suivre (en cours de rédaction) !

Étude 2 : Les Transports propres

Introduction

Les activités humaines sont à l’origine de l’émission de nombreux gaz à effet de serre. Ces émissions de gaz à effet de serre contribuent de plus en plus fortement aux changements climatiques. C’est pourquoi le travail d’un ingénieur de notre époque consiste à éco-concevoir ces produits. Le secteur des transports et l’utilisation de moteurs thermiques fonctionnant avec des carburants issus d’énergies fossiles ont donc une grande importance dans l’origine des changements climatiques actuels. Des évolutions technologiques permettent de réduire les émissions de CO2, mais ces évolutions sont plus lentes dans le secteur des transports que dans les autres secteurs d’activité. Il devient donc urgent de développer des transports propres réellement compétitifs. Le changement de motorisation est une des évolutions majeures dans le domaine des transports. Les motorisations électriques correspondent aujourd’hui à la solution généralement retenue pour réduire les émissions de CO2.

Problématique

Comment un moyen de transport utilisant une motorisation électrique peut être compétitif et avoir un faible impact environnemental ?

Pour répondre à cette problématique, nous avons choisi d’étudier une voiture hybride, la Prius 2 de chez Toyota.

La Toyota Prius II hybride Source: http://abcmoteur.fr

I) Analyse du besoin

1) Comment exprimer le besoin ?

Schéma bête à corne de la Prius II
Source: http://consmecapro.free.fr

2) Comment satisfaire le besoin ?

Pour satisfaire un besoin, un système est composé de plusieurs constituants, eux-mêmes constitués de composants.

Par exemple, le système qui est ici, notre Prius 2, est constitué de différents constituants comme : une motorisation, une unité de contrôle, une carrosserie, une batterie, un train avant.

Principaux constituants                                  Source: http://consmecapro.free.fr

II) Fonctionnement vu de l’utilisateur

Différentes phases de fonctionnement des moteurs Source: http://www.des.pf

III) Chaîne d’énergie

Source: http://consmecapro.free.fr

IV) Chaîne d’information

http://consmecapro.free.fr

V) Un véhicule préservant l’environnement sur tous les points

En plus de préserver l’environnement lors de son utilisation, la Toyota Prius II le préserve en fin de vie. Le véhicule est à 90 % recyclable. De plus, chaque élément est clairement identifié et se démonte facilement pour simplifier et accélérer le démontage du véhicule en fin de vie.

La conception de la Prius 2 a été modifiée par rapport au processus de fabrication de la Prius 1 afin de réduire l’émission de CO2 lors de sa fabrication. Ainsi, cette modification de la fabrication de la Prius 2 a permis de faire baisser l’émission de CO2 de 31 %.

Sur l’analyse du cycle de vie (qui est un moyen d’évaluer les impacts environnementaux d’un produit), par rapport à une voiture essence de même gabarit, la Toyota Prius 2 émet 32 % de CO2 en moins.

La Toyota Prius 2 est équipée d’un système de climatisation intégralement électrique. Alors que sur une voiture classique, le système est entraîné par le moteur, dans la Prius, les éléments sont alimentés par l’inverseur à courant alternatif et l’inverseur à courant continu intégrés au système hybride. Ceci permet une réduction de 15 à 20 % de la consommation.

VI) Cahier des charges Toyota Prius 2

Cahier des charges de la Toyota Prius 2
Source: http://taaone-sti2d.fr

Diagramme pieuvre du système Prius 2
Source: http://taaone-sti2d.fr

VII) Fonctionnement a l’intérieur de la Prius

Fonctionnement motorisation
http://www.des.pf/itereva/disciplines/sti/prod/ETC/02/C021/23/hybride/hybride.html?analyse.html

Schéma du fonctionnement énergétique de la motorisation
http://blog.jeveux1truc.fr/wp-content/uploads/2014/04/hybride-fonctionnement2.jpg

Schéma des moteurs http://www.des.pf/itereva/disciplines/sti/prod/ETC/02/C021/23/hybride/hybride.html?analyse.html

Moteurs Toyota Prius 2 http://www.automobile-magazine.fr

VIII) Les facteurs influençant les performances

1) Comparaison des frottements aérodynamique et des frottements de roulement entre la Toyota Prius 2 et la Renault Laguna 2

Toyota Prius 2 http://images.caradisiac.com

Renault Laguna 2 http://www.motorstown.com

Lorsque la voiture roule, différentes forces s’appliquent sur celle-ci. Il y a tout d’abord la force P correspondant au poids du véhicule qui est donc lié à la gravité ainsi que la force R correspondant à la réaction de la route sur la voiture. Ces forces sont verticales pour un déplacement horizontal et donc n’ont pas d’effet énergétique sur le véhicule. En plus de ces forces il y a la force Fu correspondant à la force utile nécessaire pour maintenir constante la vitesse du véhicule. Cette force compense notamment la force Fr correspondant à la force de frottement de roulement et la force Fa qui est la force aérodynamique.

Source : lp2i EF 6

 Fa = 1/2 ρ.V².S.Cx

Quand on regarde l’équation, on voit que la force aérodynamique (Fa en N) est liée à la masse volumique de l’air qui est constante et qui est de 1,2kg/m3 (ρ), à la vitesse au carré (V en m/s), à la surface frontale du véhicule (S en m²) et au coefficient d’efficacité aérodynamique (Cx).

Un déflecteur aérodynamique est un élément de la carrosserie permettant d’orienter un flux d’air vers une direction souhaitée ou de l’en écarter.

Comme la force utile compense la force de frottement aérodynamique et la force de frottement de roulement, Fu = Fa + Fr

Donc plus Fa sera petit, plus Fu le sera aussi, et donc moins il faudra d’énergie pour compenser ces forces.

L’équation liée à la force de roulement est Fr = Cr . m . g où m représente la masse du véhicule, exprimé en kg. g l’accélération terrestre en m/s² et Cr le coefficient de résistance au roulement. Alors que les constructeurs devaient faire varier la surface frontale du véhicule et sa capacité de résistance à la pénétration dans l’air pour réduire les forces de frottement aérodynamique, ils doivent, pour faire varier les forces de frottement de roulement, faire varier la masse du véhicule et faire varier les pneus (la surface de contact, la matière..).

La légère différence de force de frottement de roulement est due à la légère différence de masse des deux véhicules.

Étant donné que nous avons Fa et Fr, nous pouvons tracer Fu en fonction de la vitesse, selon les deux véhicules :

Nous admettons que la vitesse est constante sur une distance de 100km, nous pouvons calculer l’énergie utile aux deux voitures pour parcourir cette distance pour une vitesse donnée.

Eu = Fu . D où D en m, donc D = 100 000m ici, Fu en newton (N) et Eu en joule (j)

Pour une distance de 100km :

On peut également calculer la Puissance utile nécessaire aux véhicules pour compenser les forces Fa et Fr à tout instant. Pour cela on utilise la relation Pu = 1/2 ρ.V³.S.Cx + Cr .m.g.V + m. a.V

On considère ici m.a.V = 0 car la vitesse est constante et qu’il n’y a pas de phase d’accélération.

Pour le cycle européen :

Nous admettrons le résultat du calcul réalise par Michel Kieffer dans le cas du cycle européen NEDC .

Énergie utile à fournir à un véhicule dans le cas du cycle européen NEDC, ramenée à une distance de 100 km (le cycle NEDC ne fait que 11 km) :

Eu = 19,2.S.Cx + 0,82.Cr.m + 0,011.m

2) Phase d’accélération

Pour accélérer, une voiture à besoin d’une énergie appelée énergie cinétique (Ec).

Ec = 1/2 mV²

Quand on regarde l’équation, on voit que l’énergie cinétique d’un véhicule est liée à sa masse et à sa vitesse. Les constructeurs vont donc faire varier la masse d’un véhicule pour pouvoir faire varier l’énergie nécessaire.

La masse de la Toyota Prius 2 est de 1350kg et la masse de la Renault Laguna 2 est de 1300kg.

IX) Comparatifs Toyota Prius 2 et Renault Laguna 2

Source : lp2i

X) Protocole expérimental

Problème

On sait que lorsque un véhicule roule à vitesse constante,

Pu = 1/2 ρ.V³.S.Cx + Cr .m.g.V + m. a.V et m. a.V = 0

Ce qui est surligné en rouge correspond à la force aérodynamique.

On cherche à connaître l’effet de la variation des facteurs V, S et Cx sur l’énergie fournie au moteur.

Hypothèses

– Étant donné que V est au cube, est-ce-que lorsqu’on double la vitesse, la force aérodynamique est 8 fois plus importante ?

– Quel paramètre influence le plus l’énergie donnée au moteur, S ou Cx ?

Expérimentation

Nous allons faire varier la taille (S) et la forme (Cx) des pâles ainsi que la vitesse de rotation (V) d’une hélice fixée sur l’axe d’un moteur, afin d’observer quelles influences ces paramètres ont sur l’énergie délivrée au moteur afin de garder une vitesse constante.

Est-ce réalisable à notre échelle ?

Pour cela nous allons nous aider de la relation V=R*w qui fait le lien entre vitesse instantanée (V en m/s) et la vitesse angulaire (w en rad/s) par rapport à la distance entre le point et l’axe de rotation (R en mètres). Il faut d’abord que l’on détermine à partir de quelle vitesse la force aérodynamique n’est plus négligeable face à la force de frottement de roulement car Pu = 1/2 ρ.V³.S.Cx + Cr .m.g.V + m. a.V

On sait que m. a.V = 0 car la vitesse sera constante.

Pour déterminer cela nous avons tracé les courbes représentatives de la force aérodynamique et de la force de frottement en fonction de la vitesse. Voilà ce que l’on obtient :

Source : lp2i

21,52 m/s = 77km/h

Il faudrait donc que notre dispositif dépasse les 77km/h pour qu’il puisse être efficace.

V=Rw donc R=V/w

Selon le site du constructeur de notre moteur, sa vitesse max est de 90tours/min soit 1,5tour/s.

1,5tour correspond à 3Π radian.

donc R = 21,52/3Π = 2,2m

Résultat

Notre protocole expérimentale ne pourra pas être mis en place à notre échelle car il faudrait un rayon d’au moins 2,2m pour atteindre des vitesses supérieur à 77km/h.

XI) Rendement

Le rendement des moteurs est une valeur à prendre en compte car elle correspond à la quantité finale d’énergie à la sortie du moteur par rapport à l’énergie entrante. Un moteur électrique synchrone à aimant permanent peut atteindre un rendement de près de 95 % ce qui signifie qu’il n’y a qu’environ 5 % de perte sous forme de chaleur. Un moteur thermique possède quant à lui un rendement très faible d’environ 35 % et donc des pertes de 65 %. Ceci veut dire que pour avoir la même énergie en sortie de chaque moteur, il ne faudra pas la même quantité d’énergie en entrée pour chacun de ces moteurs. Il faudra 2,7 fois plus d’énergie à l’entrée d’un moteur thermique pour avoir en sortie la même quantité d’énergie que le moteur synchrone à aimant permanent. C’est pourquoi le ingénieurs favorisent cette solution technique, cela leur permet d’avoir moins de perte. De plus, étant donné qu’il y a moins de perte, cela veut dire que le moteur chauffe moins et qu’il n’a pas besoin d’un système de refroidissement important.

Moteur synchrone à aimant permanant http://www.directindustry.fr

Moteur thermique http://www.moteurnature.com

Conclusion

La hausse du coût des produits pétroliers ainsi que la nécessité impérieuse de réduire les émissions de co2 imposent aux ingénieurs de trouver de nouvelles solutions techniques pour les transports de demain.

Une voiture hybride contient deux sources d’énergie, l’une thermique et l’autre électrique. Le moteur thermique est utilisé lorsque les batteries sont vides, ou quand le moteur électrique ne fournit plus assez de puissance. Comme la voiture hybride consomme moins d’essence, elle est par conséquent moins polluante.

De plus, de nombreux véhicules hybrides, comme la Prius 2 de chez Toyota, grâce à différents systèmes, récupèrent l’énergie normalement perdue pour recharger la batterie du véhicule. Cette Prius 2 est protectrice de l’environnement tout au long de son cycle de vie, lors de sa fabrication, de son utilisation et de son recyclage.

La Prius 2 possède un très bon coefficient de pénétration dans l’air, ce qui va limiter sa consommation d’énergie face aux forces aérodynamiques lorsque l’on atteint des vitesses élevées. Les ingénieurs font variés ces paramètres cités dans cette étude, afin de réduire la consommation d’un véhicule et son émission de CO2, mais le véhicule doit rester performant face à la concurrence des autres produits proposés aux usagers.

Crises sous un monde base sur le pétrole

Après des années et des années de développement de la technologie, on a construit un monde puissant qui se base sur le pétrole et l’électricité. Dans ces centaines année, on a eu l’un après l’autre le train à vapeur, la voiture à combustion interne, l’avion, etc. et jusqu’au présent grâce au développement de la technologie, on a eu une diversité des moyens de transport, de vélo et de voiture à Airbus 380, on fabrique des machines énormes à satisfaire à des demandes croissantes qu’on ne parle pas des risques environnement et d’humain pendant des années et des années et des problèmes écologiques s’apparaissent peu à peu.

 L’explosion de Deepwater Horizon En 2010 (Source : Wikipédia )

La nouvelle technologie ?

Plus en plus des gens commencent maintenant à discuter l’énergie propre qui produit une quantité faible de polluants lorsqu’elle est transformée en énergie finale. On se sert de l’énergie éolienne, de l’énergie solaire, de l’énergie hydroélectrique etc pour fabriquer l’énergie électrique et nous en profitent partout dans notre vie. Par exempla la nouvelle technologie : la voiture électrique ZOE.

Renault ZOÉ

En 2010,la voiture électrique ZOE de Renault a été présentée pour la première fois au monde. C’est une voiture qui utilise l’énergie électrique chargée dans ses batteries de lithium et une fois lorsqu’elle est chargé son autonomie peux aller jusqu’à 240 km et il nous faut 13s pour atteindre sa vitesse maximal à 130km/h. Il nous semble que c’est une très bonne production de la nouvelle technologie mais en revanche on entend peu de gens qui parle de problème qu’elle puisse apporter.

La gestion de batteries, c’est ce qu’on n’entend presque pas parler. On prend l’exemple de Renault ZOE, la batterie laquelle on achète dans la voiture n’appartient pas aux usages d’après les consignes de Renault, ça veut dire qu’il faut louer la batterie chez Renault. Comme c’est Renault qui géré la gestion de batterie alors qu’on peut se dire : ce n’est plus mon problème ? La réponse est plutôt ”NON”. Renault est le seul constructeur automobile à imposer une location de batteries sur ses voiture électriques donc comment va-t-il faire par rapport à ces milles batteries quand elle ne seront plus marcher avec le temps?

Ce que nous donne à réfléchir

Le recyclage des batterie est un des travaux le plus difficile à faire dans notre vie. Même si le plupart des batteries peuvent être recyclé que personne ne puisse assurer que c’est 100% sécuritaire pour l’environnement. En outre, la fabrication de batteries a besoin des métaux toxique et rares, l’on n’aura pas assez de ces métaux à fabriquer les voitures électriques pour tout le monde, ce sera peut-être une autre façon de ”crise de l’énergie”.

En France, 77. 5% de la production électrique vient des centrales nucléaires et en Allemagne 57. 1% de la production électrique vient des combustibles fossiles et la part des énergies renouvelables pour chacun est 24. 1% de 2013 et 17. 7% en 2014. Le moyen plus utilisé pour fabriquer l’électricité n’est pas assez écologiste et l’utilisation de cet électricité est-il plus écologiste ? On ne sait pas plus que ça, l’utilisation de la nouvelle technologie est encore inquiétante mais aussi potentielle…

Yanjun MA

Les sources citées :

http://www.voiture-electrique-populaire.fr/enjeux/technologie/batteriehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Renault_ZOEhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Recyclage_des_batterieshttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_Allemagnehttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_France

http://www.voiture-electrique-populaire.fr/enjeux/technologie/batteriehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Renault_ZOEhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Recyclage_des_batterieshttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_Allemagnehttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_France

http://www.voiture-electrique-populaire.fr/enjeux/technologie/batteriehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Renault_ZOEhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Recyclage_des_batterieshttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_Allemagnehttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_France

http://www.voiture-electrique-populaire.fr/enjeux/technologie/batteriehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Renault_ZOEhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Recyclage_des_batterieshttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_Allemagnehttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_France

http://www.voiture-electrique-populaire.fr/enjeux/technologie/batteriehttps://fr.wikipedia.org/wiki/Renault_ZOEhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Recyclage_des_batterieshttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_Allemagnehttps://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9_en_France

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 !

Compte rendu de l’expérimentation sur le capteur de position (fin de course) de l’imprimante 3d Tobeca 2

figure 1

Les mesures aux bornes du capteur seul :

Avant d’effectuer nos mesures nous avons réalisé un schéma de câblage

figure 2

D’après nos mesures aux bornes du capteur nous avons pu interpréter les chiffres relevés dans un tableau. Ces mesures ont pu être relevées grâce à un Multimètre.

Multimètre :

Il génère un courant I (avec son alim)

Il mesure I (A) et U (V)

Il calcul et affiche R = U÷I

OL = Overload = dépassement de la capacité de mesure c’est-à-dire R ˃ 99 MΩ

Puis on mesure U (t) avec un oscilloscope

Connecteur BNC

On observe un signal avec une période t = 20 ms soit une fréquence F = 1÷T = 1÷10-³ = 50 Hz

• Schéma électrique du capteur dans les deux positions entre C et NC

figure 3

• Schéma électrique du capteur entre C et NO

figure 4

• Schéma électrique équivalent du capteur avec ses 3 bornes.

figure 5

figure 6

Mesures sur le capteur sur l’imprimante 3D Tobeca :

figure 7

Nous allons mesurer la tension U (V) aux bornes du capteur fin de course / image de la position (fin de course atteint au pas).

• Schéma de câblage

figure 8

• Tableau de mesures

• Modélisation du comportement

figure 9

Cette résistance R permet de ne pas avoir FDC en l’air quand le contact est ouvert. Elle tire FDC au plus de la lim. On l’appelle résistance de tirage au plus (pull up).

figure 10

Chronogramme

figure 11

figure 12

figure 13

Conclusion :

Un microrupteur type « fin de course » est un interrupteur utilisé pour les capteurs de contacts, pour les fins de courses. Il est équivalent à un interrupteur à trois positions.

Comme on a dit précédemment l’interrupteur est constitué de 3 trois pattes :

• Com (pour Commun)
• NC (pour Normaly Closed)
• NO (pour Normaly Open)

La patte Com est utilisée dans tous les cas, mais il faut choisir une seconde patte pour avoir un circuit totalement complet. Si on choisit No, on aura un circuit ouvert quand on ne pressera pas sur le poussoir et avec Nc le contraire.

Lors de certain changement de position, le matériaux rebondit ce qui crée des interférences. (voir figure 11)

Mesures sur un circuit de TEST :

Schéma de câblage :

figure 14

figure 15

Après avoir mis en œuvre le circuit sur une plaque d’essai (voir photo) nous avons relevez des mesures que nous avons mis dans un tableau

figure 16

Chronogramme :

figure 17

figure 18

A partir de ce chronogramme nous pouvons dire que la résistance monte le signal donc on peut affirmer que c’est une résistance dite (pull up). Et dire que le circuit et normalement ouvert comme nous le montre le résultat du tableau.

Schéma électrique :

• Structure réelle du circuit :

figure 19

• Schéma électrique à partir de la structure réelle du circuit :

figure 20

6.5.5

Schéma de câblage :

figure 21

Servomoteur :

figure 22

figure 23

Algorithme :

figure 24

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 : 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 … La qualité de la traduction varie en fonction des versions. Des sous-programmes peuvent être réalisés (blocs non visibles sur cette image). (Source : LP2I)

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.

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 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).