[Compte rendu] Comment l’imprimante 3D Tobecca arrive-t-elle à déterminer sa position Z=0 ?

Publié le 16 mars 2015 par Alix C.

Comment l’imprimante 3D Tobecca arrive-t-elle à déterminer sa position Z=0 ?

1.Observation de l’imprimante lors de la prise d’information Z=0

Pour répondre à cette problématique, nous avons réalisé une étude expérimentale. Nous avons observé ce qu’il se passait lorsque l’on demandais à l’imprimante de redescendre à sa position Z=0.

Nous avons observé que lorsque la tête d’impression de l’imprimante descend à sa position Z=0, elle descend rapidement dans un premier temps, appuie sur un interrupteur, remonte légèrement, et finalement redescend de manière plus lente.

Nous avons observé cet interrupteur.

Tout d’abord, l’interrupteur est constitué de 3 bornes:

NC = Normaly Closed = Fermé au repos

contact normalement fermé

NO = Normaly Open = Ouvert au repos

contact normalement ouvert

C = Common = borne commune

schéma interrupteur

2. Étude de l’interrupteur

Grâce à un multimètre, nous avons relevé la tension et la résistance aux bornes NC-C et NO-C.

Dans un premier temps, nous avons relié les bornes NC et C à un multimètre.

Et voici les mesures relevées en fonction de la position de l’interrupteur :

	U (V)	R (Ω)
Enfoncé	Instable (en l’air)	>99 MΩ
Relâché	0	Environ 0

Même procédure avec les bornes C et NO :

	U (V)	R (Ω)
Enfoncé	0	Environ 0
Relâché	Instable (en l’air)	>99 MΩ

Ci-dessous, un schéma du circuit de l’imprimante 3D incluant le bouton étudié, avec ses bornes NC et C (NO n’est pas utilisé sur l’imprimante). La résistance R évite un cours circuit et permet de tirer la borne au plus lorsque l’interrupteur est au repos. Le bloc « Traite » correspond à la carte Arduino. U1 et U2 sont des tensions.

schéma de câblage de l’interrupteur

3.Mesures sur oscilloscope et conclusion

Nous avons finalement réalisé d’autres mesures, directement en se branchant sur l’imprimante, à l’aide d’un oscilloscope.

Lorsque l’on appuie sur l’interrupteur en le maintenant, nous observons que la tension passe instantanément de 0V à 5V.

oscilloscope, transition ouvert-fermé

Et voici ce qu’affiche l’oscilloscope lorsque la tête d’impression atteint l’interrupteur et réalise la série d’action évoquée plus précédemment.

Lorsque l’imprimante atteint Z=0

1.L’imprimante est en descente rapide

2.L’imprimante appuie sur l’interrupteur (pendant environ 100ms)

3.L’imprimante remonte rapidement et redescend lentement.

4.L’imprimante appuie à nouveau sur l’interrupteur et s’arrête dans cette position.

Pour répondre à la problématique, nous pouvons donc dire que l’imprimante détermine sa position Z=0 en se servant d’un interrupteur normalement fermé sur lequel elle appuie (et donc ouvre) grâce à la tête d’impression. Elle réalise ensuite le cycle ci-dessus afin d’éviter de descendre trop bas à cause de l’inertie.

Compte-rendu expérimentale sur le capteur fin de coursede l’imprimante 3D Tobeca 2

Publié le 11 mars 2015 par Quentin D.

Comment acquérir une information sur la position d’un contact ?

Dans le cadre d’un travail expérimentale sur l’imprimante 3D Tobeca 2 en sciences de l’ingénieur, nous avions pour objectif d’étudier un contact de fin de course sur l’imprimante.

Nous étions 2 par groupe et nous étions chargé de rédiger, par élève un compte-rendu sur un contact fin de course.

Pour des soucis de position et d’accessibilité, nous avons décidés d’étudier le capteur de position fin de course de l’axe Z.

Notre investigation s’est divisée en 3 parties principales :

Investigation sur l’imprimante en classe entière

Investigation par groupe de 2 sur un capteur FDC ( Fin De Course), relié à un multimètre

Investigation sur un capteur FDC relié à un circuit électrique et a un oscilloscope (par 2)

Schéma cinématique de l’imprimante 3D Tobeca 2

Lors de l’investigation en classe entière, nous avons étudié le comportement de l’imprimante en fonction de la position du contact FDC sur l’axe Z.

Nous avons par la suite étudié le capteur seul.

capteur

schéma capteur FDC

Lors de l’investigation par groupe de 2, avons étudier le contact avec un multimètre, que nous avons brancher aux bornes C et NC.

Position levier

R (Ω)

U (V)

Modélisation du capteur entre les bornes C et NC

Relâché

≈ 0

Circuit fermé

Contact fermé au repos

Enfoncé

O.L (OverLoad = dépassement de la capacité de mesure) R>99MΩ

Pas stable (en l’air)

Circuit ouvert

Contact ouvert en position travail

Enfin, nous avons relié le contact FDC avec un oscilloscope, toujours sur les bornes C et NC

lecture oscilloscope passant de l'état du levier de appuyé (position au travail) à relaché (position repos)

lecture oscilloscope passant de l’état du levier de appuyé (position au travail) à relâché (position repos)

Sur l’oscilloscope, nous pouvons observer un certain rebond lors du changement d’état du levier. Cela s’explique notamment par la souplesse du matériaux. La carte électronique ne prend bien évidement compte avec le trigger (seuil de déclenchement), permettant ainsi que le programmation ne s’active pas plusieurs fois de suites.

État levier	U(V)	R(Ω)	État du contact, modélisation
Relâché	0	0	Contact fermé
Enfoncé	≈ 4,7	O.L. >99.9 MΩ	Contact ouvert

Modélisation du contact FDC

Nous pouvons constater que dans le circuit, nous avons mis une résistance, permettant ainsi de tirer le contact FDC au + permettant ainsi d’éviter un court-circuit.

Quentin D.

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

Publié le 6 mars 2015 par Mickaël M.

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.

Position levier	U (V)	R (Ω)	Modélisation capteur entre c et NC
Relâché	0	00.5	Circuit ferméContact fermé au repos
Enfoncé	Pas stable (en l’air)	OL = R˃ 99 MΩ	Circuit ouvertContact ouvert en position travail

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.

schema electrique equivalent 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

Etat levier	U = FDC (V)	Etat du contact, modélisation
Relâché	0	Contact fermé FDC = 0V car il est relié à la masse par le contact
Enfoncé	4.7	Contact ouvert

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

Position levier	Modélisation du bouton	U (V)
Relâché	Contact ferméCircuit fermé au repos	0
Enfoncé	Contact ouvertCircuit ouvert en position travail	5.52

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

Compte rendu de l’investigation expérimentale sur l’imprimante 3D

Publié le 4 mars 2015 par Augustin L.S

Compte rendu partie 1

Compte rendu partie 2

Compte rendu partie 3

Compte rendu partie 4

Compte rendu partie 5

Compte rendu partie 6

Un événement est défini par un début de pression sur le bouton poussoir.

Compte rendu partie 7

Nous avons donc réaliser un programme Arduino afin d’interpréter le

Compte rendu au format PDF

Augustin L.S

Programmation graphique avec Arduino et Ardublock au lycée

Publié le 20 janvier 2015 par Daniel Pers (Prof.)

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 ... (Source : Collège Jean Macé)

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

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

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

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

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

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).

Oeuvre sonore avec une carte Arduino Yun

Publié le 14 décembre 2014 par Clement D.

Dans le cadre de notre MID (Module Inter Disciplinaire) Art plastique Physique, en seconde notre objectif était de créer une oeuvre à exposer pendant une petite heure au musée de Oiron. Autant dire que notre champ d’action était très vague nos seules limites étaient la transportabilité de l’oeuvre et notre imagination. En tant que passionné de sons l’idée m’est tout de suite venu de proposer une oeuvre interactive entre le public et des sons, idée retenue pour notre production finale.

Introduction

Une fois l’idée arrivée à maturité je me suis décidé a utiliser une carte Arduino, carte que j’utilise depuis 6 mois. La problématique était simple, mais les solutions multiples. Je me suis donc focalisé dans un premiers temps sur une solution Arduino et ordinateur, l’Arduino s’occuperait de la partie avec le capteur et l’ordinateur d’exécuter les volontés de l’Arduino. Sur le papier ça paraissait très simple, mais en pratique très complexe. Et l’idée m’est venu d’aller questionner les profs de SI du lycée. Après avoir parlé avec M.Pers et ayant exclus la solution Arduino plus ordinateur, deux solutions s’offraient à moi : la solution d’une carte Arduino avec un shield (petit module complémentaire et dans notre cas avec sortie audio) et une carte Arduino Yun avec une carte son USB. Après avoir expérimenté plusieurs combinaisons de matériel, l’oeuvre finale fut composée de l’Arduino Yun avec une carte son.

Fonctionnement et explication

Le principe de l’oeuvre est de jouer une série de dialogues lorsque le capteur directionnel détecte quelqu’un.

Le but est donc dans un premier temps de détecter une personne. Pour ce faire j’ai utilisé un capteur à ultrason le SRF02

Quand une personne ou un objet passe à moins de six mètres du capteur celui-ci envoie la distance de la personne à l’Arduino Yun qui analyse ces informations. Je l’ai programmé de telle sorte que lorsqu’il détecte une personne à moins de deux mètres il envoie une commande au second processeur de la carte qui fonctionne sous Linux qui lui va lancer le son en l’occurrence un fichier nommé 01.mp3. Pour ce faire il faut avoir préalablement installé les drivers de la carte son et le software pour lancer les sons. Pour l’Arduino Yun le plus pratique est madplay.

En pratique

Sur place l’installation fut assez simple, mais nous nous sommes heurtés à un gros problème : le son se déclenchait seul. Après plusieurs recherches je découvris que le capteur ne détectant rien avant six mètres renvoyait 0 en valeur et ma condition était codée de telles sorte que lorsque l’Arduino recevait une donnée inférieure à 200, la distance en centimètres, il déclenche le son. Il fallut donc opposer une paroie à moins de six mètres du capteur.

Sources et code Source

Pour de plus amples information sur l’Arduino Yun je vous invite à consulter cette article :

Pour savoir comment jouer des sons avec l’Arduino Yun je vous invite a consulter cette article : http://dev.mikamai.com/post/69775973742/arduino-yun-with-sound-the-supereasy-way

et pour le code que j’ai rédigé le voici :

 
#include 
#include 

Process p;

void setup()
{
 Wire.begin();
 Serial.begin(57600); 
 Bridge.begin();
 
}

int reading = 0;

void loop()
{
 Wire.beginTransmission(112);
 Wire.write(byte(0x00)); 
 Wire.write(byte(0x51));
 Wire.endTransmission();
 delay(70);
 Wire.beginTransmission(112);
 Wire.write(byte(0x02));
 Wire.endTransmission();
 Wire.requestFrom(112, 2);
 if(2 <= Wire.available()) 
 {
 reading = Wire.read(); 
 reading = reading << 8; 
 reading |= Wire.read(); 
 }
 if (reading <= 200){
 p.runShellCommand("madplay -a +5 /root/01.mp3");
 while(p.running()); 
 Serial.println("it works!");
} 
}

Analyse fonctionnelle d’un bras robotique”Danse avec les Robots du Futuroscope” (1S3 gr. 2 équipe 2)

Publié le 12 décembre 2014 par Quentin D.

Comment piloter précisément et efficacement les mouvements complexes d’un bras mécannique ?

Robot Kuka KR500-3 (position étendu)

Analyse du besoin

Ce type de robot est destiné par exemple au Futuroscope qui propose l’attraction « Danse avec les robots ». Dans cette attraction, 10 robots sont mis en scène pour une chorégraphie choisie. Chaque robot a la capacité d’accueillir à bord 2 passagers. Nous avons étudié les différents aspects du robot permettant à la machine d’être piloter précisément et efficacement. Dans le cadre de cette étude, nous avons eu l’aide du parc du Futuroscope, nous permettant ainsi de visiter l’attraction “danse avec les robots”, équipé de robot Kuka KR500-3.

Analyse du système

Mouvements possibles des différents axes du système

Description des différents axes (emplacement, type de mouvement)

Axes	Emplacement	Type de mouvement
Axe 1	Embase/Bâti de rotation	Rotation pivot axe Z (+/-80°)
Axe 2	Bâti de rotation/Epaule	rotation pivot axe Z(+20° à -130°)
Axe 3	Épaule/Poignet en ligne	rotation pivot axe Z (+144° à -100°)
Axe 4	Poignet en ligne/Poignet en ligne	Rotation pivot axe Z (+/-350°)
Axe 5	Poignet en ligne/Poignet en ligne	rotation pivot axe Z (+/-120°)
Axe 6	Poignet en ligne/Poignet en ligne	Rotation pivot axe Z (+/-350°)

Description générale du robot avec les principaux composants

1. Robot 2.Câbles de liaison 3.Commande de robot 4.Boîtier de programmation portatif smart Pad

Caractéristiques du robot Kuka KR 500-3 :

Poids : 2 375 kg

Volume de travail : 68m3

Nombre d’axes : 6

Diagramme FAST du robot

Description des différents composants permettant la précision du Robot

Pour être piloté précisément l’équipe d’ingénieur ayant conçu le robot a dû faire face à des contraintes techniques qui sont les suivantes :

La gravité
L’inertie
La masse
Les contraintes mécaniques
Et la position exacte de chaque axe

Le robot est équipé de moteurs triphasés (Fig.1 et 2)permettant ainsi un couple et une puissance plus élevé. Par conséquent une puissance plus élevé permet des accélérations plus rapides (contrairement à un moteur à courant continu ne pouvant accepter une telle puissance).

Moteurs triphasées de l’axe 2 et 3 (Fig.1)

Moteur triphasé de l’axe 2 (Fig.2)

Mais cette force exerce une contrainte mécanique plus importante notamment sur la liaison entre le bâti de rotation et l’épaule (Fig.3).

axe 2 (Bâti de rotation/Epaule) (Fig.3)

Pour pallier cette force, parfois violente, un compresseur hydraulique(Fig.4), fixé sur le bâti de rotation permet d’absorber celui-ci.

Compresseur Hydralique de l’axe 2 (Bâti de rotation/Epaule) (Fig.4)

Par la suite cette force étant emmagasinée dans le compresseur, elle va être libérée et ainsi générer une force supplémentaire pour un mouvement dans le sens inverse. D’autre part la puissance des moteurs et du compresseur ont permis de lutter contre certains phénomènes physiques comme par exemple la masse du robot, la gravité, et l’inertie du robot.

Mais toute cette puissance ne permet pas à elle seule d’avoir une précision des mouvements du robot. Un autre point essentiel est le contrôle du robot. Chaque moteur est donc équipé d’un capteur de position angulaire permettant au Boîtier de Programmation Portatif(Fig.5) de savoir précisément la position exacte de chaque axe, si oui ou non le robot est à la bonne position.

SmartPAD (Boitier de programmation portatif) (Fig.5)

Dans le cas contraire la position sera rectifiée immédiatement.

Conclusion :

Le robot est donc piloté précisément grâce aux capteurs de position angulaire de chacun des 6 axes, permettant ainsi au boitier de programmation portatif de connaitre la position de chaque axe à tout moment. Les mouvements du robots sont, quand à eux effectuer avec précision par les 6 moteurs triphasées.

Quentin D. Mathieu B. Mickaël P.

Etude fonctionnelle de la passerelle d’accès au robot coaster

Publié le 8 décembre 2014 par Camille G.

Dans cette étude de cas, nous allons étudier la passerelle d’accès au robot coaster.

Nous allons essayer de répondre a la problématique suivante :

Comment piloter précisément et efficacement les mouvements complexes d’un objet technique ? Comment décrire les chaînes d’information et d’énergie de ces systèmes ? Quelles sont les solutions techniques qui permettent de réaliser les fonctions nécessaires ?

Pour cela, nous allons d’abord analyser les besoins, puis analyser le système de la passerelle d’accès.

Voici le schéma de la frontière étudiée :

Frontière déterminée à partir d’une image extraite du sujet de bac de S.I 2008

I – Analyse des besoins

Les besoins de la passerelle d’accès au robot coaster sont :

– Permettre à l’utilisateur d’accéder au robot en sécurité. Ceci est réussi entre autres grâce à des rambardes latérales, une butée intérieure, des bords sensibles et un electro aimant.

– Se rétracter avant le démarrage et s’avancer à la fin de l’attraction dans un temps donné.

– Faire un mouvement de translation fluide longitudinalement et latéralement.

– Déterminer lorsque le bras est en “home position” afin de se mouvoir sans risque.

– Permettre au robot coaster de se synchroniser et de se lier aux autre robot coaster pour commander les appareils électrique (ex: harnais de protection)

II – Analyse du système

Diagramme FAST extrait du sujet de bac de S.I. 2008

Diagramme FAST de la passerelle d’accès au robot coaster :

Chaine d’information et d’énergie – Sujet bac S.I. 2008

Schéma du mouvement de la passerelle d’accès au robot coaster :

Image extraite du sujet de bac de S.I. de 2008

Pour se déplacer précisément et efficacement sans atteindre à la sécurité de l’utilisateur, la passerelle répond a différentes contraintes :

Elle ne se déplace que lorsque le bras est en “home position”, c’est à dire à l’arrêt, comme sur le schéma ci-dessus. Pour des raisons de praticité, le déplacement aller ou retour de la plateforme doit se faire en moins de 8 secondes. On peut voir sur le schéma ci-dessous comment est répartie cette vitesse.

Schéma de l’évolution de la vitesse de la passerelle – Sujet bac S.I. 2008

t1 = 2 secondes, t2 = 5 secondes, t3 = 1 seconde.

La sortie de la passerelle se fait en plusieurs temps :

démarrage et déplacement en vitesse lente jusqu’au point A
déplacement en vitesse rapide jusqu’au point B.
déplacement en vitesse lente jusqu’au point C (vitesse lente = 100mm/s).
déplacement en « roue libre » jusqu’en butée extérieure.

Les points A et B sont associés à des capteurs qui déterminent quand changer la vitesse.

Schéma cinématique de la passerelle d’accès – Sujet bac S.I. 2008

Grâce a ce schéma, on peut comprendre précisément comment fonctionne la passerelle.

La passerelle est déplacé grâce à une chaîne qui est activé par une roue dentée motrice, elle même activée par un moteur (triphasé*). Elle est fixée grâce à une liaison fixe sur la chaîne, et elle à une liaison glissière avec un rail situé sur un bâti.

On retrouve ici les point A et point B, qui correspondent aux emplacements des capteurs, pour déterminer la vitesse du moteur qui activera la chaîne.

Comme nous avons pu le voir à la sortie au futuroscope, la passerelle possède un bras qui s’accroche au robot lorsqu’il est en Home Position. Ce bras permet l’alimentation électrique et sert de capteur pour déterminer si le robot est bien a l’endroit ou il devrait être.

Pour déterminer lorsque le bras est en “home position”, des capteurs optiques sont positionnés sur la passerelle, et des réflecteurs sur la gondole.

Photo du robotcoaster au Futuroscope Photo LP2I 2014

Vidéo amateur de l’attraction Danse avec les Robots

Les solutions techniques qui permettent de réaliser les fonctions nécessaires sont :

placer les 4 roues porteuses réceptrices dans un rail. (FT11)

Schema de la passerelle – Sujet bac S.I. 2008.
En rouge, les emplacements des 4 roues réceptrices

Placer des rambardes afin de permettre l’accès aux sièges en toute sécurité (FT14)

Schéma des rembardes – Sujet bac S.I. 2008

Utiliser un moteur triphasé

Voilà comment fonctionne la passerelle d’accès au robot coaster de l’attraction Danse Avec Les Robots.

*triphasé : système constitué de trois courants (ou tensions) sinusoïdaux de même fréquence de même amplitude qui sont déphasés entre eux.

Imprimante 3D Tobeca 2

Publié le 9 octobre 2014 par Daniel Pers (Prof.)

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

Qu’est-ce qu’une imprimante 3D ?

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

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

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

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

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

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

La société Tobeca

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

L’imprimante 3D Tobeca 2

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

Les consommables

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

Quelques caractéristiques de l’imprimante 3D Tobeca 2

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Une imprimante 3D open source

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

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

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

Principaux atouts de cette imprimante 3D

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

L’aventure humaine de la startup Tobeca

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

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

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

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

Analyse fonctionnelle d’un drone pour thermographie aérienne (1ère S2, groupe 3, equipe 1)

Publié le 29 septembre 2014 par Augustin L.S

Lors de cette étude de cas nous avons choisi le thème des drones:
Nous allons étudié les avantages, les inconvénients et les solutions techniques pour prendre des photos aériennes avec un drone.

Le drone est un Aéronef dépourvu de pilote. Il se commande à distance, à vue, ou au moyen d’une caméra embarquée. Plus stable que les hélicoptères, plus maniable que les avions, grâce à ses multiples hélices, il se distingue pour le vol stationnaire et donc pour les prises de vues aériennes photos et vidéos. En revanche, il possède un faible autonomie ce qui limite très rapidement son utilisation, et sa petite envergure fais du drone un objet très sensible au vent. En effet, si le vent excède une vitesse de 40 km/h alors le drone vire en fonction de la direction du vent. Outre les domaines militaires et professionnels ( surveillance des zones inondées,des lignes haute tension, des manifestations , thermographie aérienne), Le drone est un objet dont le prix est plutôt élevé mais de plus en plus de particuliers en font l’acquisition.
Voici et un tableau citant plusieurs avantages et inconvénients du drone par rapport aux autres véhicules volants comme l’avion, l’hélicoptère ou l’ULM:

DRONE	AUTRE VÉHICULE VOLANT
maniabilité a environ 30 cm de marge	maniabilité a plusieurs
Vol stationnaire possible	Vol stationnaire seulement pour l’hélicoptère
peut voler partout et proche des maison sauf au dessus des foules	hauteur minimum de vol : 150m
Nous avons besoin au maximum du permis théorique ULM	Besoin du permis avion ou hélicoptère
très sensible au vent ( supérieur a 40km/h )	sensible seulement au très fort vent
Très peu d’autonomie	Très grande autonomie
Prix pas très élevé pour un professionnel	Prix vraiment très élevé

Photo du drone utilisé au LP2I. Un quadricoptère parrot A.R drone Source: LP2I

Le drone a été conçu comme un objet maniable, léger et stable auquel on peut fixer un appareil de prise de vues et dont on peut manier facilement ce dernier.

Les solutions techniques:
Afin de déplacer le drone les ingénieurs on du mettre en place une télécommande infrarouge qui permet de déplacer le drone et d’effectuer des prise de vus a plusieurs mètres de hauteur. Ce système fonctionne grâce a une télécommande qui envoie les informations sous forme d’infrarouge que le drone reçoit et exécute grâce a un récepteur infrarouge.
Le drone possèdent un moteur électrique qui est donc non polluant et non bruyant. il est fabriqué a partir de tôle en alliage d’aluminium de 3mm d’épaisseur, avec du plastique et du polystyrène.

La pratique:
Le drone du Lycée ( un quadricoptère A.R drone Parrot®) possède un point d’accès wi-fi, étant donné que chaque élève du lycée dispose d’une tablette, nous avons pus diriger le drone via wi-fi a partir de nos tablettes.

Matthieu B. faisant voler le drone du lycée Source: LP2I

L’image d’une thermographie réalisé grâce à un drone Source: http://www.flyingeye.fr/case/thermographie-de-batiments-par-drone/

Un drone octocoptère thermographique. source: http://www.studiofly.fr/

Nous cherchons à décrire le ou les besoins auquel répond le système choisi.

Description d’une solution technique:
La nacelle gyrostabilité est la solution technique retenu afin de répondre à la fonction technique « orienter l’appareil de prise de vue et le stabiliser en fonction des mouvements du multicoptère ». Cette nacelle doit s’adapter aux dimensions de l’hélicoptère, être suffisament légère pour le multicoptère et se fixer à celui-ci. Elle permet de maintenir la caméra horizontale lors du roulis et du tangage de l’appareil rendant l’image plus stable.

Exemple de solution technique réduisant l’impact environnementale :
Le drone a adapté plusieurs batteries électriques afin de répondre à l’impact environnemental qui est quasi négligeables grâce cette solution technique. Ainsi, le drone pollue beaucoup moins au niveau énergétique et au niveau sonore qu’un moteur thermique.

Le drone a trois axes de rotations source http://aerololo.free.fr/

Le drone peut s’élever dans le ciel puis redescendre pour atterrir, enfin le drone une fois élever dans le ciel, peut se déplacer vers l’avant, l’arrière, la gauche ou la droite. Ces mouvements sont possible car le drone est capable de gérer individuellement la vitesse de rotations de ses hélices afin de lui permettre ces différents mouvements.
Les différents flux d’informations sont:
Le flux d’information de la camera de du drone a un espaces de stockage
Le flux d’information allant de l’appareil contrôlant le drone (Tablette/Smartphone/Télécommande) au recepteur du drone.
Du récepteur du drone au moteur du drone
Le flux d’information allant du moteur au différentes hélices afin de contrôler la rotation de chaque hélices pour pouvoir contrôler la direction du drone
Les différents flux mécanique:
– Le flux du moteur au hélices.

Les différents matériaux utiliser :
Les différentes types de matériaux utiliser sont du plastique sous différentes forme. L’utilisation du plastique s ‘explique grâce a a son poids nettement inférieur au poids du metal. Cependant le drone est consolider par du polystyrène car c’est un matériaux léger et absorbeur de choc, le plastique étant un matériaux plus fragile. La batterie dans le drone ne peut être dans en plastique car une batterie ne peut etre en plastique.
Comme amélioration techniques on pourrait très bien proposer:
Le drone pourrait être autonome et il pourrait nous suivre en autonomie.
Le drone pourrait être télécommandable par des lunettes pour donner une ascension de vol
Il pourrait avoir une fonction de transport. Le drone pourrait nous transporter.

Elie B. Augustin L.S. Melvin A.

Analyse fonctionnelle thermographie aérienne ballon captif 1S3 grp 2 équipe 3

Publié le 29 septembre 2014 par Mickaël M.

L’analyse fonctionnelle du ballon captif

Comment, à l’aide des besoins exprimés par les utilisateurs, les ingénieurs ont pu concevoir ce système ?

Ballon Captif. Source : ( sujet de Bac )

I. Analyse du besoin

Le ballon captif a été conçu pour la thermographie aérienne, notamment pour effectuer des cartographies thermiques de bâtiments pour trouver les fuites thermiques et par la suite, proposer une isolation adaptée. Il doit aussi être discret pour ne pas déranger les touristes. Le ballon a beaucoup de points positifs par rapport aux autres dispositifs de thermographie aérienne (hélicoptère, ULM, drone) :

a) Tableau comparatif des moyen de prise aérienne

Type

Consommation

Niveau sonore

Hauteur de prise de vue

Émission de CO2

Type de mesures

Hélicoptère léger (2/3 places)

pétrole

70 dB à 500 m

Mini 400 m

Oui

Toitures sur grande zone

Hélicoptère mono-turbine (5/6 places)

pétrole

70 dB à 500 m

Mini 400 m

Oui

Toitures sur grande zone

Avion de tourisme

pétrole

70 dB à 500 m

Mini 400 m

Oui

Toitures sur grande zone

ULM

pétrole

35 dB

à 500 m

Mini 400 m

Oui

Toitures sur grande zone

Drone

électricité

Non

Ballon captif

Électricité (treuil)

0 dB

à 30 m

Maxi 150 m

Non

Toitures, façades et sites difficiles d’accès

-niveau sonore faible

-prix de l’heure de vol peu coûteux

-aucune émission de CO2

Son seul point négatif par rapport autres dispositifs; il a une hauteur de prise de vue de maximum 150m contre 400m pour les autres.

Afin de pouvoir être commercialisé, le ballon doit répondre à certaines contraintes, dont « être utilisable sous certaines conditions météo » ou encore « respecter les normes environnementales ».

Diagramme pieuvre d’un ballon captif à thermographie aérienne. Source : ( sujet de bac )

II. Analyse du système

a) La fonction de service

La fonction de service a pour but d’effectuer des relevés de thermographie infrarouge, elle comprend 4 fonctions techniques : – permettre au dispositif de s’élever pour des prises de vue en altitude. – pouvoir transporter et piloter la caméra infrarouge. – visualiser la prise de vue en étant au sol et connaître sa position géographique. – savoir où est situer le dispositif à l’aide d’un GPS.

b) Solution technique

La solution technique pour engendrer une force ascensionnelle est l’utilisation d’un ballon rempli d’hélium avec des tailles différentes selon le poids des dispositifs (caméra, nacelle…). L’utilisation de l’Hélium pour le déplacement en altitude permet de n’avoir aucune consommation de carburant (seulement d’électricité pour le treuil) et de ne générer aucun bruit.

croquis des différents types de ballon captif existant

Croquis des différents type de ballon captif existant. Source : (lp2i)

Le premier mouvement du système consiste à élever le ballon en altitude de façon à le contrôler avec le treuil. Et ensuite, plus complexe, le mouvement de rotation de la caméra (nacelle), 360° dans les 2 sens.

Diagramme flux d’informations et d’énergies. Source : (lp2i) : erreurs à corriger

c) Réponse aux besoin et matériaux utilisés

Les matériaux utilisés sont : un câble qui d’après les contraintes doit être en acier car il faut qu’il résiste à la force de traction exercée par le treuil et le ballon. Il faut aussi un treuil pour enrouler et dérouler le câble de fixation du ballon. Pour prendre en photo, il faut une caméra avec un masse minimum ( à cause de la nacelle ) et une grande autonomie. Si on devait améliorer le système, il faudrait ajouter une fonction de déplacement : télécommander le treuil pour permettre au ballon de se déplacer au sol.

Réponse au besoin. Source : (sujet de bac )

III Sources

http://eduscol.education.fr

Sujet du Bac Si 2013

Axel R; Lucas B; Mickaël M et Chris C

Analyse fonctionnelle d’un ballon captif pour thermographie aérienne (1s3 gr 2 équipe 2 )

Publié le 29 septembre 2014 par Quentin D.

Le ballon captif est-il l’appareil le plus rentable ainsi que le plus simple pour faire des thermographies aériennes ?

6.2 Analyse du besoin

-La thermographie aérienne sert à réaliser des cartographies thermiques de toitures de bâtiments de grande hauteur.

Plus la couleur est sombre, plus c’est froid (pas de déperdition thermiques), plus la couleur est claire, plus c’est chaud (déperdition de chaleur)

Schéma de pourcentage de déperdition de chaleur sur une maison mal isolée

Source : www.agglo-carene.fr/1347365191639/0/fiche___actualite/&RH=OPAH

-La thermographie aérienne sert également à réaliser des détections de cavités souterraines, des détections de fuites hydrauliques souterraines importantes, des contrôles de centres d’enfouissement recherche de pollutions sur terre et en mer.

Analyse du système

FS1 : Permettre à un opérateur d’effectuer des relevés de thermographie infrarouge sur une station de ski.

FT2 : Transporter, orienter et piloter une caméra thermique infrarouge.

Ballon captif blanc, nacelle noire sous le ballon contenant une caméra à thermographie, relié à un treuil par un câble

FT4 : Relever la position géographique.Ballon captif de thermographie (Source : http://www.thermocontrol.fr/02-IMAGES/05-Image-AERIENNE/P3300028.jpg)

Choix du ballon captif

Une solution technique qui a été retenu par le constructeur est l’utilisation du ballon « Gélule 2 » car il permet de transporter une masse totale de 3,7 kg ; cette masse équivaut à la somme des masses de la caméra, des systèmes de fixation qui fait 1,7 kg, il faut y ajouter celle du câble et de la nacelle, qui fait 3,7 kg.

Dimensions, caractéristiques et performances ( en plaine) des différents ballons captifs

(Source : Bac 2013 – Sciences de l’ingénieur )

Afin de réduire son impact environnemental, le système choisi est un ballon sphère car, contrairement au ballon dirigeable, il est peu coûteux et facilement transportable.

Le treuil reste immobile sur le sol, le ballon se dirige selon une trajectoire strictement verticale la caméra suit la direction du ballon et elle sera dirigé a distance,

La tension moyenne est de 12V pour le moteur. La vitesse angulaire à la sortie du moteur est réduit par un réducteur à engrenage et une transmission par poulies crantées. Pendant une montée, une simulation a permis de déterminer 900 joules d’énergie consommée. Le rendement du variateur de vitesse est à peu près égal à 100%. La consommation d’énergie en termes de vitesse est donc négligeable.

Les différent matériaux utilisés sont le carbone, l’aluminium, l’acier inoxydable, fibre de verre.

Evolution possible du ballon captif

Les évolutions possibles pouvant être apportées, sous forme fonctionnelle du système, seraient d’ajouter un moteur sur le ballon qui permettrait de le diriger à distance à l’aide d’une télécommande sans fil, d’augmenter l’autonomie de la caméra.

Comparaison du Ballon captif, à différents moyens de transport

Type

alimen-tation

Coût

Consommation

Niveau sonore

Hauteur de prise de vue

Émission de CO²

Type de mesures

Hélicoptère léger (2/3 places)

pétrole

250 € / h

chère

30 à 40 litre / h

( polluant )

70 dB à 500 m

(bruyant)

Mini 400 m

(grande hauteur)

Oui

Toitures sur grande zone

Hélicoptère mono-turbine (5/6 places)

pétrole

500 € / h

(chère)

100 à 140 litre / h

( polluant )

70 dB à 500 m

(bruyant)

Mini 400 m

(grande hauteur)

Oui

Toitures sur grande zone

Avion de tourisme

pétrole

110 € / h

(chère)

27 litre / h

( polluant )

70 dB à 500 m

(bruyant)

Mini 400 m

(grande hauteur)

Oui

Toitures sur grande zone

U.L.M

pétrole

110 € / h

(chère)

27 litre / h

( polluant )

35 dB

à 500 m

(bruyant)

Mini 400 m

(grande hauteur)

Oui

Toitures sur grande zone

Ballon Captif

30 € / h

(peu

chère)

0 litre / h

( non polluant )

0 dB à 0M

(pas bruyant)

Max 150m

(petite hauteur)

Non

Toiture, façades et sites difficiles d’accès

Vue d’un ballon captif pour thermographie aérienne

Contrainte liée au Ballon captif

le ballon captif doit pouvoir résister a des températures très froide, à résister aux vents puissants, il ne doit pas s’envoler et doit être maîtrisé au sol et que le système de retenue soit résistant est maniable.

Diagramme pieuvre d’un ballon captif à thermographie aérienne

Station de ski : FS1 : permettre à un opérateur d’effectuer des relevés de thermographie infrarouge sur une station de ski.

Condition météo: FS2 : être utilisable sous certaines conditions météorologiques.

Terrain : FS3 : s’adapter au terrain d’évolution.

Atmosphère : FS4 : être utilisable quelle que soit l’altitude du terrain.

Esthétique : FS5 : être esthétique (aspect des matériaux, formes, couleurs, etc.).

environnement : FS6 : respecter les normes environnementales.

Satellites : FS7 : connaître les coordonnées G.P.S de la prise de vue

Lien vers le sujet de bac de SCIENCES DE L’INGENIEUR

Développement durable : le film Home de Yann Arthus Bertrand

Publié le 25 septembre 2014 par Daniel Pers (Prof.)

Présentation du film Home et de son auteur

Home est un film documentaire de Yann Arthus Bertrand sorti le 5 juin 2009.
C’est une sorte de bilan écologique de l’état de la planète terre, de sa création à nos jours. L’accent est mis sur la rupture par l’Homme des équilibres écologiques millénaires.
L’auteur souhaite réveiller les consciences par rapport à l’urgence d’agir pour inverser la tendance, notamment vis à vis du réchauffement climatique.
Yann Arthus Bertrand est un photographe, reporter, documentariste et écologiste français. Il préside la fondation écologique Good Planet. Il a produit le film avec Luc Besson et le soutien financier du groupe industriel Pinaud Printemps Redoute (10 millions sur les 12 millions d’euros dépensés pour le film).
Le film a été diffusé gratuitement dans le monde entier, y compris sur Internet.
Sa première diffusion le 5 juin 2009 a fait polémique car elle est intervenue deux jours avant des élections européennes.
Le film dure environ 1 heure 30 (2h en version cinéma).
Il est filmé essentiellement vu du ciel, en haute définition.

Synthèse du film Home

– Pendant 4 milliard d’années : apparition et développement de la vie sous toutes ses formes grâce à des équilibres naturels.

La photosynthèse du végétal, capable de capter l’énergie solaire, est à la base de la vie sur Terre (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

– Pendant près de 200 mille ans : Développement lent des sociétés humaines basées sur les traditions. Exploitation des ressources de la nature par l’Homme : en progrès constant. La maîtrise de l’énergie animale contribue à ce développement.

Une agriculture traditionnelle qui s’est sophistiquée au fil des millénaires (Source : Yann Arthus Bertrand)

– Depuis environ 200 ans, l’exploitation des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz) conduit à une accélération très rapide du développement.
Pétrole (ou charbon, ou gaz naturel) = énergie fossile issue du végétal
= énergie du soleil captée par les végétaux avant l’apparition de l’homme il y a 100 millions d’années environ.
Yann Arthus Bertrand parle de “poche de soleil”
1 litre de pétrole = énergie de 100 personnes pendant 24 h.

Station de pompage du pétrole (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

Station de pompage du pétrole devenu la “potion magique” sur laquelle s’appuie depuis près de 200 ans le développement fulgurant de l’humanité (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

L’auteur décrit cette industrialisation rapide, l’apparition de nouveaux modes de vie modernes, … Ce développement rapide devient excessif, démesuré.

Shenzen n'était qu'un village de pêcheur il y a seulement 40 ans (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand).

Shenzen en Chine n’était qu’un village de pêcheur il y a seulement 40 ans. Elle compte plus de 10 millions d’habitants aujourd’hui. Elle fournit le monde entier en produits électroniques de toutes sortes. (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand).

Shangai : 3000 tours construites en 20 ans (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

Shangai : 3000 tours construites en 20 ans. 120 nouveaux gratte ciel chaque année. C’est aujourd’hui la ville de Chine la plus peuplée avec plus de 25 millions d’habitants. C’est aujourd’hui un centre industriel et économique majeur de la planète. (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

– Des déséquilibres importants apparaissent et s’amplifient rapidement :
. surpopulation humaine (9 milliards),
. dégradation de l’environnement (eau, air, sol, forêts, …)
. raréfaction des ressources (eau potable, poisson, minerais, …)
. disparition des espèces animales et végétales,
. dérèglements climatiques (réchauffement, fonte de la banquise, …)
– Conséquences pour l’Homme :
. inégalités sociales,
. terre invivable.

Déstruction de la forêt primaire de Borneo pour produire de l'huile de palme (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

Déstruction de la forêt primaire de Borneo en indonésie pour produire de l’huile de palme qui rentre aujourd’hui dans la composition de la plupart de nos aliments produits industriellement. Avec la disparition de la forêt primaire disparait tout un écosystème dont les orang outans sont emblématiques. (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

Le désert d'Alméria s'est couvert de serres pour fournir l'Europe en fraises et autres légumes (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

Le désert d’Alméria en Espagne s’est couvert de serres pour fournir l’Europe en fraises et autres légumes produits avec une utilisation intensives d’engrais et de pesticides qui détruisent les écosystèmes et nuisent à la santé de l’Homme. (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

Le réchauffement climatiques engendrent des sécheresses (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

Le réchauffement climatiques engendrent des sécheresses qui poussent vers l’exode les populations affamées. Les espèces vivantes n’ont pas le temps de s’adapter à ces changements très rapides. Ces bouleversements climatiques engendrent aussi la fonte de la banquise, la montée du niveau des océans, des inondations, … et encore des déplacement de population. (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

– DES SOLUTIONS
Dans son film Yann Arthus Bertrand pointe la responsabilité de L’Homme qui doit maintenant apporter rapidement des solutions en investissant dans :
. l’éducation (et moins dans le militaire)
. la préservation, voire la restauration de l’environnement (réserves, reboisement, éco tourisme, exploitation raisonnée, commerce équitable)
. les technologies propres (recyclage, …)
. les énergies renouvelables (géothermie, vagues, éolien, solaire) et moins dans les énergies fossiles
. l’éveil des consciences (12 millions investis dans le film Home).

Centrale solaire (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

Il faut préparer “l’après pétrole” comme ici avec une centrale solaire. L’éco-conception de nouveaux modes de vie doit être enseignée aux jeunes qui s’occuperont de la planète. (Source : film Home de Yann Arthus Bertrand)

Lien pour télécharger légalement et gratuitement le film Home en mp4 720p.

Lien pour voir Home sur YouTube (La lecture sur un site externe à été désactivée pour cette vidéo).

Analyse fonctionnelle d’un drone pour prise de vue aérienne – 1S3 Groupe 4

Publié le 24 septembre 2014 par Alcide F.

Analyse des critères permettant le fonctionnement de la nacelle gyrostabilisée

Problématique:

Comment concevoir un outil d’observation aérienne ?

Comment décrire le besoin, les contraintes, le fonctionnement, … pour un objet technique existant ?

Comment le besoin et les contraintes sont prises en compte dans la conception des solutions techniques ?

Le drone ou multicoptère à beaucoup d’avantages qui vont lui permettre de prendre de l’avance sur ses concurents par les prises de vues aériennes . Il a cependant quelques inconvénients comme tout appareil .

Un drone multicoptère avec caméra embarquée. Source : dronewithme.com

De part sa petite taille , le multicoptère est très maniable et très rapide pour la mise en oeuvre contrairement à d’autres appareils comme l’avion , l’hélicoptère ou même le paramoteur . De plus , cette qualité , aussi l’un de ses plus grands avantages , lui permet de voler en zone urbaine ou en intérieur en réduisant au maximum les risques.Tous ces avantages font que son coût horaire est très faible et qu’il est très respectueux de l’environnement de même que le ballon captif qui est aussi assez prisé pour les prises de vues aériennes.

Des limites et obligations

Malgré toutes ces qualités, ce petit appareil a également des défauts. Il volera moins haut et moins rapidement que les les appareils imposants. Son rayon d’action est lui aussi limité par rapport aux appareils de plus grande envergure même si celui-ci reste largement supérieur à celui du ballon. Enfin, son plus grand défaut reste l’autonomie, malgré tout compensé pas ses autres avantages.

AR Drone de Parrot acheté par le LP2I – Photo LP2I

Drone de prise vue aérienne	Autre type de véhicule
Maniabilité précise (marge d’erreur de 30cm)	Maniabilité difficile
Vol stationnaire possible	Vol stationnaire seulement pour un hélicoptère
Très faible d’autonomie	Très grande autonomie
Besoin du permis Drone	Besoin du permis avion ou hélicoptère
Sensibilité au vent élevée (supérieur a 40km/h)	Sensible seulement au vent fort
Ne peut voler que en zone autorisée	Peut voler partout (>150m)
Prix bas pour un professionnel	Prix vraiment très élevé

Le drone doit être résistant ; il doit embarquer une nacelle gyrostabilisée pour palier aux mouvements non désirés créés par le vent. La fonction principale de la nacelle est de pouvoir orienter et stabiliser l’appareil. Elle doit s’adapter en taille comme en poids à la nacelle. Elle doit aussi pouvoir supporter le poids et la taille de l’appareil photo. Enfin, elle doit être alimentée en énergie, ne pas nuire à l’environnement et être facilement pilotable par l’utilisateur.Pour répondre a cette fonction technique, une télécommande a été réalisée, qui permet de commander le multicoptère. Elle fonctionne à l’infrarouge, et la portée de la télécommande essaye d’être poussée au maximum. Les ingénieurs ont utilisé un moteur éléctrique pour répondre aux problèmes d’environnement et de volume sonore.

Victor M ; Camille G ; Alcide F ; James L .

1S3 Groupe 2 equipe 1: Analyse fonctionnelle d’un drone pour prises de vues aériennes

Publié le 23 septembre 2014 par Arthur C.

Nous allons étudié les avantages, les inconvénients et les solutions techniques pour prendre des photos aériennes avec un drone.

Le drone

Le drone est un système volant qui permet, entre autre, de faire des photographies aérienne, qui par exemple peut faire des surveillances de zones de conflits ou de zones risquées. il possèdent plusieurs avantages par rapport a l’avion, a hélicoptère ou encore a l’ULM, il est plus maniable mais par contre il possède une autonomie bien moindre et si le vent excède 40 km/h le drone vire selon les coups de vent. Le drone est principalement utilisée par des professionnels en raison de son prix plutôt élevé mais de plus en plus de particuliers en font l’acquisition.

Voici et un tableau citant plusieurs avantages et inconvénients du drone par rapport aux autres véhicules volants comme l’avion, l’hélicoptère ou l’ULM:

DRONE	AUTRE VÉHICULE VOLANT
maniabilité a environ 30 cm de marge	maniabilité a plusieurs
Vol stationnaire possible	Vol stationnaire seulement pour l’hélicoptère
peut voler partout et proche des maison sauf au dessus des foules	hauteur minimum de vol : 150m
Nous avons besoin au maximum du permis théorique ULM	Besoin du permis avion ou hélicoptère
très sensible au vent ( supérieur a 40km/h )	sensible seulement au très fort vent
Très peu d’autonomie	Très grande autonomie
Prix pas très élevé pour un professionnel	Prix vraiment très élevé

Le drone du LP2I (Source LP2I)

Le drone a été conçu comme un objet maniable, léger et stable auquel on peut fixer un appareil de prise de vues et dont on peut manier facilement ce dernier.

Les solutions techniques

Afin de déplacer le drone les ingénieurs on du mettre en place une télécommande infrarouge qui permet de déplacer le drone et d’effectuer des prise de vus a plusieurs mètres de hauteur. Ce système fonctionne grâce a une télécommande qui envoie les informations sous forme d’infrarouge que le drone reçoit et exécute grâce a un récepteur infrarouge.

Le drone possèdent un moteur électrique qui est donc non polluant et non bruyant. il est fabriqué a partir de tôle en alliage d’aluminium de 3mm d’épaisseur, avec du plastique et du polystyrène.

La pratique

Matthieu B. faisant voler le drone du lycée (Source LP2I)

https://www.youtube.com/watch?v=ibTYyR52PpE

Voici une vidéo prise par un drone sur le parc du Futuroscope.

Valentin G. Arthur C. Matthieu B Mickaël P.

Thermographie aérienne d’une station de ski par ballon captif (1S2 équipe 2)

Publié le 22 septembre 2014 par Félix P.

Notre objet d’étude est le ballon captif permettant de prendre des thermogramme.

Thermographie ? Késako ?

La thermographie ou thermographie infrarouge est une technique permettant d’obtenir une image thermique d’une scène par analyse des infrarouges. L’image obtenue est appelée « thermogramme».

Image thermique de l’émission d’un radiateur à travers un mur issue du travail d’Hugues Crépin. (source : wikipédia.com)

Problématiques :

-Comment concevoir un outil d’observation aérienne ?

-Comment décrire le besoin, les contraintes, le fonctionnement, … pour un objet technique existant ?

-Comment le besoin et les contraintes sont prises en compte dans la conception des solutions techniques ?

Tout d’abord nous analysons le besoin:

On veut pouvoir prendre des températures en altitude sur les constructions neuves et de mesurer les progrès effectués sur les bâtiments en cours de réhabilitation sur une station de ski. Autrement dit il faut que l’utilisateur ait un outil d’observation qui lui permette de prendre des relevés thermographiques en altitude.Ensuite on peut établir les fonctions que l’appareil doit assurer et les contraintes auquel il va être soumis. Pour cela nous utilisons un diagramme des interacteurs :

Diagramme des intéeracteurs (Source : sujet du baccalauréat 2014)

Enfin nous allons analyser comment le besoin et les contraintes sont prises en compte dans la conception des solutions techniques:

Les différentes contraintes sont notamment pour le ballon , le poids du matériel ,la prise au vents du ballon ! La qualité de la caméra thermique ainsi que sa porter de vue de plus le ballon doit pouvoir être assez résistant pour pouvoir porter le matériel.

Le ballon doit accéder a des endroits escarpé et difficile d’accès, comme en montagne, pour les drones ou autres !

Le ballon, lui est plus compliquer que le drone ou autre il ne suffit pas seulement d’une télécommande pour le commander mais comme par exemple il faut un treuil pour pouvoir le guider ! Un exemple ci dessous d’un ballon :

Pour utiliser le ballon il faut pour cela un treuil munit d’un câble pour ” guider ” le ballon , le pupitre radio sert lui a pouvoir contrôler la caméra qui est sur le ballon.

Les flux d’informations:
Le ballon captif est relié au sol par un câble , malgré cela le ballon n’est pas relié au pupitre multimédia en filaire.
Il est relié par radio , cela facilite énormément de nombreuses contraintes notamment au niveau du poids.
Il faut donc un émetteur radio sur le ballon et un récepteurs sur le pupitre radio.
C’est aussi une des raisons pour laquelle la contrainte de l’altitude très basse est obligatoire.

Schéma expliquant le fonctionnement du visionnage des capture thermographique (Source : photo-aerienne-91.com/altelia-photo-aerienne.htm)

schéma original de Alix C.qui explique les solutions techniques du ballon captif

Aperçu de fonctionnement :

Photographie aérienne du Louvre (Paris) ( Source :phodia.com/activites/photographie-aerienne/)

Point de vue thermographique du Louvre : on observe des perditions de chaleur au niveau du toît et des fenêtre (Source : thermographie-aerienne.fr/)

Vidéo Youtube montrant le fonctionnement des prises de vue aérienne thermique :

Pour conclure nous allons comparer avec les autres outils d’observation aérienne:

Par rapport aux autres type de véhicules utilisés, le ballon captif a beaucoup d’avantages:

Il ne consomme pas de carburant et n’émet pas de carbone. (Cela convient àFS6 : “respecter les normes environnementales”.)

En ce qui concerne le niveau sonore, le ballon captif ne fait pas de bruit, tandis que les autres en font.(Par exemple, un avion de tourisme émet 70 dB à 500m. )

(Cela convient à FS6 : “respecter les normes environnementales”.)

Le ballon captif a un coût de 30 euro/h de vol.( Alors qu’un ULM coûte 60euro/h , un avion de tourisme, 110 euro/h, un hélicoptère mono-turbine, 500 euro/h et un hélicoptère léger, 250 euro/h.)

Le ballon captif peut s’adapter aux différents types de mesure incluant «toitures» , « façades » et « sites difficiles d’accès» tandis que les autres éléments de la liste ne peuvent que travailler sur les toitures de grande zone. (Cet avantage convient à FS3: “s’adapter au terrain d’évolution”.)

Par contre, le ballon captif ne peut pas satisfaire FS4:”être utilisable quelle que soit l’altitude de terrain” du fait qu’il peut monter à 150 mètres au maximum beaucoup moins haut que les autres qui peuvent monter jusqu’à 400 mètres.

	Hélicoptère léger (2/3 places)	Hélicoptère monoturbine (5/6 places)	Avion de tourisme	ULM	BALLON CAPTIF
Bruit :	Bruyant	Bruyant	Bruyant	Bruyant	Non bruyant
Pollution	Polluant	Polluant	Polluant	Polluant	Non polluant
Consommation(L.h)	30 à 40	100 à 140	27	27
Prix:	250€ par heure	500,00 €	110,00 €	110,00 €	30,00 €
Grandeur de mesure :	Grande zone	Grande zone	Grande zone	Grande zone	Toitures, facades , sites difficiles d’accès
Prise de vue	400 m minnimum	400m minimum	400 m minnimum	400m minimum	Max 150 m

Un article signé Félix P., Sijia Y., Anthony L. et Corentin B.

Ballon captif de thermographie aérienne : Analyse fonctionelle (1S2, équipe 4)

Publié le 15 septembre 2014 par Alix C.

Les besoins

Produire une carte de la thermographie d’une zone spécifiée. Les utilisateurs sont les municipalités, elles s’en servent afin de repérer les maisons mal isolées et pour pouvoir proposer une amélioration.

Qu’est-ce que la thermographie? C’est une méthode qui permet de relever les différences de chaleurs sur différents points d’une cible en fonction des émissions de lumière infrarouge.

Exemple de thermographie:

Source: Wikipédia Auteur: Passivhaus Institut

On peut par exemple constater sur cette image une perte de chaleur au niveau des fenêtres du bâtiment en arrière plan.

Avantages et inconvénients du ballon captif par rapport à d’autres systèmes.

Avantage de ce système par rapport aux ULM, hélicoptères et avions :

Pouvoir photographier le toit ET les façades des bâtiments.
Détecte les cavités souterraines.
Détecte les fuites hydrauliques.
Silencieux.
Écologique.
Précis.
Adaptable à l’environnement.
Peu de démarches administratives.

Inconvénients de ce système par rapport aux ULM, hélicoptères et avions :

Ne peut prendre que de petites zones.

Contraintes :

Devoir transporter le système de mesures.
Pouvoir orienter le système de mesure.
Communiquer avec le sol.
S’adapter aux conditions.

Diagramme des intégrateurs pour le ballon : interacteurs

Diagramme FAST:

Croquis du ballon captif :

Analyse du système

Le câble est une solution technique retenue pour la fonction : Maintenir le dispositif en altitude. Son utilisation est justifiée car le câble est d’utilisation facile et est peu cher. Le Treuil est une solution technique retenue pour la fonction : Modifier l’altitude des prises de vues. Son utilisation est justifiée car le treuil est l’une des seules solutions viables pour cette solution.
Le ballon à été utilisé dans le but de répondre à la fonction : Engendrer une force ascensionnelle. Son utilisation est donc intéressante pour des raisons écologique, de réduction de nuisance sonore et sa capacité à être recyclé.

Une évolution possible serait de pouvoir s’éclairer. Le ballon pourrait ainsi poursuivre sont travail durant la nuit, en voyant et étant vu.
Les différents mouvements des systèmes sont, le changement de hauteur du ballon, grâce au treuil, et le déplacement de la caméra, grâce à la nacelle.
Les Flux d’informations sont, la capture vidéo de la caméra, l’acquisition GPS et les informations de pilotage.

Les Flux d’énergies sont inexistants pour ce système.

Membres de l’équipe 4 (1S2): W. Vincent, P. Archibald, C. Alix, W. Xinru

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Publié le 7 septembre 2014 par Daniel Pers (Prof.)

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Le nouveau Arduino Yún est disponible

Publié le 4 décembre 2013 par Daniel Pers (Prof.)

La nouvelle version de la carte Arduino Yún arrive chez les fournisseurs depuis début décembre, comme prévu.

Rappelons que la carte Arduino Yun permet de remplacer une carte Arduino Leonardo de base, en lui ajoutant des possibilités réseau optimisées. Elle intègre une connexion Wifi et une connexion Ethernet, mais surtout elle embarque un deuxième processeur avec un système Linux capable de gérer de manière autonome des applications réseau de manière simple et performante. Des bibliothèques dédiées sont fournies.

Cette nouvelle version de l’Arduino Yun se distingue de l’ancienne pas une quantité de mémoire doublée pour le processeur gérant le système Linux :
RAM DDRR2 : 64 Mo (au lieu de 32 Mo)
Flash : 16 Mo (au lieu de 8 Mo)

Pour en savoir plus sur les raisons de cette modification, voir cet article de Semageek.com :
http://www.semageek.com/arduino-yun-et-arduino-robot-pourquoi-la-commercialisation-a-ete-retardee/

Carte Arduino Yún (Source : store.arduino.cc)

Quelques fournisseurs qui ont en stock (début décembre) cette nouvelle version à un prix compétitif :
Arduino Store
Snootlab
Robotshop
Gotronic
Elektor
Radiospares
Conrad
Zartonic

Compter environ 62 € TTC hors frais de port.

Technologie au collège

Publié le 17 novembre 2013 par Daniel Pers (Prof.)

Cette année j’enseigne aussi la Technologie au collège de la 5ème à la 3ème dans deux collèges de Châtellerault (Jean-Macé et Descartes). Depuis les réformes de la Technologie au collèges (2008) et des Sciences de l’ingénieur au lycée (2010), il y a beaucoup de liens entre les programmes de ces disciplines. Mes activités au collège et au lycée s’enrichissent mutuellement.

Par exemple, mes recherches sur un outil simple et gratuit de programmation de cartes Arduino adapté au collège m’ont permis de découvrir Ardublock qui est utilisable au collège et au lycée.

Mon expérience sur les blogs pédagogiques WordPress me permets de commencé ce mois-ci à utiliser cet outil aussi au collège. Bien sûr cela est plus compliqué quand les élèves n’ont pas d’adresse mail, pas de formation préalable sur cet outil, …

Je vous communique les liens vers les blogs pédagogiques que je commence à utiliser au collège. N’hésitez pas à laisser un petit commentaire sur les articles écrits par les collégiens.

Les blogs de la Technologie au collège Jean-Macé de Châtellerault :
Technologie en 5ème au collège Jean-Macé
Technologie en 4ème au collège Jean-Macé
Technologie au collège Jean-Macé

Les blogs de la Technologie au collège Descartes de Châtellerault :
Technologie en 4ème au collège Descartes
Technologie en 3ème au collège Descartes