Matériel pour enseigner la technologie

Publié le 14 février 2016 par Daniel Pers (Prof.)

1. Besoins et contraintes

J’ai enseigné la Technologie au collège pendant 3 ans, en complément de service. Sino j’enseigne les Sciences de l’Ingénieur au LP2I (Lycée Pilote Innovant de Jaunay-Clan). J’ai passé beaucoup de temps à chercher et choisir des moyens matériels et logiciels pour permettre à mes élèves de travailler sur les différentes fonctions d’un système pluritechnique, que ce soit au niveau de la chaîne d’information ou de la chaîne d’énergie : capteurs, interfaces de dialogue (boutons, Leds, écrans, …), cartes électroniques pour le traitement programmé de l’information, interfaces de communication (liaisons séries, Bluetooth, …), alimentations (y compris solaires), interfaces de puissance, actionneurs (moteurs, éclairage, …), différents mécanismes (poulies, courroies, engrenages, …), et autres matériels divers (appareils de mesures), …

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

Continuer la lecture →

Programmation graphique avec Arduino et Ardublock

Publié le 18 janvier 2015 par Daniel Pers (Prof.)

Mise à jour du 22 février 2016

Cet article date d’il y a plus d’un an, une éternité dans le monde de l’informatique. 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 de janvier 2015 et est obsolète !

En octobre 2013 je m’étais interrogé sur la place des ” solutions techniques programmées dans l’enseignement de la Technologie au collège “.

En novembre 2013 je m’étais interrogé sur la place d'” Arduino au collège ” en présentant la “succes story” que représente Arduino aujourd’hui, mais aussi en analysant 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. N’hésitez pas à laisser un commentaire pour me faire part de votre expérience.

Arduino et Ardublock au collège

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. Même la société A4 technologie, qui continue à développer son système Picaxe, essaie de “prendre le train en marche” en s’ouvrant un petit peu au monde d’Arduino (notamment avec son nouveau boîtier Autoprog-Uno), mais en conservant son modèle commercial basé sur des solutions fermées, incompatible avec la philosophie du libre.

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’emboîtent intuitivement 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 Picaxe n’a pas beaucoup d’avenir comparé à Arduino + Ardublock qui pourrait devenir un bon remplaçant, à moindre frais.

Interface graphique d’Ardublock

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

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

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

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

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 : Collège Jean Macé)

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

Ici les opérateurs mathématiques. On ajoutera les blocs correspondant aux opérandes. (Source : Collège Jean Macé)

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 : Collège Jean Macé)

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 : collège Jean Macé)

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 qu’elle permet une programmation multitâche avec les blocs Scoops). Je la préfère un peu à la version du 28/08/15 au niveau des librairies. J’ai intégrée la 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 : Collège Jean Macé)

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 : Collège Jean Macé)

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 : Collège Jean Macé)

Autre exemple de programme utilisé au lycée.

A suivre !

Imprimante 3D Tobeca 2

Publié le 12 octobre 2014 par Daniel Pers (Prof.)

Nous souhaitons équiper le collège Jean Macé d’une imprimante 3D. Lors d’une réunion avec des collègues de Technologie collège, un modèle nous a été conseillé, la Tobeca 2. Je me suis donc intéressé à cette imprimante 3D que je vous présente dans cet article, en espérant que cela vous permettra de mieux connaitre cette imprimante encore méconnue, mais en espérant aussi que certains d’entre vous connaissent déjà cette imprimante et pourront laisser des commentaires pour nous aider à choisir.

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, et devrait nous suffire pour une année d’utilisation (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.

Nous sommes intéressés par vos commentaires (ci-dessous), notamment si vous connaissez les imprimantes 3D de Tobeca.

Une tablette tactile pour la Technologie au collège Jean Macé

Publié le 2 décembre 2013 par Daniel Pers (Prof.)

Cette année, notre budget nous a permis d’acheter une tablette pour la Technologie au collège Jean Macé. Notre objectif est de l’utiliser d’abord pour des applications en domotique pour les 4ème. J’espère que nous pourrons faire modifier de telles applications avec le logiciel App Inventor (dont la syntaxe par blocs ressemble à Ardublock). Nous comptons aussi utiliser cette tablette comme appareil photo connecté à Internet pour que les élèves (de la 6ème à la 3ème) puissent facilement photographier leurs expérimentations, puis intégrer leurs photos dans leurs articles sur nos blogs, sous WordPress, à partir d’un PC.

Nous avons acheté la tablette Acer A3 A10 pour 229 € chez Auchan.fr.

Tablette Acer A3 A10 achetée pour la Technologie (Source : acer.com)

On a reçu la tablette la semaine dernière et j’ai commencé à la configurer. Grâce à Androïd 4.2 j’ai fait un compte par niveau (6ème à 3ème) sur la tablette. J’ai choisi de ne pas utiliser Dropbox, que j’utilise quotidiennement par ailleurs, mais d’utiliser les outils Google, notamment Google Drive, Google+, et Google Photos. Le potentiel pédagogique des outils Google me paraît supérieur à celui de Dropbox, mais je ne les ai encore pas beaucoup utilisés pour le moment : à suivre.
J’ai paramétré les comptes Google (un par niveau) pour que les photos prises avec la tablette soient automatiquement sauvegardées sur Google+ et donc visibles dans Google Photos. J’ai aussi paramétré Google+ pour que les photos de Google Drive soient affichées automatiquement. Je n’installe pas Google Drive sur les PC car on a 5 comptes Google différents. L’accès se fait donc uniquement par le Web.

De nombreuses questions se posent encore :

– Comment connecté la tablette à Internet, de manière simple, dans les salles de Technologie ?

– Pour publier sur un blog sous WordPress une photo stockée chez Google, est-il intéressant que l’élève la transfère sur l’ENT du collège, puis sur le serveur du blog, ou ne vaut-il pas mieux se contenter d’insérer la photo dans l’article à partir de son adresse chez Google ?

– Dans ce cas, comment récupérer l’adresse de la photo originale prise avec la tablette et stockée dans Google+ / Google Photos ?

Arduino au collège

Publié le 16 novembre 2013 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 à 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 presque plus personne ne développe de nouvelles fonctionnalités d’Ardublock.

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 nom d’une gamme de cartes à microcontrôleur, c’est à dire de cartes électroniques programmables. Elles utilisent toutes un même logiciel de programmation (environnement de développement ou IDE) appelé logiciel Arduino également. Le langage de programmation utilisé est proche du langage C. Arduino est aussi aujourd’hui le nom d’une entreprise qui gère et développe ces produits.

Arduino est donc une solution concurrente des cartes Picaxe très utilisées depuis longtemps en Technologie au collège.

Carte Arduino Leonardo (Source : arduino.cc)

IDE Arduino

2. Arduino : ça sert à quoi ?

Une carte Arduino, comme toutes les cartes à microcontrôleur, permet de piloter un système physique de manière interactive à partir du programme que l’on aura défini et mis dans sa mémoire. Par exemple gérer automatiquement l’ouverture d’une porte de garage, envoyer un SMS quand le jardin est trop sec et gérer le système d’arrosage à distance, piloter un nouveau robot, … Il faut pour cela associer à la carte Arduino des capteurs (de lumière, de température, de position, …), des actionneurs (moteurs, pompe, …), des organes de sortie (lampe, chauffage, …), des interfaces de puissance (relais, pont en H, …), une alimentation (piles, panneaux solaires, …), des interfaces de dialogue (boutons, LEDs, écran, …), des interfaces de communication (réseau filaire, réseau sans fil, …), …

Une carte Arduino (de base) gère essentiellement le traitement de l’information (source : developpez.com)

Arduino peut être utilisé pour des applications en domotique (source : jeromeabel.net)

Un robot intégrant une carte Arduino Leonardo (source : mhobbies.com)

3. Arduino : ça sert à qui ?

Arduino a été conçu pour l’enseignement de l’électronique et de l’informatique. Il a été optimisé dès sa création pour être accessible à tous les « bricoleurs » les adeptes du “Do It Yourself” (ou DIY) : système pas cher, simple, multiplateforme, … mais performant ! Il permet de développer très rapidement et simplement une maquette fonctionnelle pour un projet. Si le projet doit être produit en série, alors Arduino servira uniquement à la conception d’un prototype.

Des étudiants de l’école Louis Lumière travaillent sur un projet avec des effets sonores pilotés par une carte Arduino (source : digitalarti.com)

Deux raisons principalement au succès du système Arduino : sa connectique standardisée et sa licence libre.

La connectique des cartes Arduino est conçue pour pouvoir y connecter des cartes additionnelles en les empilant sur la carte à microcontrôleur (sur deux rangées de connecteurs traversants). A cause du succès des cartes Arduino, cette connectique est aujourd’hui un standard de fait, ce qui a facilité l’apparition d’un très grand nombre de cartes additionnelles compatibles, appelées shields Arduino (shield = bouclier en anglais). Ces cartes sont fournis avec une bibliothèque de fonctions logicielles pour faciliter son utilisation dans un programme. La conception matérielle et logicielle d’un projet devient ainsi très modulaire. Les modules (shields) vendus dans le commerce sont fabriqués industriellement et sont fiables. La conception d’un projet est ainsi facilité. Le système obtenu est mieux optimisé au niveau du prix, voire de la taille (composants CMS), …

Carte additionnelle (shield) avec une interface de puissance MC33926 pour des moteurs à courant continu, alimentés sous 8 à 28V avec 3A maxi (source : robotshop.com)

Carte Seeedstudio Music Shield V2.0 : carte audio connecté ici sur une carte Arduino (source : seeedstudio.com)

Empillement de 3 cartes compatibles avec la connectique Arduino (source : developpez.com)

Arduino est sous licence libre de droits (open source) aussi bien au niveau du logiciel (l’environnement de développement) que du matériel, donc des cartes à microcontrôleurs, mais aussi des cartes additionnelles compatibles. Les composants utilisés, eux ne sont pas libres de droit. N’importe qui peut développer du matériel ou du logiciel utilisant le système Arduino sans payer de licence. La seule limite demandée est de laisser le nom Arduino aux produits officiellement développés par l’équipe Arduino. Il existe donc de nombreux produits compatibles Arduino avec des noms très variés finissant souvent par « duino » comme freeduino, seeduino, …

Extrait schema Leonardo (source : arduino.cc)

Extrait schema carte rduino Leonardo (source : arduino.cc)

5. Arduino : ça coûte combien

Pour tester Arduino :
Carte Arduino Leonardo = 18 € Câble USB A / micro USB B (1,8 m) = 4 €
Logiciel Arduino : gratuit
Total = 22 € TTC (hors frais de port)
Cartes (shields) à connecter sur la carte à microcontrôleur : prix très variables, mais entre 10 et 30 € généralement.
Modules à connecter sur ces cartes (shields) : quelques euros à 30 € généralement.
Les plans de ces cartes sont libres et des cartes peuvent être fabriquées à moindre coût (?) avec en plus la possibilité de les adapter à différents besoins, de les commercialiser, …

6. Arduino : ça vient d’où ?

Monsieur Massimo Banzi enseignait la conception interactive en Italie. En 2005, il a conçu une carte électronique minimaliste et low cost pour permettre à ses étudiants de bricoler dans des activités de projets. Il appellera cette carte Arduino comme le bar où il avait l’habitude d’aller. Ce nom correspond à celui du roi Arduin (en 1002 en Italie). Avec l’aide d’une équipe de développeurs, ils conçoivent un environnement de développement spécifique. Le succès grandissant rapidement au fil des années, différentes versions matérielles et logicielles seront développées avec notamment l’Arduino Uno en 2010 qui est encore la carte de référence aujourd’hui. En 2012 sort l’Arduino Leonardo qui est une version optimisée.

L’équipe de développeurs des produits Arduino officiels, avec Massimo Banzi en bas à droite (source : atelier-objets-communicants.ensad.fr)

7. Arduino : c’est utile au collège ?

Arduino a été développé au départ pour des étudiants où des bricoleurs qui ne maîtrisent pas l’électronique où l’informatique. Mais la programmation se fait avec un langage proche du langage C. Au collège, en Technologie, l’utilisation d’une carte à microcontrôleur correspond au programme (voir cet article), mais pas la programmation en langage C qui, même avec un programme simple, détournerait l’élève des objectifs : analyser les aspects fonctionnels d’un système, les solutions techniques utilisées, la structure algorithmique d’un programme, la réalisation d’une maquette, … Une programmation graphique est nécessaire pour simplifier l’aspect informatique.

Depuis de nombreuses années, ce sont les solutions concurrentes de type Picaxe qui se sont imposées au collège. En ce qui me concerne, je découvre cette année l’enseignement de la Technologie au collège. Je me pose donc la question de savoir quelles sont les solutions qui existent pour le collège. Il en existent plusieurs et Picaxe ne me semble pas être la meilleure solution pour l’enseignement de la Technologie au collège. Je développerai l’analyse de Picaxe dans un prochain article. Voyons plutôt ici quelques une des autres solutions disponibles actuellement.

Le grafcet est utilisable en Technologie au collège : il permet la programmation d’automates. Automgen Collège me semble être une solution intéressante pour ce type d’applications, mais les tarifs sont un frein important. Son utilisation n’est pas adapté à la réalisation de maquettes simples, de petits montages expérimentaux, de petits robots, …

Le logiciel Flowcode permet la programmation de cartes à microcontrôleur comme l’Arduino avec des algorigrammes (ou organigrammes). Flowcode est assez cher : environ 100 € la licence éducation (environ 1000 € les 10 licences). Il permet d’aborder la programmation de manière assez simple et efficace. Il permet également la simulation. Flowcode n’est pas compatible avec les cartes Picaxe.

Une autre solution existe pour programmer graphiquement des cartes Arduino : c’est le logiciel Ardublock. Au collège, cette solution me semble vraiment être la solution la plus intéressante.

Exemple de programme, la commande servomoteurs, avec un langage proche du langage C (source : LP2I, capture d’un exemple d’Arduino, servo sweep)

Extrait d’un programme simple avec Floxcode V5 (Source : LP2I)

8. Arduino + Ardublock : la solution idéale pour débuter ?

Ardublock permet de programmer graphiquement, à l’aide de blocs, une carte à microcontrôleur de type Arduino. Il suffit de sélectionner dans une bibliothèque des blocs de programme correspondants aux structures de contrôle, aux traitements, aux données, … comme avec le logiciel Scratch (initiation à l’informatique) ou App Inventor (développement d’application Androïd) qui utilisent la même base appelée OpenBlocks. C’est une application Java, libre et gratuite comme le logiciel Arduino. Elle s’intègre sous forme d’un plugin à l’environnement de développement Arduino. La programmation d’une carte Arduino avec Ardublock est accessible aux débutants en informatique, à partir de 10 ans environ. Ardublock est particulièrement bien adaptée à une utilisation pédagogique au collège et au lycée en Sciences de l’Ingénieur ou en STI2D. Avec Ardublock, l’interface de programmation du logiciel Arduino peut être complètement ignorée par l’élève : pas de menus, pas de code à écrire, … En cliquant sur le bouton « Téléverser vers l’Arduino », Ardublock génère automatiquement le programme et le transfère dans la carte Arduino qui exécute le programme. Par essais successifs, l’élève peut faire le lien entre son programme sous forme graphique et le comportement du système piloté par la carte Arduino. Il est à noter que le programme généré par Ardublock est visible dans l’interface Arduino en langage Arduino, proche du C, de manière assez propre et lisible, pour le prof. Ce qui n’est pas le cas avec App Inventor (aucun programme visible en Java).

Lien pour télécharger l’environnement de développement Arduino.
Lien pour télécharger la version béta du plugin Ardublock (du 12 nov 2013).
Lien pour voir comment intégrer Ardublock dans Arduino.

Interface d’Ardublock : à gauche les bibliothèques de blocs, à droite le programme avec les blocs sélectionnés et édités (source : LP2I)

8. Arduino : quel avenir ?

Arduino est devenu une solution standard pour le développement de projets à bases de carte à microcontrôleur. Il y a de plus en plus de matériel et de logiciels compatibles Arduino. Fin 2013 est sorti l’Arduino Yún qui permet un accès performant à Internet en Wifi ou Ethernet. Cette carte contient un processeur (MIPS) tournant sous Linux en plus du microcontrôleur, avec un format réduit par rapport à la carte Arduino Uno de référence, le tout pour 60 à 70 € seulement . L’Arduino Yún est disponible depuis décembre 2013. Grâce à ses interfaces réseau, l’Arduino Yún peut communiquer facilement avec les appareils Androïd. La carte Arduino peut servir comme d’habitude d’interface intelligente avec des capteurs, des actionneurs, … Une tablette ou un smartphone peut alors servir d’interface de dialogue intelligente. Les deux communiquent sur le même réseau, en Wifi par exemple, et partagent des ressources communes sur le cloud. D’ailleurs Yún signifie cloud en chinois !

Carte Arduino Yun avec interface Wifi et Ethernet (source : arduino.CC)

Lien vers la suite de ma réflexion avec un article écrit le 18 janvier 2015 sur la Programmation graphique avec Arduino et Ardublock

Technologie au collège Jean Macé

Le blog de l'enseignement de la Technologie au collège Jean Macé de Châtellerault (86, près de Poitiers)

Archives de catégorie : Matériel