Présentation du projet
Dans le cadre d’un projet de partage de connaissances, il a été offert aux élèves de l’IMT-Atlantique Brest, en partenariat avec des élèves de 3ème année de l’École Européenne Supérieure d’Art de Bretagne (EESAB) suivant l’option Design, de donner vie à un lieu central du campus de Brest de IMT Atlantique : le Centre-Vie ; ce lieu convivial à la frontière entre espace de travail et espace de détente. Les contraintes étaient telles que nous devions construire une structure « éco-conçue », pour la majeure partie faite de bois de peuplier. Le partage d’idées et notre collaboration nous aura orientés vers la conception d’une lampe évoluant selon la période de la journée.
Le temps imparti était de 9 jours. Tandis que Mathilde Dutilly, Alexandre Nmett et Tyfenn Le Luc, tous trois élèves de l’EESAB, se préoccupaient de mener à bien la partie Design du projet en agençant le squelette de notre lampe évolutive, Zine-Eddine Biad et moi-même (Samuel Rivoal), élèves de 1ère année à l’IMTA, nous sommes attelés à ce que la partie technique du projet soit opérationnelle pour soutenir et mouvoir la structure. L’aboutissement du projet aura notamment reposé sur la grande disponibilité et l’expertise des encadrants de cet inter-semestre, responsables du fablab, que nous remercions d’ailleurs chaleureusement.
Notre cahier des charges
Le cahier des charges que nous nous étions fixé pour ce prototype était d’obtenir une structure qui se déploie le matin (de 8h à 12h) pour se refermer sur elle-même l’après-midi (de 14h à 18h), à la manière d’une fleur, la comparaison étant d’autant plus justifiée que nous avions voulu un déploiement lent, presque invisible sur une courte période de quelques minutes. À cela s’ajoute la fonctionnalité de passer d’une illumination bleue le matin à une lumière orange, 13h sonnant. Ainsi, le visiteur temporaire du Centre-Vie sera surpris, la pause de 16h venue, de tomber sur une lampe toute autre que celle qu’il avait laissée en traversant le Centre-Vie le matin.
La lampe est branchée à l’alimentation secteur et doit être synchronisée via une application Android à chaque allumage pour remplir ses fonctions.
Le matériel utilisé
Afin d’y parvenir, le matériel électronique déployé était le suivant :
- une carte Arduino UNO ;
- un module bluetooth HC-05 ;
- un téléphone sous Android ;
- 3 anneaux de 24 neopixels ;
- une Breadboard (optionnel) ;
- un transformateur électrique de 220V AC -> 12V-1A DC pour le moteur ;
- un pont-H L298N ;
- un moteur bipolaire EM-484 ;
- un set de câbles mâle-mâle et mâle-femelle.
Détails techniques
Les anneaux Néopixel
Les anneaux Neopixel sont chacun reliés à un pin différent de la carte arduino pour permettre une évolution de l’intensité lumineuse de chaque anneau indépendamment des autres. L’intensité lumineuse de chacun se décline entre trois niveaux différents, s’illuminant du niveau d’intensité moindre vers le niveau d’intensité le plus important, et ainsi de suite.
Le système de traction
La question de la traction des pales supérieures aura pris le plus de temps à résoudre. Les 20 pales sont chacune fixée à un fil de pêche en nylon pour une robustesse suffisante. Le promontoire de bois qui se dégage de la partie haute de la structure permet une traction plus facile des pales, et aussi d’amener les pales le plus haut possible. Au centre de la structure, un tuyau de métal abrite la vingtaine de fils de nylon, reliés à un anneau d’environ 1 cm de diamètre, lui-même relié à un simple fil de nylon, ce qui permet d’éviter des nœuds inévitables lorsque l’on a tant de fils à tracter. Au bas du tuyau de métal, ce fil passe enfin dans une petite poulie du type de celles que l’on trouve sur les cannes à pêche. Le problème était alors de faire la jonction entre le moteur et le fil à tracter. Deux jours avant le vernissage, et donc l’échéance du temps imparti pour la réalisation du projet, nous a été suggéré l’idée d’utiliser un système reposant sur le mouvement d’une vis infinie. Le modèle 3D que nous avons ensuite imprimé, à l’échelle proposée, peut se trouver à cette adresse (https://www.thingiverse.com/thing:1607378). Le socle et la manivelle ne nous ont pas servi. Une poulie autour de laquelle va s’enrouler le fil de nylon, celui-ci étant fixé à l’aide d’un clou traversant la poulie, a été imprimée pour être fixée à l’engrenage. Un petit embout placé entre le moteur et la vis infinie permet de transmettre le mouvement du moteur à cette dernière. Ce système ingénieux permet non seulement un moindre effort pour tracter les pales, mais aussi de stopper tout le système lorsque le moteur ne tourne plus, entre 12h et 14h.
Le moteur
Le moteur choisi est un moteur bipolaire, pour un meilleur contrôle de la rotation. Il est piloté par un driver (le pont-H L298N) pour éviter, lors de la rotation du moteur, que la carte Arduino ne reçoive tout le courant emmagasiné dans le moteur, d’où l’intérêt du pont en H et des diodes du driver. Le contrôle du nombre de tour / minute se fait finalement expérimentalement en jaugeant, à partir de l’application Android, la vitesse du moteur et en calibrant à un le temps entre deux changements d’état, permettant ainsi de mesurer la rotation. Le courant transmis au moteur est sous forme de deux valeurs binaires : avec un jeu de paire (oui/non, oui/non), la rotation peut se faire dans un sens ou dans l’autre. Il ne reste donc qu’à calibrer le temps entre deux « steps » consécutifs pour avoir un contrôle en vitesse et en angle.
L’application Android
En addition aux fonctionnalités offertes par notre prototype, l’application permettant la synchronisation horaire (via le bouton « Envoyer l’heure » ) peut aussi permettre de rentrer dans un mode démonstratif des capacités de notre luminaire. Appuyez sur le bouton « Bluetooth » pour voir apparaître une liste détaillée des différents composants auxquels vous pourrez vous connecter, et ainsi choisir le composant utilisé ici. Il suffit d’appuyer sur le cercle chromatique pour voir la couleur de la lampe changer. Lorsque la case à côté de la jauge au bas de l’écran est cochée, vous pouvez régler la vitesse de fonctionnement du moteur, une vitesse positive provocant e soulèvement des pales, tandis qu’une vitesse négative provoque l’affaissement des pales. Le bouton « Stop » au-dessous permet un arrêt précis du moteur.
Ressources et liens
Application android et code arduino
Ces fichiers peuvent être trouvés dans le dossier se trouvant à l’adresse suivante :
https://drive.google.com/open?id=1jDvLkbTmOeljrEiYkG47wVWjnx6dcfgb
