đź’¦ Paraf YĂşn (fr)


#1

Présentation

Ce sujet porte sur le club innovation et le projet Paraf proposé par Arbalet et animé par Yoan Mollard. Le projet Paraf consiste en la création d'un écran d'eau animé. Voici quelques acteurs qui participent à la réalisation de ce projet : l'Université de Bordeaux, les départements de l'IUT et l'association Arbalet.


Arbalet, l’association qui dirige le projet, a pour objectif de divertir le public avec des créations artistiques numériques. Ces créations se veulent éducatives, en laissant au public l’opportunité de coder avec des langages visuels.

Le projet Paraf cherche à construire une structure qui fait tomber des gouttes d’eau pour créer des images. Une image met 1/2 seconde à se formée complètement. Ce projet n’est pas nouveau mais ses réalisations ont jusqu’à présent été à des fins commerciales. Une première version avec 8 valves sera livrée en décembre 2018, et une seconde version avec 160 valves sera livrée en juin 2019.

L’équipe Paraf vous souhaite la bienvenue sur ce topic et espère que vous apprécierez ce projet autant que nous !


#2

Session 1

Nous avons commencé par expliqué quelques termes que nous allons croiser lors du projet. Voici un petit résumé :

    DEFINITIONS

  • Signal analogique et numĂ©rique
    Un signal analogique est un signal continu qui varie dans le temps et qui possède une infinité de valeurs.
    Un signal numérique possède des valeurs discrètes codées en binaire.
    DAC -> Digital to Analog Converter (signal numérique vers analogique).
    ADC -> Analog to Digital Converter (signal analogique vers numérique).
  • Registre Ă  dĂ©calage et bascule D
    Une bascule D est un circuit relié à une horloge qui possède une entrée et une sortie. A chaque signal d'horloge, le circuit prend une valeur en entrée et la stocke jusqu'au prochain signal d'horloge. Il envoie alors la valeur vers sa sortie.
    Un registre à décalage est une cascade de bascules D partagant la même horloge. Un tel registre sert à lire et stocker des chaînes de bits.
  • Transistor
    Le transistor est la pièce fondamentale des ordinateurs. C'est un dispositif semi-conducteur utilisé comme un interrupteur et qui permet de construire des circuits logiques.
  • SolĂ©noĂŻde, relai et Ă©lectro-aimant
    Un élctro-aimant est un type d'aimant. Il s'agit d'un fil enroulé en bobine autour d'un coeur magnétique (en acier par exemple) qui crée un champ magnétique lorsqu'il est parcouru par un courant électrique.
    Un solénoïde est une bobine très sérée. C'est un type d'électro-aimant utilisé comme une valve car il convertit l'énergie qu'il produit en mouvement.
    Un relai n'est autre qu'un interupteur construit à partir d'un solénoïde.
  • MicrocontrĂ´leur et microprocesseur
    Un microcontrôleur est un circuit intégré qui possède un CPU, une mémoire et des entrées et sorties programmables. Ils sont majoritairement employés pour faire de l'informatique en temps-réel au sein de systèmes méchaniques ou électriques plus grands.
    Un microprocesseur est un processeur fabriqué sur un seul circuit et qui réalise les mêmes opérations qu'un CPU. Le fait qu'il soit construit sur une puce lui permet de réduire son prix de production et d'améliorer son efficacité.
  • Deuxième loi de Newton
    La deuxième loi de Newton concerne l'acceleration. En prenant une goutte d'eau avec une vitesse initiale (m.s-1) nous pouvons calculer la variation de cette vitesse dans le temps (m.s-2).
    Nous devrons aussi calculer la résistance de l'air sur cette goutte pendant sa chute.
  • Bus de donnĂ©es
    Un bus de données est le transfert de données entre les composants d'un ordinateur ou entre des ordinateurs.
    Il se base sur des protocoles, des logiciels ainsi que sur du matériel pour fonctionner correctement.
  • Baud, bit, octet, hexadĂ©cimal, dĂ©cimal, ascii, unicode
    De manière simplifiée ce qu'il faut retenir dans notre cas est que le baud est une unité de mesure de symboles, tout comme les bits.s-1.
    Un bit est une valeur binaire qui peut valoir 0 ou 1.
    1 octet = 8 bits.
    L'écriture hexadécimale (de 0 à F) and l'écriture décimale (de 0 à 9) sont des méthodes pour représenter des valeurs stockées dans des octets.
    Ascii et Unicode sont des normes de l'industrie en informatique pour encoder du texte avec des valeurs hexadécimales ou décimales.
  • RGB & HSV
    RGB et HSV sont des modèles de coloration en informatique.
    RGB est un modèle additif ce qui signifie qu'en ajoutant un certain taux de rouge, de vert et de bleu on peut reproduire n'importe quelle couleur (principe de fonctionnement d'un pixel).
    HSV est une représentation alternative du modèle RGB qui se base sur 3 paramètres : la teinte, la saturation et la valeur.
  • Pile & tas
    La pile et le tas sont des structures de données utilisées par les programmes pour y stocker des variables.
    Les paramètres de fonctions et les variables locales sont stockées dans la pile. Parce que la pile ne vérifie pas la mémoire disponible et n'est pas gérée par le programme sa vitesse est largement supérieure.
    Le tas est utilisé pour allouer de la mémoire (meilleur moyen de partager des données sans les dupliquer ou pour éviter des débordement de pile) mais cette opération cause un ralentissement du programme.
  • Fused Deposition Modeling (FDM) & Frittage SĂ©lĂ©ctif par Laser (FSL)
    Ce sont toutes les deux des techniques d'impression en 3D.
    Le FDM consiste en ajouter des couches de matière fondue contrairement au FSL qui vient fixer de la matière en poudre avec un laser.
    Le FSL est plus efficace car il n'a pas à prendre en considération la gravité lors de son fonctionnement, comme lors de l'impression d'un pont par exemple !
    Mais le un machine réalisant des impressions en FSL a un coût largement supérieur donc ne travaillerons qu'avec le FDM (-> n'hésitez pas à nous contacter si jamais vous avez une machine qui imprime en FSL qui traîne et donc vous ne vous servez pas ! :wink: ).

#3

Session 2

Bonjour à tous et toutes, cette séance nous avons fait, au début un retour sur la session précédente. Nous avons calculé le temps que met une goutte d’eau à tomber du haut de notre système (spoiler : ce temps est d’environ 0,63 secondes) et nous en avons conclu que l’on pourra avoir deux images par seconde.

Nous sommes ensuite passé au sujet principal de la séance, l’analyse fonctionnelle qui s’est faite en 3 parties :

  • Diagramme bĂŞte Ă  corne et diagramme pieuvre (leur but est de spĂ©cifier les besoins et contraintes liĂ©s Ă  notre projet)

  • Recherche des solutions techniques (quel matĂ©riel on pourra utiliser)

  • Dessin d’un schĂ©ma global du système

Partie 1 :

Diagramme bĂŞte Ă  corne :

beteACorne

Ce diagramme nous sert à définir l’utilité du système. On voit à qui il rend service, sur quoi il agit et quel est son but final.

Notre système permettra donc de faire le lien entre les passants et le lieu, la lumière et l’eau.

Diagramme pieuvre :

Diagramme%20pieuvre

(ERP = Établissement Recevant du Public)

Ce diagramme nous permet de définir les fonctions principales et les fonctions de contrainte de notre système.

Elles sont numérotées mais ce n’est pas un ordre d’importance.

Voici les différentes fonctions :
FP1 : Divertir les passants avec la lumière et l’eau
FP1.1 : Visualiser la chute d’eau et la lumière
FP1.2 : Permettre une prise de contrĂ´le
FP2 : Permettre à l’apprenant d’apprendre

FC1 : Protéger les utilisateurs des risques
FC2 : Pouvoir déplacer le système
FC3 : Être hygiénique
FC4 : Choisir le type d’animation (facilement)
FC5 : Économiser les énergies
FC6 : Alimenter en Ă©nergie
FC7 : Maintenir le système

Nous devons maintenant trouver des solutions Ă  ces fonctions.

Partie 2 :

La recherche des solutions est assez simple, pour chaque fonction principale ou de contrainte énoncée précédemment, on donne une solution matérielle permettant de répondre à l’énoncé de la fonction.

FP1.1 : vannes / lampes / contrĂ´leur --> micro-contrĂ´leur
–> micro-ordinateur
FP1.2 : IHM (Interface Homme Machine)
–> Écran embarqué
–> Application smartphone
–> Commande vocale
–> Capteur kinect

FC1 : Isolant Ă©lectrique, socle grand et lourd
FC2 : Pieds de transport
FC3 : Traitement de l’eau
FC4 : Programme de gestion des animations
FC5 : LED / Bassin / Pompe
FC6 : Alimentation (et distribution)
FC7 : Mettre le contrĂ´leur accessible

Ensuite, on a cherché plus exactement quel matériel on va utiliser :

Vannes : Discrète
Normalement ouverte / fermée

LED : RGB (Red Green Blue) / RGBW (Red Green Blue White)

Contrôleur : Arduino (-> limitant : mémoire)
Raspberry + linux
PC

Alimentation : ~12V : 40A

Smartphone : On utilisera un framework qui compile en iOs et Android sur la base d’un même code pour faire une application sur les deux plateformes et toucher le plus de monde possible.

Partie 3 :

Nous avons ensuite dessiné un schéma global du système :


#4

Session 3

Première partie de la séance

Lors de cette première partie de séance, nous nous sommes familiarisés avec un transistor. Nous avons pris connaissance de son fonctionnement et ainsi nous avons pu construire un circuit composé d’un Arduino, d’un transistor et de la vanne.

	Arduino			Transistor				Vanne

Nous avons par la suite branché ce circuit à un ordinateur afin de pouvoir programmer l’arduino.
Notre objectif est de créer un programme qui permette d’ouvrir et de fermer la vanne un nombre de fois donné, pour une durée d’ouverture de la vanne donnée et un temps d’impulsion donné.
Ce programme permet de préparer l’étude expérimentale future. Cette expérience consiste à calculer le poids d’eau écoulé par rapport à un nombre d’ouverture de vanne, de déterminer la meilleure impulsion pour nos gouttes d’eau et de calquer la vitesse d’une goutte d’eau.

Deuxième partie de la séance

Nous avons fait connaissance avec le groupe GMP qui s’occupe de la structure du projet.
Après avoir pris connaissance des mesures qu’ils ont besoin d’effectuer nous avons mis en place le montage sur un élévateur et par la suite nous avons procédé au calcul.

Tableau des tests effectués :

Les mesures effectuées nous ont permis d’obtenir les résultats suivants :
-La sortie avec l’embout en plastique nous permet d’avoir des gouttes plus volumineuses (donc plus visibles).
-Afin de réduire la dispersion des gouttes d’eau il est possible de jouer sur les paramètres de pression pré-vanne et de rajouter une buse directrice à la sortie de l’électrovanne.
-Pour une visibilité optimale la lumière doit être positionnée à la sortie de l’électrovanne et en bas de la structure.
-Nos essais nous ont conduit à une configuration « satisfaisante ». Les données liées à cette configuration sont les suivantes.

Courte vidéo de l’expérimentation :


#5

Session 4

Première partie de la séance

Bonjour tout le monde! Après une semaine de vacances, nous revoilà ! La séance du 8 novembre était consacré à la partie technique de notre projet, à savoir: l'écran de l'interface coté client, la conceptualisation des cartes éléctroniques.

Après plusieurs idée, nous avons opté pour un schéma ci dessous

Sch%C3%A9ma%20de%20l'interface%20cot%C3%A9%20Client

Deuxième partie de la séance

Nous nous sommes répartis en trois groupes: un travaillant sur l'aspect logiciel, un autre sur l'aspect électronique en choisissant les éléments à mettre sur la carte électronique, et le dernier à réfléchir le choix des spots lumineux.