Fiche élève :
Les ressources :
- Outillages (Outillages PDF, Outillages PowerPoint)
- Les composants (Composants PDF, Composants PowerPoint)
- Schémas électriques ( Fichier PDF, Fichier PowerPoint)
Synthèse :
Matériel nécessaire :
- Carte Arduino, module bluetooth, module de pilotage, smartphone(andruid), fils mal_mal, câble USB type A/B, plaque d’essai, moteur 12V, alimentation, poulie, ficelle.
Une fois que les élèves ont réalisé la partie mécanique et testé le bon fonctionnement de la maquette (les tests se font avec un moteur électrique alimenté par une batterie, voir l’image), ils passeront à la partie électronique dans laquelle ils vont apprendre le rôle de chaque composant qu’ils vont utiliser ainsi que les câblages à réaliser.
Dans la fiche élève vous allez trouver le plan de recherche à suivre pour la réalisation du compte rendu de la partie électronique.
Fiche élève:
Réponse au plan de recherche:
-Liste des composants et outillages nécessaires:
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Outillages :
Ici le but est que les élèves arrivent, à la fin de leur recherche, à comprendre le fonctionnement et le rôle de la plaque d’essai, des fils de test mal_mal et du câble USB A/B
1. La plaque d’essai
La plaque d’essai comme son nom l’indique, permet de faire des montages électriques sans soudure (des essais), il suffit de placer les composants sur la plaque et de réaliser les circuits voulus.
Comment utiliser la plaque ?
Comme vous le voyez sur le schéma à droite, dans la partie A les trous sont reliés verticalement, par contre dans la partie B et C, les trous sont reliés horizontalement.
Important : il n’existe pas de liaison entre les trois parties A, B et C (Aucune liaison entre les trous de la partie A, B et C)
Donc si je branche un fil dans le trou a1 et un autre fil dans le e1, cela veux dire que j’ai relié les deux fils ensembles puisque les trous de la ligne (1) sont tous reliés de l’intérieur.
Par contre si je branche un fil dans le trou a1 et un autre fil dans le e5, cela ne veut pas dire que j’ai relié les deux fils ensembles puisque les trous de la ligne (1) ne sont pas reliés avec les trous de la ligne (5).
C’est bête mais c’est très utile lorsque on veut tester le fonctionnement d’un schéma.
Un exemple :
Je souhaite tester les LED que j’ai reçu la semaine dernière de mon fournisseur qui n’est pas toujours au top.
Pour vérifier le bon fonctionnement de mes LED je réalise le schéma suivant en utilisant la plaque d’essai :
Regardez sur le schéma 1, j’ai branché la patte positive de la LED dans le trou (E1) et la patte négative dans le trou (E5), ensuite j’ai branché le pole positif de l’alimentation sur la ligne (+) (rouge) de la plaque d’essai et le pole négatif sur la ligne (-) (bleu).
Maintenant pour lier la patte positive de la LED au pole positif de l’alimentation j’ai mis le Fil 1 dans n’importe quel trou de la ligne rouge puisque tous les trous sont liés de l’intérieur, par la suite j’ai ramené ce fil au trou A1, sachant que tous les trous de la ligne 1 sont liés de l’intérieur cela revient à dire que le fil est en contat avec le trou (E1) dans lequel est branché la LED
J’ai suivi le même principe pour la patte négative de le LED, donc pour la lier au pole (-) de l’alimentation j’ai branché le Fil2 dans le trou (D5) qui se trouve sur la même ligne que le trou (E5), ensuite j’ai ramené ce fil à n’importe quel trou de la ligne bleu dans laquelle est branchée le pole négatif de l’alimentation.
La LED s’allume bien, maintenant pour tester les autres LED il suffit de débrancher la première et brancher les autres en respectant bien-sur le sens. Je me suis rendu compte finalement que c’est beaucoup plus facile de tester en utilisant une plaque et surtout les LED fonctionnent bien donc le problème n’était pas mon fournisseur mais c’était moi qui ne savais pas utiliser la plaque d’essai 😉 .
- Schéma 1: Exemple d’utilisation de plaque d’essai.
2. Les fils mal_mal
Se sont des câbles souples de différentes tailles et de couleurs, Ils permettent de faire la liaison (les branchements) entre les composants en passant par la plaque d’essai.
3. Le câble USB Type A/B
C’est un câble qui sert à alimenter la carte Arduino et à envoyer les programmes réalisés de l’unité centrale à la carte Arduino.
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Les composants :
Ici les élèves devront chercher sur internet des informations sur le rôle et le fonctionnement de la carte Arduino, module bluetooth, module de pilotage et du smartphone.
1. La carte Arduino
L’Arduino est une carte basée sur un microcontrôleur (mini-ordinateur) Atmel ATMEGA8 ou ATMEGA168. Elle dispose dans sa version de base de 1 Ko de mémoire vive, et 8Ko de mémoire flash pour stocker ses programmes. Elle peut être connectée à 13 entrées ou sorties numériques, dont 3 PWM (pouvant donner 3 sorties analogiques) et 6 entrées analogiques convertissant en 10 bit.
La carte dispose d’un logiciel système interne (modifiable) et des programmes utilisateur.
2. Le module Bluetooth
Le bluetooth est un protocole de communication sans fil. Il a vu le jour à la fin des années 1990 et n’a vraiment percé que dans les années 2000. Il a subi de nombreuses révisions et évolutions pour atteindre aujourd’hui la version 4.1 depuis la fin 2013.
Communication :
Le mode de communication informatique le plus basique entre deux objets techniques est la communication série.
Cette liaison série peut être utilisée de manière filaire, ou par les ondes (Wifi, BlueTooth, RFID etc), mais le principe de programmation reste toujours le même.
Dans notre cas :
– le Smartphone est connecté au module par le protocole bluetooth ;
– le module est connecté à l’Arduino par une liaison série.
HC-05
3. Le module de pilotage
C’est un circuit électronique composé d’un double pont en H (L293D) et d’un condensateur.
Le rôle de ce module est de permettre la rotation du moteur électrique dans les deux sens, donc de faire monter et descendre la cabine de l’ascenseur.
Le vrai schéma du module de pilotage du moteur est le suivant :
Comme vous le voyez ce n’est pas facile pour un élève de troisième de comprendre ce montage, on lui propose donc le montage suivant dans lequel il ne s’intéresse qu’aux sorties du module de pilotage et au rôle des fils.
Ce circuit ne se trouve pas en vente, pour savoir comment le réaliser en utilisant la gravure chimique je vous propose le tutoriel suivant:
Réalisation des circuit imprimés avec la gravure chimique.
Résultat de la gravure chimique du module de pilotage :
3. Le Smartphone
La commande et le pilotage du système (rotation deux sens du moteur) se fait grâce à l’application installée sur le Smartphone qui envoie des ordre via le protocole bluetooth.
Le schéma suivant montre la circulation de l’ordre venant du Smartphone jusqu’à l’exécution par le moteur électrique:
La réalisation de l’application qui pilote le système se fera dans la Partie informatique.
-Emplacement des composants sur la maquette:
Sur un support l’élève indiquera les endroits ou seront placés ses composants.
Voici quelques exemples:
-Schéma électrique (Câblage):
1- Schéma de câblage entre la carte Arduino et le module Bluetooth (Liaison série) :
2- Schéma de câblage entre la carte Arduino, le module de pilotage, l’alimentation et le moteur :
3- Schéma de câblage de la maquette d’ascenseur (représentation du câblage de tous les composants):
