ENIB 2025 : Métronome JJJA

Description

Le projet consiste en la conception et la réalisation d'un métronome à tempo variable, réglable entre 40 et 200 BPM à l’aide de boutons "+" et "-". Il dispose d’un écran numérique pour afficher avec précision le tempo sélectionné, d’une LED verte clignotant en synchronisation avec le rythme, ainsi que d'une deuxième LED avec intensité ajustable via un potentiomètre. Cette dernière assure un éclairage efficace de l’aiguille, permettant une utilisation optimale dans différentes conditions de luminosité.

Introduction

Joseph & Jean les ingénieurs

Dans le cadre de ce projet, l'équipe JJJA (Joachim, Joseph, Jean, Antoine) a entrepris de transformer un papertoy existant en un métronome fonctionnel. En conservant les éléments essentiels du modèle de départ, à l’exception de la boîte initiale, l’équipe a entièrement repensé et adapté le dispositif.

Qu'est qu'un métronome ?

Métronome

Un métronome est un instrument donnant un signal audible permettant d'indiquer un tempo que l'on règle avec ce que l'on appelle le BPM (Battements Par Minute), vitesse à laquelle doit être jouée une musique. Il est surtout utilisé dans l'étude d'une partition, la mise en place d'une interprétation ou la recherche du minutage d'une œuvre musicale.(suite)

Outils et matériel

Outils

• Pistolet à colle
• Imprimante 3D
• Cutter
• Ciseaux
• Crayon
• Cerveau affûté d'Antoine
• Doigts minutieux et précis de Jean

Matériel

• 2 LEDs vertes
• Un potentiomètre 10 kΩ
• Un haut-parleur WSC 8 Ω 2 V
• Un écran 7 segments (4-digit display version 1.2)
• Une carte weemos D1 mini
• Un micro servo 9g NG90
• Un bouton poussoir
• Une breadboard
• Une batterie 2600 mAh avec câble
• Des câbles classiques
• Du carton

Fichiers annexes

Code Arduino

 1 #include <Servo.h>
 2 #include <TM1637Display.h>
 3 #define PIN_SERVO_2  D4
 4 Servo myservo_2;
 5 
 6 // Définition des broches
 7 const int boutonIncrement = D1;
 8 const int boutonDecrement = D2;
 9 const int led1 = D5;
10 const int servoPin = D4;
11 const int buzzer = D6;
12 const int clk = D3;  // Broche CLK du 4-Digit Display
13 const int dio = D0;  // Broche DIO du 4-Digit Display
14 
15 Servo servo;
16 TM1637Display display(clk, dio);
17 
18 int bpm = 60;  // BPM initial
19 int minBPM = 40;
20 int maxBPM = 200;
21 bool servo_pos = false;
22 unsigned long previousMillis = 0;
23 
24 void setup() {
25   pinMode(boutonIncrement, INPUT_PULLUP);
26   pinMode(boutonDecrement, INPUT_PULLUP);
27   pinMode(led1, OUTPUT);
28   pinMode(buzzer, OUTPUT);
29   servo.attach(servoPin);
30 
31   digitalWrite(led1, LOW);
32   digitalWrite(buzzer, LOW);
33   servo.write(0);
34   display.setBrightness(0x0f);  // Réglage de la luminosité du display
35   display.showNumberDec(bpm);   // Affiche la valeur initiale de BPM
36 }
37 
38 void loop() {
39   handleButtons();
40   metronomeTick();
41   display.showNumberDec(bpm);  // Met à jour l'affichage du BPM
42 }
43 
44 void handleButtons() {
45   if (digitalRead(boutonIncrement) == LOW) {
46     bpm = min(bpm + 1, maxBPM);
47     delay(200);  // Antirebond
48   }
49   if (digitalRead(boutonDecrement) == LOW) {
50     bpm = max(bpm - 1, minBPM);
51     delay(200);  // Antirebond
52   }
53 }
54 
55 void metronomeTick() {
56   unsigned long currentMillis = millis();
57   unsigned long interval = 60000 / bpm;  // Calcul de l'intervalle en ms
58   unsigned long interval_buzzer = 100;
59 
60   if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
61     previousMillis = currentMillis;
62     digitalWrite(buzzer, HIGH);
63     if (servo_pos == false){
64       digitalWrite(led1, HIGH);
65       servo.write(180);
66       servo_pos = true;
67     } else{
68       servo.write(0);
69       digitalWrite(led1, HIGH);
70       servo_pos = false;
71     }
72   }
73   if (currentMillis - previousMillis >= interval_buzzer){
74     digitalWrite(led1, LOW);
75     digitalWrite(buzzer, LOW);
76   }
77 }

Étapes de fabrication

Définition des objectifs du projet

• Utiliser le servo pour faire l'aiguille.
• Rendre le tempo réglable (40 à 200 BPM) avec des boutons "+" et "-".
• Inclure un affichage numérique pour le tempo.
• Inclure un haut parleur pour faire le rythme.
• Utiliser une LED pour un repère visuel et la synchronisée et l'autre LED d'éclairage pour l’aiguille.

Préparation de l’environnement Arduino

• Télécharger et installer l'IDE Arduino et utiliser la procédure pour le wemos D1 mini
  
• Ajouter les bibliothèques Servo.h, ESP8266WiFi.h et TM1637Display.h.
  

Servo.h : Cette bibliothèque permet de contrôler des servomoteurs à l'aide des cartes Arduino.
ESP8266WiFi.h : Cette bibliothèque fait partie du core ESP8266 pour Arduino et fournit des fonctionnalités pour connecter votre ESP8266 à un réseau Wi-Fi, configurer des serveurs ou des clients.
TM1637Display.h : Cette bibliothèque est conçue pour contrôler des modules d'affichage 7 segments à 4 chiffres basés sur le circuit TM1637, tels que le module Grove 4-Digit Display de Seeed Studio.

Préparation des matériaux

• Découper le carton selon le patron.
• Imprimer l'aiguille ou en fabriquer une en papier (Si vous l'imprimez, il faudra mettre un point de colle chaude afin qu'elle soit bien fixée).

Fichier:Aiguille 3D.zip

Montage des composants électroniques

Brancher tout les composants selon le schéma
Sur le schéma nous avons une arduino mais le principe est le même pour le Wemos D1 mini.

Intégration dans la structure

Coller les composants dans le carton à l'aide du pistolet à colle. Veiller à ce que tous les câbles soient bien positionnés pour éviter les déconnexions. Fixer la batterie rechargeable avec un câble d’alimentation accessible.

Validation fonctionnelle

Vérifier que le système fonctionne correctement en mode autonome. Tester le métronome à différents tempos pour s'assurer de la fiabilité du système. Vérifier la synchronisation des LEDs, le bon affichage du tempo, et l’intensité variable de l’éclairage.

Rédaction du wiki

Compléter les problèmes et solutions rencontrés pour aider la communauté.

Troubleshooting

Problème : Latence élevée

• Solution :Les instructions `delay()` ont été supprimées du code pour réduire la latence.

Problème : Pas de son provenant du haut-parleur

• Solution : Une caisse de résonance a été ajoutée pour améliorer la qualité du son.

Problème : Certaines soudures ont eu tendance à casser

• Solution : Un petit point de colle chaude par dessus les soudures permettra de renforcer les plus fragiles et d'isoler vos connections.

Problème : On avait aucune aiguille

• Solution : En imprimer une en 3D ( Si vous n'avez pas d'imprimantes, une aiguille en papier pourrait très bien faire l'affaire).

Élément de présentation

je met ici le document de présentation de mon projet

Axes d'améliorations

- Augmenter la puissance sonore du haut parleur. - Faire une coque en bois