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

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.

Outils et matériel

Outils

• Pistolet à colle
• Cutter
• Ciseaux
• Crayon
• Cerveau affûté d'Antoine l’ingénieur
• Doigts minutieux et précis de Jean l’ingénieur

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 Wemos 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, ficher d'impression 3D, de découpe laser ou vinyle, ...

Code Arduino

 1  
 2 #include <Servo.h>
 3 #include <ESP8266WiFi.h>
 4 #include <TM1637Display.h>
 5 #define PIN_SERVO_2  D4
 6 Servo myservo_2;
 7 
 8 // Définition des broches
 9 const int boutonIncrement = D1;
10 const int boutonDecrement = D2;
11 const int led1 = D5;
12 const int led2 = D6;
13 const int buzzer = D7;
14 const int servoPin = D4;
15 const int clk = D3;  // Broche CLK du 4-Digit Display
16 const int dio = D0;  // Broche DIO du 4-Digit Display
17 
18 Servo servo;
19 TM1637Display display(clk, dio);
20 
21 int bpm = 60;  // BPM initial
22 int minBPM = 40;
23 int maxBPM = 200;
24 int ledState = 0;
25 bool servo_pos = false;
26 unsigned long previousMillis = 0;
27 
28 void setup() {
29   pinMode(boutonIncrement, INPUT_PULLUP);
30   pinMode(boutonDecrement, INPUT_PULLUP);
31   pinMode(led1, OUTPUT);
32   pinMode(led2, OUTPUT);
33   pinMode(buzzer, OUTPUT);
34   servo.attach(servoPin);
35 
36   digitalWrite(led1, LOW);
37   digitalWrite(led2, LOW);
38   servo.write(0);
39   display.setBrightness(0x0f);  // Réglage de la luminosité du display
40   display.showNumberDec(bpm);   // Affiche la valeur initiale de BPM
41 }
42 
43 void loop() {
44   handleButtons();
45   metronomeTick();
46   display.showNumberDec(bpm);  // Met à jour l'affichage du BPM
47 }
48 
49 void handleButtons() {
50   if (digitalRead(boutonIncrement) == LOW) {
51     bpm = min(bpm + 1, maxBPM);
52     delay(200);  // Antirebond
53   }
54   if (digitalRead(boutonDecrement) == LOW) {
55     bpm = max(bpm - 1, minBPM);
56     delay(200);  // Antirebond
57   }
58 }
59 
60 void metronomeTick() {
61   unsigned long currentMillis = millis();
62   unsigned long interval = 60000 / bpm;  // Calcul de l'intervalle en ms
63 
64   if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
65     previousMillis = currentMillis;
66     if (servo_pos == false){
67       servo.write(180);
68       servo_pos = true;
69     } else{
70       servo.write(0);
71       servo_pos = false;
72     }
73 
74     // Alterner les LEDs
75     if (ledState == 0) {
76       digitalWrite(led1, HIGH);
77       digitalWrite(led2, LOW);
78     } else {
79       digitalWrite(led1, LOW);
80       digitalWrite(led2, HIGH);
81     }
82     ledState = 1 - ledState;
83   }
84 }

Étapes de fabrication

indiquer autant d'étape que nécessaire, chacune illustrée par des images (photo, dessins, ...)

Étape 1 : Conception

1.1 Analyse des contraintes :

Étudier le papertoy existant et identifier les parties essentielles à conserver. Déterminer les dimensions maximales pour accueillir tous les composants électroniques.

1.2 Définition des objectifs du projet :

Choisir le tempo réglable (40 à 200 BPM) comme fonctionnalité principale. Inclure un affichage numérique pour le tempo. Ajouter des LEDs synchronisées pour un repère visuel, et une LED d'éclairage pour l’aiguille.

1.3 Réalisation du design :

Dessiner un croquis détaillé montrant l'emplacement des composants (écran, LEDs, servo). Prévoir une découpe adaptée pour intégrer proprement les éléments dans le carton. S’assurer que l'ensemble reste ergonomique et esthétique.

Étape 2 : Programmation

2.1 Préparation de l’environnement Arduino :

Télécharger et installer l'IDE Arduino. Ajouter les bibliothèques nécessaires pour le servo, l’écran 7 segments et les LEDs (par exemple : <Adafruit_LEDBackpack.h> et <Servo.h>).

2.2 Développement du code :

Initialiser les composants (LEDs, servo, écran). Programmer les boutons "+" et "-" pour ajuster le tempo. Ajouter une fonction pour synchroniser la LED avec le tempo. Tester la communication entre le potentiomètre et le servo pour ajuster l'intensité de la LED d'éclairage.

2.3 Débogage et test du code :

Vérifier le comportement du système à différents tempos. Corriger les éventuelles erreurs (délais incorrects, synchronisation des LEDs).

Étape 3 : Assemblage

3.1 Préparation des matériaux :

Découper le carton selon les dimensions définies dans le design. Percer des ouvertures pour les composants : écran, LEDs, potentiomètre, bouton poussoir, et servo.

3.2 Montage des composants électroniques :

Placer les LEDs sur la breadboard avec les résistances appropriées. Connecter le potentiomètre au circuit pour contrôler l’intensité lumineuse. Fixer l’écran 7 segments et câbler correctement ses broches à la carte Wemos D1 Mini. Installer le bouton poussoir et le configurer pour régler le tempo. Brancher le haut-parleur pour générer les bips sonores.

3.3 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. Installer le servo et fixer une aiguille ou un marqueur dessus pour indiquer visuellement le battement.

3.4 Ajout de la batterie :

Fixer la batterie rechargeable avec un câble d’alimentation accessible. Vérifier que le système fonctionne correctement en mode autonome.

Étape 4 : Tests finaux et documentation

4.1 Validation fonctionnelle :

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.

4.2 Rédaction du wiki :

Documenter chaque étape avec des photos et des captures d'écran. Inclure les schémas de câblage et les dessins techniques. Ajouter les fichiers annexes nécessaires (code Arduino, fichiers de découpe laser, etc.).

4.3 Préparation de la présentation :

Réaliser un diaporama synthétisant le projet, de l'idée initiale au produit final. Inclure des vidéos de démonstration pour mettre en avant les fonctionnalités du métronome.

Troubleshooting

Problème : Le clignotement de la LED n’est pas synchronisé avec le tempo.
Solution : Vérifier le timing dans le code Arduino et ajuster les délais.

Problème : Le servo ne bouge pas ou fonctionne mal.
Solution : S’assurer que l’alimentation est suffisante et que les connexions sont solides.
Astuce : Utiliser des câbles plus longs pour faciliter l’assemblage et éviter les tensions sur les composants.

Élément de présentation

je met ici le document de présentation de mon projet