Bricduino

   Abjean Killian
   Brandeho François
   Counil Julie

Cette page est une fiche écrite dans le cadre de l'Inter Semestre ENIB 2017

Le contenu de cette fiche est en cours de rédaction, elle va s'étoffer pendant tout le mois de janvier !

Titre du projet de fabrication numérique

Amusante et simple façon de découvrir à la fois la programmation et les bases des circuits électroniques.

Auteurs

Ont participé à la rédaction de cette fiche :

• Abjean Killian
• Counil Julie
• Brandého François

Outils et matériaux

Pour le bloc Arduino

Arduino UNO - https://www.adafruit.com/products/50,

USB cable - https://www.adafruit.com/products/62

Fils conducteurs - https://www.sparkfun.com/products/11367

Clous conducteur

4 petites vis pour visser la carte arduino

Plaque de bois 200*150*20 (mm)

Pour les composants du circuit papier

Ruban de cuivre - https://www.adafruit.com/products/1128

Papier cartons colorés

Résistance 10K ohm - https://www.adafruit.com/products/2784

Capteur de lumière - https://www.adafruit.com/products/161

Capteur de pression - https://www.adafruit.com/products/1075

10mm LEDs - http://shop.evilmadscientist.com/productsmenu/par...

10mm cathodes RVB communes - http://shop.evilmadscientist.com/productsmenu/par...

Vibro moteur - https://www.adafruit.com/products/1201

Pinces croco - https://www.adafruit.com/products/1008

Crayon

Outils pratique

Perceuse à main avec petit foret

Tournevis

Marteau

Cale à poncer

Ciseaux

Bâton de colle

Fer à souder

Lunettes de sécurité

Réaliser le projet

2. Réaliser le bloc Arduino

1. Couper une planche de bois d'environ 2cm d'épaisseur et de 15cm de largeur sur 20cm de longueur.

2. Placer l'Arduino UNO au milieu du bloc de bois et marquer, à l'aide d'un crayon, l'emplacement des trous où se trouveront les vis qui fixeront l'Arduino. Mettre de côté l'Arduino et faire des trous peu profonds aux emplacements que vous avez marqué.

3. Visser l'Arduino à sa place.

4. Marquer 5 points du côté droit de l'Arduino et 3 autres à gauche. Faire des trous à ces emplacements et enfoncer ensuite légèrement les clous comme indiqué sur la photo.

5. Relier à l'aide de petits câbles les clous et les pins digitales de l’Arduino. Pour cela, dénuder les extrémités de chaque câble, brancher un côté dans le pin de l'Arduino et entourer l'autre autour du clou. Du côté droit, les pins numéro 11, 9, 6, 5 et 3 sont les pins PWN, ils nous permettront de changer la luminosité en allumant et éteignant ces pins à très grande vitesse.

6. Du côté gauche de l'Arduino, relier la borne 5V à un clou à l'aide d'un câble pour le positif "+", relier la borne GND à un deuxième clou pour le négatif "-", et enfin relier la borne analogique A0 au troisième clou pour les capteurs.

7. A l'aide d'un marqueur ou d'un crayon simple, indiquer sur le bois à la base de chaque clou à quelle borne ils sont reliés.

3. Construire les composants : les LEDs

Pour une LED classique blanche(2 pattes)

1. Découper un carré de feuille cartonnée colorée de 8x8cm environ.

2. Couper 2 petits morceaux d’adhésif en cuivre (copper tape) et les coller sur la feuille et laissant de la place pour la LED.

3. Placer les deux pattes de la LED sur la bande de cuivre et les souder. Si vous ne possédez pas de fer à souder vous pouvez vous contenter de scotcher la patte sur le dessus de la bande de cuivre bien que le résultat risque d'être moins stable. Marquer à l'aide d'un crayon les côtés (+) et (-) sur le papier coloré. Vous pouvez déterminer qui est (+) et qui est (-) à l'aide d'une pile (cf photo).

Pour la LED RGB (4 pattes)

1. Découper un carré de feuille cartonnée colorée de 8x8cm environ.

2. Tester à l'aide d'une pile la LED RGB pour déterminer à quelle couleur correspond chaque patte.

3. Coller 3 petits morceaux de cuivre adhésif sur un côté du papier et un autre morceau au milieu de l'autre côté. Connecter les 3 branches positives de la LED (les différentes couleurs) au cuivre adhésif d'un côté et la patte négative de l'autre. Les souder (ou scotcher) en place et marquer le (-) et les 3 différentes couleurs au endroits déterminés.

Pour les LEDs R, G, et B (2 pattes)

1. Découper un carré de feuille cartonnée colorée de 8x8cm environ.

2. Coller 1 bande de cuivre adhésif à travers la feuille colorée pour la branche négative des LEDs. Placer 3 bandes de cuivre de l'autre côté.

3. Mettre les LEDs rouge, verte et bleu sur le papier avec leur patte négative toutes sur le côté partagé et leur patte positive sur le côté avec la bande de cuivre individuelle. Utiliser un crayon pour marquer les côtés (+) et (-).

4. Construire l’interrupteur

Une interrupteur peut se faire plein de différentes façons, on donnera ici une méthode seulement mais vous êtes libre de d'expérimenter.

1.découper une feuille cartonnée de couleur de 19 sur 9cm. Couper le bout de comme vous pouvez le voir sur la photo, pour former une languette.

2. Plier le haut du papier et faire un incision au niveau de la languette à l'aide d'un cutter afin que celle-ci puisse ci glisser lorsque le plis est rabattu.

3.Coller les 3 bandes de cuivre adhésives comme indiquées, de même coller un morceaux plus large de cuivre adhésif sous le rabat, de manière à se que lorsque la feuille est pliée le morceaux plus large de cuivre touche nettement les 2 autres grandes bandes de cuivre.

4.Souder la résistance de 10k Ohm sur la petite et une plus grande bande de cuivre.

5.Noter au crayon sur la feuille colorée le (-), (+) et (#)

5. Construire les composants : les capteurs

1.Chacun des capteurs a besoin de 3 points d'attaches sur le plateau Arduino, sur le positif, négatif, et sur une borne d'entrée analogique. Placer les 3 morceaux de bandes de cuivre adhésif pour chacune des branches.

2. Placer la résistance de 10k Ohm entre la ligne négative et la ligne pour la borne digitale de cuivre. Souder la résistance en place.

3.Attacher le capteur de lumière ou le capteur de pression entre la bande de cuire positive de analogique.

Vous pouvez aussi réaliser une petite boite en papier cartonné pour renfermer le capteur de lumière!

6. Le monstre en papier

1 Couper un carré de papier couleur de environ 12cm de côté. Dessiner et découper une forme de créature.

2. Fixer le dessin de monstre sur la base carré à l'aide colle et d'un autre petit morceau de papier coloré plié. Fixer le cuivre adhésif sur le support carré du monstre.

3.Souder les câble du moteur vibrant avec les bandes de cuivre adhésives puis coller le moteur sur le dessin de monstre.

7. Manipulation de Scratchs et Arduino

1. Si vous n'avez pas déjà: Télécharger et installer le logiciel Arduino

2. Connecter l'Arduino avec le port USB de votre ordinateur

3. Lancer le logiciel Arduino

   Fichier > Exemples > Firmata > Standard Firmata.
   Selectionner votre plaque votre Arduino depuis Outils > Type de carte.
   Selectionner le port via Outils > Port.
   Sur Mac: /dev/tty.usbmodem-1511. Sur Windows, il s'agit probablement du port avec le plus grand nombre COM.(Ou débrancher l'Arduino, regarder le menu, puis rebrancher l'Arduino et voir quel nouveau port est apparu)
   Cliquer sur le bouton "Vérifier" puis "téléverser"

4. Pour que l’extension fonctionne vous devrez utiliser Firefox. Télécharger et installer l'extension Scratch plugin pour "autre navigateur web"

5.Charger l'extension Arduino sur ScratchX. Démarrer l'extension en allant sur le lien suivant: http://scratchx.org/?url=http://khanning.github.i... Vous allez probablement voir apparaitre un autre message "Allow scratchx.org to run plugins?". Cocher pour Adobe Flash et Scratch "Allow and Remember" et valider.

Lorsque la lumière de l'indicateur dans "More Blocks" devient verte vous êtes prêt à utiliser l'extension.

8. Quelques exemples de programmes

1. Allumer la LED seulement lorsque l'interrupteur est actionné

2. Allumer la LED avec la même intensité de lumière que celle que le capteur de lumière perçoit

3.Faire clignoter une LED

Comment ça marche ?

Observations

Le logiciel scratch X contrôle les composants grâce à la carte Arduino. Notez cependant que la puissance de la réaction des éléments connectés (par exemple la LED dans l'exemple de la LED qui clignote) est très faible et vous pourriez croire aux premiers abord à un dysfonctionnement.

Explications

A quoi sert la résistance?

Une résistance permet d'ajuster ton circuit de façon à ce que chaque composant ai ce dont il a besoin.Par exemple, ici l'Arduino est alimenté en 5V donc ses sorties délivrent soit 5V soit 0V.

Généralement, une LED a besoin d'environ 3V et d'un courant de 5mA.

Précisons: - ce 3V dépend de la LED (tu le trouveras dans la datasheet)

- ce 5mA dépend de la puissance lumineuse que tu veux (plus il est élevé, plus la LED éclairera mais attention à ne pas dépasser la valeur maxi de la datasheet).

Si l'on branche directement notre LED sur l'Arduino, elle ne va pas aimer les 5V qui lui sont fourni. Avec cette tension très élevé, le courant sera lui aussi très certainement trop élevé.

Du coup, la LED va chauffer et peut cramer si on la laisse allumé trop longtemps.

C'est à ce moment là qu'intervient la résistance :

Pour que la LED ai ses 3V / 5mA, il faut donc une résistance qui encaisse les 2V de trop (car les 5V de l'arduino moins les 3V de la LED donne un reste de 2V) sous 5mA.

Petit calcul (loi d'ohm) : R = U / I = 2V / 5mA = 400 Ohm.

On ne trouveras pas de résistance de 400 Ohm mais l'important est de s'y approcher.

Tu peux faire le calcul inverse pour voir les conséquence que ça aura :

Supposons que l'on prenne R = 330 Ohm Petit calcul : I = U / R = 2V / 330Ohm = 6mA

Ta LED sera donc légèrement plus lumineuse que si tu avais utilisé une résistance de 400 Ohm mais c'est surement largement supportable pour elle

Ici on a utilisé une résistance de 10kOhm, se qui explique l'importante atténuation des réponses des LEDs et autres composants. Si l'on souhaitait une réponse plus importante, il aurait donc fallu prendre une résistance plus faible.

Plus d'explications

Si on veut utiliser plusieurs composants comme la led et le buzzer. Il vaut mieux faire un circuit en dérivation pour que chacun des composant reçoive la même intensité, contrairement au circuit en série où un des composant prendra le dessus sur l'autre par exemple ici on voit clairement que la led prend tout le courant et le buzzer ne buzz quasiment pas.

Et dans la vie de tous les jours ?

Le principe de la carte électronique qui grâce à un programme réalise des actions telles que faire clignoter des LEDs se retrouve dans un très grand nombre d'objets : les ordinateurs, la radio, les avions, etc

Vous aimerez aussi

Electronique [1]

Arduino Xylophone [2]

Sources et ressources utiles

Plus sur les circuits électriques (loi d'Ohm, circuit en série et dérivation...) : https://fr.vikidia.org/wiki/Circuit_%C3%A9lectrique

Plus sur Arduino [3]