ENIB 2022 - groupe B : Le booster

Pour notre projet sur le thème "fête foraine" nous avons décidé de réalisé une maquette d'une attraction bien connue : le booster (ou bomber max). Il se compose d'un bras attaché à un support, qui tourne à différentes vitesses et différents sens, d'effets lumineux réalisés par des LEDs et d'un fond sonore.

Photo de l'équipe

Caractéristiques techniques

L'attraction prend la forme d'un "pendule" en mouvement équipé d'un bras de 30 cm de long, d'un support de 22 cm de hauteur et d'une base. Le bras peut atteindre la vitesse de 100 tour/minute (théorique). La vitesse et le sens de rotation sont ajustables avec un potentiomètre. Le support dispose de chaque côté d'un bandeau de 10 LEDs RGB contrôlables électroniquement. Un interrupteur permet d'activer ou désactiver le fond sonore (également contrôlable électroniquement).

La totalité de l'attraction est contrôlée avec une carte Arduino. Un module de lecture de carte SD y a été ajouté pour le fond sonore.

Conception

Nous avons commencé par des recherches sur l'attraction choisie (estimation de la taille de notre maquette, fonctionnalités, style) à la suite desquelles nous avons décidé de concevoir notre maquette à l'échelle 1/100.

Nous avons utilisé le logiciel de conception assistée par ordinateur CATIA pour réaliser une version 3D de notre maquette. Cette étape nous a permis de choisir les dimensions et l'aspect de notre projet. Le logiciel nous a également permis d'obtenir facilement les plans 2D nécessaire à la fabrication des pièces.

Maquette 3D réalisée avec CATIA

Plan pour la découpe des pièces

L'intégralité de la structure (bras, support, base) a été réalisée avec une découpeuse laser dans du médium 3mm. Ce choix nous permet d'allier solidité, rigidité et légèreté. La grande précision de cette technique de fabrication nous permet de ne pas utiliser de colle lors du montage final : l'emboitement des pièces suffit à assurer l'intégrité de la structure. La découpe des pièces a duré environ 8 minutes, ce qui fait de la découpe laser un choix préférable à l'utilisation d'une imprimante 3D (pour ce projet).

Les sièges ont été réalisés avec un stylo 3D. Sa prise en main n'est pas évidente mais il permet de réaliser rapidement et à main levée des pièces 3D en plastique plutôt convaincantes. Notre maquette est équipée de 2 rangées de 2 sièges à chaque extrémité du bras. Les sièges sont mobiles autour d'un axe réalisé avec un pic à brochette et fixé au bras avec de la colle chaude.

Pour la mise en mouvement du bras nous avons utilisé un servomoteur (référence DM-S0090D) capable de fonctionner avec un courant continu 4,8 V et facilement contrôlable par Arduino. Celui-ci peut atteindre une vitesse de 100 tour/min et un couple de 1,5 kg.cm. Nous avons mesuré ses dimensions à l'avance pour les reporter sur la maquette 3D. Le moteur se fixe à la structure avec deux vis (les trous pour les vis ainsi que l'emplacement prévu pour le moteur sont visibles sur les plans).

Pour l'aspect esthétique de la maquette nous avons utilisé du film auto-collant sur les pièces de la structure (bras, support, base). L'utilisation d'une imprimante à stickers était possible mais pas vraiment appropriée au vu des dimensions des pièces. Nous avons donc appliqué et découpé manuellement le film auto-collant; le résultat obtenu est très satisfaisant et sûrement meilleur que si nous avions utilisé de la peinture. De plus nous avons décidé d'ajouter de la lumière à la maquette : nous avons collé deux bandeaux de 10 LEDs sur les côtés du support. Celles-ci sont également contrôlées par la carte Arduino (couleur, paterne, intensité).

Pour ajouter un fond sonore à notre attraction nous avons utilisé un simple haut-parleur contrôlé lui aussi par la carte Arduino (voir Arduino)

Notre projet avait comme contrainte de réaliser une attraction caractéristique de la fête foraine. Nous avons décidé de créer un bras attaché à un support, qui tourne à différentes vitesses et différents sens. Cette attraction, à échelle 1/100, se traduit par un pendule en mouvement de 30 cm de long avec un support de 22 cm de hauteur. Notre projet, appelé "le Booster", a la capacité de tourner jusqu'à 13 tour/minute (90 km/h). Pour mener à bien notre réalisation, nous avons d'abord (dessiné) la structure via l'application Catia, et, après un passage à la découpe laser, nous avons assemblé les différentes pièces. Nous avons ensuite vissé le moteur au support ainsi que le potentiomètre, pour une gestion externe de la vitesse. Côté décor, nous avons collé du papier adhésif de différentes couleurs rappelant l'univers de la fête foraine. Nous avons aussi ajouté, à l'aide du stylo 3D, des nacelles à chaque extrémité du bras. En ce qui concerne l'informatique, nous avons utilisé Arduino et codé afin de faire fonctionner le moteur, les leds et le haut parleur. Nous avons câblé l'ensemble des différents composants sur le bread board et ce dernier a été fixé à l'intérieur du support.

Liste des composants

• le support et le bras sont designer en bois
• les nacelles sont réalisées à l'aide d'un stylos 3D
• un servo moteur
• une carte Arduino
• des câbles
• un potentiomètre
• un ruban de leds
• une résistance
• lecteur SD
• une carte SD
• Des pics à brochette
• un haut parleur
• 2 breadboard
• stickers

Code

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