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Pont "Leonardo Da Vinci"

Orgnaisation

Le mini-projet "Pont 'Leonardo Da Vinci' " sera réalisé par 2 élèves

Objectifs

Il va s'agir de gérer un pont mobile inspiré de plans dessinés par Leonardo Da Vinci

Les élèves devront être capables de :

  • de répondre au cahier des charges.
  • de produire un rapport par groupe : avec une partie commune en tête du rapport (explications générales, planning, …),  ensuite les parties individuelles (6 à 10 pages par élève) et enfin les annexes
  • de présenter à l'oral (individuellement) leur travail

Pièces jointes

 

  • TOUTES les ressources (documentations techniques, …) sont disponibles ici ou auprès du professeur

Toutes les documentations ou les informations nécessaires sont fournies. Il n'y a donc pas de recherche à faire sur internet.

Il est donc important de commencer par prendre connaissance de tous les documents fournis.

Le seul site autorisé (et utile) est le site Arduino.

    Situation par rapport au projet de terminale :

    Le mini-projet de cette année correspond globalement à la partie « conception détaillée » du projet de terminale. Comme vous pouvez le voir sur l'image ci-dessous, le projet de terminale comporte 6 parties. La partie "avant-projet" a permis de choisir les solutions techniques (matériels, logiciels, …). Vous allez mettre en œuvre ces solutions techniques.


     
    Notation / évaluation:

    Le rapport final donnera lieu à une note ainsi que l’oral de présentation (10' en français et 2' en anglais). Cette note comptera dans votre moyenne d'ETS.



    Durée / organisation / planning:

    Le projet portera sur 8 à 10 séances soit à peu près 30 heures (sans compter le travail à la maison)

    Séance N°1 :

    • TP : La conduite de projet sous gantt  (2H) – découverte du logiciel
    • Découverte de votre projet et élaboration de votre planning sous gantt (2h)

    Autres séances (+ travail à la maison) :

    • Élaboration du projet : étude, calculs, mise en œuvre, simulation, essais et rédaction d’un dossier par groupe.

    Dernière séance :

    • oral de présentation individuel en français (10 min) puis un résumé en anglais (2 à 3 min).




    Principe (cahier des charges succinct):

    Vous allez gérer la maquette d'un pont inspiré par Leonardo Da Vinci. La structure du programme et la gestion du déplacement du pont vous est fournie. Vous allez mettre en oeuvre les capteurs et les barrières pour piétons.

    Votre étude portera sur :

    • les essais des matériels proposés
    • la mise en œuvre du programme Arduino.

      

    Le pont (vue de dessus) et son matériel:

     

            


    Architecture technique du mini-projet :

      

    Schéma électrique:

    Remarque: le module Bluetooth ne sera pas géré dans le mini-projet

      

      

    La répartition du travail :

    Travail commun (à faire en premier)

    1. Regardez les 2 vidéos fournies avec le projet.

    2. A partir du programme arduino fourni (le demander au professeur.  Il s'agit d'un programme incomplet où la structure du programme est déjà construite, la gestion du déplacement du pont est déjà faire, la déclaration des variables déjà réalisée mais où vous allez introduire vos parties une fois celles-ci essayée):

    • faire l'algorigramme du programme (sur feuille A3)
    • remplir le tableau de déclaration des broches arduino:
      entrées/sorties digitales type (entrée ou sortie) élément branché dessus
      0
      1
      ...
      entrées analogiques: élément branché dessus
      A0
      ...

    • expliquer le fonctionnement du programme



    Élève N°1 : gestion des capteurs

    Le matériel disponible :

    • la maquette du pont
    • une carte Arduino Mega
    • 2 capteurs à ultrason HC-SR04
    • 2 capteurs à infrarouge (distance/présence)
    • 2 capteurs à infrarouge (position du pont)


    Cahier des charges du travail à faire :

    1. Gestion des capteurs de présence du bateau

    Pour gérer le pont, on a besoin de connaître sa position (ouvert ou fermé) et on a besoin de savoir si un bateau est présent (2 capteurs infrarouge et 2 capteurs à ultrason). Il nous faut connaître si possible le fonctionnement et la précision des capteurs.

    Les capteurs de détection de la présence d'un bateau:

    • Étudiez la documentation des capteurs HC-SR04 (ultrasons)
    • Analysez le programme de test du capteur fourni puis essayez-le avec un capteur.
    • faites une série d'essais (au moins 6 mesures) du capteur en relevant la valeur du capteur et celle fournie par un mètre (considérée comme la valeur exacte)
    • A partir des notions d'erreur absolue et d'erreur relative (document explicatif fourni) :expliquez le principe de fonctionnement du capteur
      • calculez l'erreur absolue pour chaque mesure.
      • calculez l'erreur relative (en pourcentage) pour chaque mesure.
      • Vous mettrez les résultats (capteur, mesure réelle, erreurs) dans un tableau.
      • Concluez sur la qualité de ce capteur
    • faire le programme des 2 capteurs ultrasons en prenant bien les mêmes entrées et les mêmes variables que le programme principal
    • faire le programme de gestion des capteurs infrarouges (entrée digitale - TOR)

    2. gestion des barrières piétons

    • mettre en oeuvre les 2 servomoteurs (barrières piétons)

    3. Intégration dans le programme principal

    • intégrez vos programmes dans le programme principal (voir avec votre camarade et le professeur)
    • essayer avec le professeur, le programme final!

      

       

    Élève N°2: gestion des capteurs de mesures et affichage des données sur le robot

    Le matériel disponible :

    • la maquette du pont
    • une carte Arduino Mega
    • un module RFID
    • 8 leds adressables RGB (commandées 4 par 4)

    Cahier des charges du travail à faire :

    1. test et essai des leds

    • Essayez le programme de test proposé (programme test ruban led - Arduino.txt) en le paramétrant correctement (ici le ruban de led fait 4 leds)
    • Analyser, comprenez et expliquez ce programme en vous aidant de l'aide à l'utilisation de la librairie Arduino de gestion des leds adressables (Adafruit NeoPixel Library Use.pdf)
    • faites le programme pour obtenir le fonctionnement suivant:
      • si la variable "etat" est à 0: les leds piétons sont vertes, les leds bateau sont rouges
      • si la variable "etat" est à 1: les leds piétons clignotent en orange, les leds bateau sont rouges
      • si la variable "etat" est à 2: les leds piétons sont rouges, les leds bateau sont vertes
      • vous ferez variez la variable "etat" par incrément de 1 toutes les 5 secondes

    2. Module RFID:

    1. Test et essai du module RFID
    2. Pour vérifier que vous avez bien saisi le fonctionnement vous ferez le programme suivant:
      • quand vous passez une des 2 cartes RFID (à vous de choisir laquelle), la led verte (sortie 13) de la carte arduino est activée
      • quand vous passez l'autre cartes RFID (à vous de choisir laquelle), la led est éteinte

    3. Intégration dans le programme principal

    • intégrez vos programmes dans le programme principal (voir avec votre camarade et le professeur)
    • essayer avec le professeur, le programme final!

        

     

    Pour vous aider, voici une proposition d'organisation du travail en différentes étapes:

    Quelques remarques préliminaires:

    • la rédaction du rapport se fait au fur et à mesure de l'avancement du mini-projet ( il se fait en parallèle donc et essentiellement à la maison). Une fois qu'une question a été résolue, qu'un élément technique a été essayé et approuvé, il faut l'intégrer au rapport.
    • les professeurs vérifieront l'avancée du projet et la rédaction du rapport au fur et à mesure.
    • la présentation d'un programme informatique (par exemple sur Arduino) sera présenté sous forme d'algorigramme dans le rapport et à l'oral seul de courts extraits "pertinents" peuvent apparaître dans le rapport. Le programme réel sera mis dans les annexes du rapport.
    • les ressources (documentations techniques, …) sont disponibles en haut de la page ou auprès du professeur
    • pour tout problème concernant la programmation Arduino ou le contenu d'une bibliothèque Arduino le seul site de référence fiable est le site Arduino : https://www.arduino.cc/ (par exemple : menu "Learning" puis "Reference" pour les instructions Arduino)




    Étape N°1: planning sous gantt        - travail individuel -

    • Faites le TP : "La conduite de projet sous gantt"  (durée : 2H) – découverte du logiciel



    Étape N°2: planning du projet       - travail collectif -

    • Lisez bien votre projet et rédiger votre planning de projet sous gantt.




    Étape N°3: choix des variables communes (et de leur type)       - travail collectif -

    Choisissez ensemble le nom et le type des variables que vous allez utiliser et partager avec les autres. Par exemple la variable issue de la mesure de courant va être mise à jour par l'élève chargé de gérer le capteur, mais cette variable va aussi être utilisée par celui qui s'occupe de l'affichage. Vous allez donc définir toutes les variables communes (celles issues de mesures ou celles issues du programme Arduino pour signaler un test, quelle ampoule est en test , …)

    Pensez à vous concerter pour l'attribution des entrées/sorties de la carte Arduino. Cela peut se faire au fur et à mesure de l'avancement de votre travail personnel (partie suivante).



    Étape N°4 : travail personnel

    • Chacun fait son travail personnel.
    Les fonctions delay et delayMicroseconds sont à éviter afin de ne pas bloquer le programme à un endroit.



    Étape N°5 : mise en commun       - travail collectif -

    • Maintenant on regroupe les différents programmes Arduino sur un seul programme et on essaie pour voir si tout fonctionne.



    Étape N°6 : rapport et oral      - travail collectif et individuel -

    • Finalisation du rapport et préparation de l'oral (diaporama).



    Étape finale : oral     - travail individuel -