Projets d'élèves

1. Introduction

La société actuelle incite les humains à la paresse. Que ce soit avec les achats en ligne directement livrés à domicile, les smartphones toujours plus performants qui poussent les gens à vivre leur vie virtuellement, la technologie actuelle nous simplifie la vie et réduit nos efforts physiques. Cependant, ces nouvelles découvertes doivent encore s'améliorer pour l'intérieur de notre chez-soi. En effet, vous apprécierez certainement de pouvoir allumer votre lampe, votre radio et à peu près tout ce qui a une prise électrique depuis votre canapé, d'un simple mouvement du doigt sur un petit bouton. C'est pour ça que nous avons imaginé ce projet, Laze Power. Ce système aura pour but d'allumer l'alimentation d'une prise grâce à un pointeur laser. Pour cela, un circuit relai, relié à un capteur lumière qui pourra être activé par le pointeur laser, sera mis en place.

Le projet comporte plusieurs difficultés à surmonter.

En premier lieu, il faut pouvoir gérer un courant de 230 V et le transformer en courant plus faible sans encourir d'accidents. Pour régler ce problème, il faut tout d'abord isoler le relai avec une plaque en plastique. Il est aussi possible de surélevé le relai pour éviter les risques de surchauffe qui pourraient entraîner la fonte du plastique. Dans notre situation, nous avons mis le relai dans une boîte en plastique.

Le capteur de lumière présente aussi quelques détails à régler. Il ne faut pas qu'il capte la lumière ambiante pour activer le relai. Il serait possible de le régler pour ne capter que les rayons laser ou alors, il est envisageable de le mettre dans un compartiment qui l'isole de toute lumière non désirée. C'est la dernière possibilité qui a été utilisée ici. Il faut aussi noter que la surface du capteur est très faible. Il sera donc difficile de viser avec le rayon laser. Il faudra être précis. Pour que la surface soit augmentée, un capteur plus grand peut être acheté ou alors, il est possible de faire en sorte de concentrer les rayons laser sur le capteur. Par exemple, une surface réfléchissante, comme de l'aluminium, peut être disposée autour du capteur en forme d'entonnoir pour diriger les rayons laser.

2. Matériel et méthodes

Pour réaliser ce projet, il y a plusieurs petites pièces qui ont toute leur importance. En ce qui nous concerne, voilà ce que nous avons utilisé pour les différentes parties du projet.

Nous avons utilisé le programme Sketchup pour sketches les plans pour l'imprimante 3D.

Figure 1 : Sketch pour le boîtier principal

Figure 2 : Sketch pour le pointeur laser

Le système proposé est constitué de deux parties distinctes : le partie principale et la télécommande. Les composants de ces deux parties seront assemblés dans deux compartiments en plastique imprimés par une imprimante 3D. Des fils électriques relieront les différentes parties.

2.1 Partie principale

La partie principale est faite majoritairement du relai, celui-ci entouré des autres composantes.

Figure 3 et 4 : Intérieur du boîtier

2.1.1.Relai

Un relai pouvant passer d'un courant de 230 V à un courant plus faible pour les appareils ménagers a été utilisé. Les composantes du relai sont déjà soudées.

2.1.2 Circuit imprimé

Un circuit imprimé Arduino contiendra le programme permettant d'activer le relai. Le programme fera en sorte que quand le capteur reçoit de la lumière, il active le relai, faisant passer du courant. Et aussi qu'une fois que le capteur reçoit à nouveau un signal du pointeur, le relai repasse sur l’état 0.

2.1.3 Capteur

Un capteur de lumière compatible avec Arduino a été utilisé. Il sera le déclencheur du relai. Dès qu'il recevra la lumière du laser, il enverra une impulsion pour activer le relai qui fera passer le courant.

2.1.4 Câble rallonge

Une rallonge sera coupée en deux. Le compartiment avec le relai, la carte imprimée et le capteur s'inséreront entre les deux bouts, le tout dans une boîte.

2.2 Pointeur laser

Figure 5 : intérieur du pointeur

2.2.1 Module laser

Le pointeur laser fonctionne grâce à un module laser qui a déjà les composants nécessaires assemblés, comme les lentilles convergentes et la diode laser. Il a seulement besoin d'être alimenté.

2.2.2 Boîtier pour deux piles AA

Le boîtier servira d'alimentation au laser.

2.2.3 Bouton pressoir

Et enfin, le bouton pressoir permettra d'actionner le laser d'une simple pression.

2.3 Méthode

Figure 6 : Schéma du circuit

2.3.1 Code

Voici le code Arduino que nous avons écrit pour faire fonctionner notre système :

Les différentes définitions en lien avec les Pin utilisé sont décrites.

Pour faire fonctionner les commandes qui suivent. On utilise “void Loop” Démarche: Si le capteur lit la valeur 1 et si la lampe est éteinte, alors, le relai s’active et l’état de la lampe devient 1, c.-à-d. qu’elle devient allumée. Ensuite on ajoute un délais pour éviter les beugs des informations.

Et si, par contre, la Lampe est allumée, alors, le relai s’active et l’état de la lampe devient 0, c.-à-d. qu’elle est éteinte. On ajoute également un délais pour de nouveau éviter les beugs des informations.

const int relayPin = 2;	 
const int sensorPin = 9;
const int ledPin = 9;
int etatLampe = 0;

int lightLevel = 0;

void setup()
{
  pinMode(relayPin, OUTPUT); 
  digitalWrite(relayPin, LOW);
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
lightLevel = digitalRead(sensorPin); 

Serial.println(lightLevel);

if (lightLevel == 1) {
  
    if (etatLampe == 0) {
        digitalWrite(relayPin, HIGH);
        etatLampe = 1;
    
        while(lightLevel == 1) 
            lightLevel = digitalRead(sensorPin);
    }
    else {
        digitalWrite(relayPin, LOW);
        etatLampe = 0;
    
        while(lightLevel == 1)
            lightLevel = digitalRead(sensorPin);
    }
  }
} 

3. Résultats

Après avoir assemblé les différentes parties du relai et du pointeur dans les compartiments imprimés, voici ce que nous obtenons.

Figure 7 : Partie principale

Figure 8 : Pointeur laser

Au final, les deux parties sont présentées de manière plutôt agréable et il ne sera pas difficile de dissimuler la partie principale. Le projet final ne prend donc pas trop de place. L’amélioration qui serait encore possible concerne le capteur. La longueur des fils le reliant au boîtier est un peu courte. Pour ce premier test du projet, la longueur n’a pas tellement d’importance, mais si ce projet veut être adapté à un intérieur, il suffit de rallonger les fils pour pouvoir fixer le capteur en hauteur, ce qui le rendra beaucoup plus accessible.

Concernant le programme inscrit dans le circuit, les résultats de notre projet correspondent tout à fait à nos attentes. Quand le laser passe sur le capteur, le relai s’active et le courant passe et donc l’appareil branché peut s’allumer. Quand il passe sur le capteur encore une fois, le relai s’active encore et le courant s’arrête, donc l’appareil aussi.

Ce résultat n’a pas été obtenu du premier coup. Au premier essai, sans brancher dans une prise de 230 V pour éviter tout risque, nous avons branché le circuit imprimé seulement sur l’ordinateur. Après avoir télé versé le programme avec Arduino, nous avons vérifié que le capteur percevait correctement les changements de lumière. Nous avons découvert qu’il était très sensible à la lumière de la pièce. Il a donc fallu le couvrir avec une feuille en papier. Grâce à cela, il a pu clairement détecter le laser qui est l’a touché et enclenché le relai. Nous avons donc modifié la conception du boîtier du capteur, en ajoutant une couche en papier qui le recouvre et l’isole ainsi totalement de la lumière extérieure non désirée. Il est envisageable de changer la matière qui l’isole. Peut-être que du plastique ou même du tissu suffirait. Ce sont des propositions à tenir en compte en cas d’améliorations du projet par la suite. L’avantage du papier est qu’il sera plus facile à marquer pour dessiner une cible dessus, afin de pouvoir viser avec le pointeur.

4. Discussion

Dans l’ensemble, ce fut un projet très enrichissent et divertissant. Malgré le fait que ce soit notre premier projet d’informatique, nous nous somme plutôt bien débrouillés. Cependant, il y a évidemment des tas de choses que nous aurions pu bien mieux faire afin de rendre notre projet quasiment parfait. Par exemple, il aurait fallu se renseigner beaucoup plus sérieusement au niveau des délais des pièces commandées pour éviter d’avoir 2 mois de retard… De plus, il aurait fallu mieux se renseigner sur l’utilisation du code Arduino pour éviter de le faire en quatrième vitesse. Les majeurs problèmes que nous avons rencontrés, sont les délais, l’apprentissage du code et l’impression de nos boîtes à l’aide d’une imprimante 3D qui ne sort pas toujours comme prévu sur nos sketchs. Pour la gérance du 230 V, étonnamment, cela c’est fait sans trop de soucis et sans danger.

5. Conclusion

Pour conclure, notre projet a abouti et nous avons atteint notre objectif. Physiquement, notre projet est opérationnel et nous l’avons mainte fois testé et utilisé. « Et maintenant ? » Et bien maintenant, nous pourrions même mettre notre projet sur le marché ! Nous comptons premièrement le dupliquer pour en faire un deuxième pour celui d’entre nous qui ne gardera pas l’exemplaire original. De plus, bien évidemment, nous allons garder l’exemplaire original pour notre utilisation personnel. Après tout, cela facilitera notre quotidien, même si cela peut tendre à la paresse.

Si nous voulons vraiment le mettre sur le marché, il va d’abord falloir faire quelques améliorations afin de le rendre encore plus pratique et lui offrir un design plus attrayant et discret. Par exemple, nous pourrions le rendre plus compacte et plus solide. De plus, nous pourrions trouver des composants moins chers afin de rendre le prix du tout plus accessible au grand public sachant que nous pourrions le faire sans les délais imposés lors du projet initial.

Ce projet offre donc beaucoup de possibilités très différentes selon les personnes ! Après tout, il serai envisageable d'en faire plusieurs exemplaire qui pourraient être vendus à notre entourage.