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Étapes de conception

Quelques besoins qui ont guidé la réflexion

Le Vélo Espace étant destiné à être monté sur un vélo, il devait nécessairement pouvoir rester bien arrimé malgré les secousses, tout en restant facilement amovible. Il a donc été fait le choix d'un boîtier compact, épousant en partie les sections tubulaires du vélo pour une question de stabilité, et attaché à celui-ci par des bandes velcro pour être en mesure de l'installer ou de l'enlever en quelques manipulations rapides, sans outil.

Le boîtier devait être aisé à ouvrir pour faciliter la maintenance et le remplacement des piles. J'ai fait le choix d'une fermeture par vis, a priori plus fiable que d'autres solutions.

Le boîtier devait être auto-alimenté : il inclut donc une pile 9V, amovible. Une alimentation par dynamo moyeux, un temps envisagé, est peut-être possible mais complexifiait les choses et a été abandonnée.

Le déclenchement de la mesure de distance devait être manuelle, pour économiser la pile et éviter d'enregistrer des valeurs ne correspondant pas aux situations recherchées.

Les résultats des mesures devaient être enregistrés, horodatés, et exportables facilement.

Pour que le projet puisse être aisément répliqué, l’électronique embarqué devait rester relativement sobre, simple dans la forme, et le budget nécessaire à l'acquisition du matériel, restreint : l'Arduino et ses différents modules correspondaient à ces critères.

L'électronique

Les premiers essais

Je possédais déjà une carte compatible Arduino et un module à ultra-son, mais également un lecteur de carte SD pour l'enregistrement des données et un module RTC pour l'horodatage. J'ai donc naturellement assemblé ces éléments, et effectué les premiers tests en "situation" :

Premier_essai.jpg
Essais.png

Le principal problème, outre l'encombrement (relatif) de tous les éléments, se situait au niveau de la consommation d'énergie. Une pile 9V n'arrivait pas à fournir l'intensité nécessaire au bon fonctionnement de tous les modules. Peut-être aurait-il été possible d'optimiser le montage pour atteindre une moindre consommation (en remplaçant le shield Ethernet sur lequel je disposais d'un support pour carte MicroSD par un module microSD seul, par exemple), mais j'ai souhaité tester la solution "Bluetooth", qui évitait dans tous les cas après chaque séance de mesure de devoir ouvrir le boîtier, pour retirer la carte SD et l'insérer dans un ordinateur…

Bluetooth + Smartphone

Après essais, il s'est avéré que le module bluetooth permettait de se passer de lecteur SD et de RTC : l'horodatage et l'enregistrement des mesures et leur partage peut ainsi se faire directement avec son smartphone. Tout le monde ne possède pas de téléphone "intelligent", mais a priori tout le monde peut se faire prêter un téléphone le temps d'effectuer les mesures. La solution bluetooth + smartphone s'est avérée fiable et adaptée. Dernière chose, et non des moindres : l'alimentation par une pile 9V devenait de nouveau possible sans bidouille.

L'arduino UNO a laissé la place à un Nano (ici une copie chinoise), pour miniaturiser au mieux le tout.

Bluetooth.jpg

J'avais ajouté deux LEDs : l'une pour indiquer la bonne initialisation du microcontrôleur, l'autre pour confirmer la bonne connexion Bluetooth entre les appareils. Pour des raisons de place et de simplification, je n'ai pas inclus ces LEDs dans le montage final.

Arduino.jpg

Le boîtier

Essais de modélisation

Une fois défini les éléments composant l’électronique du boîtier (module ultra-son, bluetooth, arduino nano et pile), il s'agissait de concevoir le boîtier, qui devait répondre à tous les critères définis plus haut. La modélisation a été effectuée sous Fusion360, et 3 impressions m'ont été nécessaires pour corriger quelques erreurs de placements.

Premier essai de modélisation, non retenu
Premier_essai_de_modélisation.png
Deuxième modélisation, retenue.
Essaiboitier2.png

Rendu final

De côté
Boite2_2017.png

De dos
Boite2_2017-Sep.png

Le déclencheur

Une première version non-concluante a fait place a une version efficace : le bouton poussoir servant de déclencheur est enrobé dans un boîtier se fixant par scratch aux pognées du vélo. Le bouton poussoir tombe sous le pouce, prêt à déclencher par son appui les mesures d'espacement.

Version non retenue
Bouton_2017-S.png

Version retenue
Bouton3.png