Transcript Le radeau environnemental 24/05/2016

Le radeau environnemental
24/05/2016
Kesako ?
• Prototype de vecteur télé opéré
destiné à être mis à disposition
d’établissements scolaires pour des
observations et expérimentations
dans le milieu aquatique
Ca en jette comme définition 
24/05/2016
Cahier des charges
• Facile à mettre en œuvre
• Facile à transporter
• Robuste
• Évolutif
• Budget raisonnable
24/05/2016
Options retenues
• Liaison radio bi-directionnelle
– Contrôle du radeau et des expérimentations
– Récupération des mesures en temps réel
• Contrôle à terre depuis un PC portable
– Possibilité d’enregistrement automatique des données reçues
• Gestion à bord par micro-contrôleur
– Richesse des fonctionnalités
– Extensibilité
• Utilisation de bus standard à bord (I2C)
– Pour les extensions et périphériques
– Facilité de développement de nouvelles extensions
24/05/2016
Spécifications techniques
• 6 entrées analogiques pour capteurs
• 8 sorties relais R/T
• GPS
• Compas numérique
• Treuil à avalement (pour câble électrique)
–
sécurités de fin de course
–
mesure de la longueur déroulée
• Sonde numérique multi-fonctions
–
Pour mesures immergées (jusqu’à 10 mètres)
–
Température, luminosité, conductivité
–
Liaison numérique avec la surface
24/05/2016
Le radeau environnemental
Medusa 1
Réalisation
24/05/2016
Architecture
• Catamaran à flotteurs scellés
• Pont modulaire à base de
longerons et traverses clipsés
• Propulsion par hélices carénées et
nacelles moteur étanches
immergées
Image de synthèse
24/05/2016
Construction
• A base d’éléments PVC de tuyauterie et d’installation électrique
–
Grand choix de dimensions et de produits
–
Faciles à travailler et à assembler
–
Faciles à se procurer
–
Très robustes
• Structure de pont modulaire et flexible
–
Peut s’adapter à n’importe quelle configuration d’expérimentation
–
Extensible par ajout d’éléments complémentaires
• Assemblage sans outillage
• Utilisation de matériaux de récupération pour certains éléments
–
Portique radio, treuil,…
24/05/2016
Le radeau environnemental
Medusa 1
Zoom sur le matériel
24/05/2016
Le kit
24/05/2016
Le boîtier principal
• Contient
–
Les cartes électroniques
• Regroupe les connexions vers
–
Les autres composants
–
Les expériences
• Se fixe sur les longerons du pont par
simple clipsage
• Attention
24/05/2016
–
Résiste aux éclaboussures, mais non
étanche
–
Ne doit être manipulé que par les
animateurs
Les connexions
24/05/2016
Les entrailles
Carte à relais
opto-couplée
Micro-contrôleur
et ses interfaces
Interfaces GPS et
radio
Distribution
alimentations
Compas
numérique
24/05/2016
Les entrailles
Variateur treuil
Fusible
alimentation sonde
Variateur
propulseur bâbord
Variateur
propulseur tribord
Coupure générale
alimentations
24/05/2016
Le raccordement de capteurs
simples
• Pour des capteurs résistifs
–
Thermistances
–
Photo-résistances
–
…
• Montage en pont
–
2 variantes possibles
•
Choix de la résistance fixe
–
–
•
Valeur ≥ 1 kOhm pour limiter le courant qui traverse
le pont
Pas trop importante pour ne pas limiter la plage du
signal (en fonction de la résistance maximale du
capteur)
Préférer le montage où le capteur est relié à la
masse à celui où il est relié au 5V
–
24/05/2016
pour réduire les risques de court-circuit de
l’alimentation lors des branchements
Les sorties à relais
• 8 relais R/T
• Isolation galvanique de la carte
principale
– Par opto-coupleurs
• Fort pouvoir de coupure
– ne pas en abuser cependant
• Conseil
– Possibilité d’utiliser la sortie 12V
auxiliaire pour alimenter les
expériences, si elles ne sont pas trop
gourmandes
24/05/2016
Le boîtier des batteries
• Contient
–
2 batteries Pb 6 V – 12 Ah
–
1 pack NiMH 7.2 V – 3000 mAh
• Sorties
–
2 prises 12 V, 1 prise 7.2 V
–
Les prises sont différenciées pour éviter les
erreurs de connexion
• Se fixe sur les longerons du pont par clipsage
Sorties
12 V
Sortie
7.2 V
• Attention
–
Résiste aux éclaboussures, mais non étanche
–
Ne doit être manipulé que par les animateurs
24/05/2016
Le boîtier des batteries
• N’ouvrir que pour maintenance
Fusible
12 V
Pack
7.2 V
Fusible
7.2 V
–
• Protection des batteries
–
Par fusibles
–
1 fusible par jeu de batteries
–
Ne remplacer que par un
modèle de mêmes
caractéristiques
Accus
6V
24/05/2016
Le rechargement se fait par
l’extérieur grâce aux prises
Le portique radio
• Contient
–
Le module radio pour la liaison avec le poste
de contrôle
–
Le GPS
–
Le flash de signalisation
• Relié au boîtier principal par rallonge DB9
standard
• Précautions d’usage
GPS
Transmetteur
radio
24/05/2016
–
Ne doit pas être ouvert en principe
–
Prendre garde à l’antenne
–
Ne pas la démonter
–
Ne pas mouiller
Le treuil
Moteur
Galet
entraîneur
• Spécialement conçu pour les câbles
électriques
– Pas adapté pour un treuiller un simple filin
• Fixation par simple clipsage
• Contrôlé en vitesse
• Sécurités de fin de course
• Mesure de la longueur de câble déroulé
Galet
presseur
• Précautions d’usage
– Éviter d’arroser le boîtier du moteur lors du
rinçage
24/05/2016
La sonde
• Pour mesures en profondeur
– jusqu’à 10 mètres
Capteur de
luminosité
– Capteurs de température, de
luminosité et de conductivité
(dans la coiffe)
Capteur de
température
• Utilisée en principe avec le treuil
• Précautions d’usage
– Eviter les chocs
– Ne pas ouvrir sauf raison très valable
de le faire
Capteur de
conductivité
24/05/2016
Les capteurs de surface
• Identiques à ceux de la sonde
• Se connectent au boîtier de contrôle
Luminosité
Température
Conductivité
24/05/2016
Le module radio à terre
• A connecter
–
Sur un port RS232 du PC
• Au moyen d’un convertisseur USB/RS232 au besoin
–
À une alimentation basse tension
• Entre 7V et 12V CC
• Précautions d’usage
–
Prendre garde à l’antenne
–
Ne pas la démonter
–
Ne pas ouvrir le boîtier
–
Ne pas le mouiller
24/05/2016
Le radeau environnemental
Medusa 1
Le montage
24/05/2016
Le montage
• De préférence sur des tréteaux
• Bien nettoyer les parties à emboîter avant
assemblage
• Utiliser du savon vaisselle pour aider les
emboîtements
– ainsi que le démontage ultérieur
• Faire cela au calme 
24/05/2016
Etape 1
24/05/2016
Etape 2
24/05/2016
Etape 3
24/05/2016
Etape 4
24/05/2016
Etape 5
24/05/2016
Etape 6
24/05/2016
Etape 7
24/05/2016
Etape 8
24/05/2016
Etape 9
24/05/2016
Etape 10
24/05/2016
Le radeau environnemental
Medusa 1
Le logiciel de contrôle
et de télé-mesure
24/05/2016
Présentation générale
24/05/2016
Présentation générale
1.
Visualisation en temps réel des acquisitions
–
2.
3.
Capteurs, GPS, Compas
Enregistrement automatique ou manuel des
mesures
–
Datation et géolocalisation
–
Paramétrage de la période d’enregistrement en
mode automatique
–
Possibilité d’ajout de points manuels même en
mode automatique
–
Génération d’un fichier texte tabulé exploitable
avec n’importe quel logiciel
Visualisation des paramètres de fonctionnement
importants
–
État de charge des batteries
–
Température des moteurs
–
Qualité de la liaison radio
•
Pilotage par gamepad ou par joystick
•
Entièrement configurable
24/05/2016
Pilotage
• Par joystick ou gamepad pour les actions courantes
– Contrôle des moteurs et des relais
– Désignation du matériel utilisé dans le fichier de configuration
– Assignation des manettes et boutons entièrement configurable
– Remarque : le gamepad est plus pratique
• Pas besoin de le poser comme un joystick
• Fait pour être utilisé avec les deux mains à la fois
• A la souris sur l’interface graphique
– Pour les autres actions
• Enregistreur, commutation liaison radio,…
– Pour la commande des relais également
• Plus facile car les fonctions des boutons apparaissent explicitement
24/05/2016
Pilotage
• Manette de gauche
–
Contrôle des moteurs de propulsion
• Avant/arrière = déplacement en ligne droite
• Droite/gauche = pivotement sur place
• Combinaison des deux = virages plus ou
moins serrés
• Manette de droite
24/05/2016
–
Contrôle du treuil
–
Seul le mouvement avant/arrière est utilisé
• Avant = plongée
• Arrière = remontée
Pilotage
• Boutons
–
Contrôle des relais
–
On/off par pression successive
–
Seuls les boutons de 1 à 8 sont opérationnels
• Configuration entièrement modifiable
24/05/2016
–
Au niveau des affectations des manettes
–
Au niveau des affectations des boutons
Configuration
Fichier dans le répertoire de
l’application, à ne modifier qu’une
fois pour toutes en principe
(lors de l’installation)
- paramètres système
# ------------------- configuration de la liaison radio
[rf-link]
# numéro du port COM sur lequel est connecté le module radio
comport=1
# vitesse de communication (NE PAS MODIFIER)
baud=19200
# ------------------- configuration du treuil
[winch]
# longueur de câble déroulé pour chaque impulsion du capteur
cm-per-tick=5
24/05/2016
Configuration
- périphérique de contrôle
Dans le même fichier que
précédemment
[input-device]
# ------------------- sélection du périphérique de contrôle
# la valeur de cette propriété est utilisée comme suffixe
# dans le nom des sections input-device-mapping.xxx qui suivent
device-type=gamepad
# ------------------- configuration d'un gamepad de contrôle
[input-device-mapping.gamepad]
# axe utilisé pour les gaz et la direction de déplacement
throttle-axis=y
# axe utilisé pour le pivotement
steering-axis=x
# axe utilisé pour la commande du treuil
winch-power-axis=r
# boutons associés aux commandes des relais
relay-btn.1=1
relay-btn.2=2
relay-btn.3=3
. . .
24/05/2016
Configuration
- périphérique de contrôle (autre exemple)
# ------------------- configuration d'un joystick de contrôle
[input-device-mapping.joystick]
# axe utilisé pour les gaz et la direction de déplacement
throttle-axis=y
# axe utilisé pour le pivotement
steering-axis=x
# axe utilisé pour la commande du treuil
winch-power-axis=z
# boutons utilisés pour la sélection du sens de rotation du treuil
# (si l'axe winch-power-axis n'est pas à 0 central)
winch-down-btn=1
1
winch-up-btn=2
2
Z
24/05/2016
Le radeau environnemental
Medusa 1
Le logiciel de paramétrage
24/05/2016
L’éditeur de mission
• Objectif
– Définir la configuration utilisée pour une expérimentation
• Paramètres
– Informations générales : intitulé, lieu,…
– Capteurs connectés sur les différentes entrées
• Y compris la sonde
– Loi de conversion mesure électrique  valeur physique
pour chaque capteur
– Définition des sorties relais utilisées
24/05/2016
L’éditeur de mission
• Page de saisie des informations
générales
24/05/2016
–
A titre indicatif uniquement
–
N’ont aucune d’incidence sur le
contrôle du radeau ou le traitement
des mesures
L’éditeur de mission
• Définition des capteurs de surface
–
Décrit les capteurs connectés au
boîtier de pont
–
Informations à saisir
• Nom du capteur
–
Sera utilisé pour l’affichage et
comme entête de colonne dans le
fichier de sauvegarde des mesures
• Unités (si besoin)
• Formule de conversion de la valeur
brute (électrique) vers la valeur
physique
–
24/05/2016
Des capteurs prédéfinis sont
disponibles en cliquant sur le bouton
situé en début de ligne
L’éditeur de mission
• Définition des capteurs de la sonde
24/05/2016
–
Analogue à celle des capteurs de
surface
–
Le plus simple est de choisir parmi
les sondes pré-définies proposées par
la liste déroulante « Sonde : »
L’éditeur de mission
• Définition des dispositifs connectés
aux relais
–
24/05/2016
Seuls les boutons pour lesquels un
intitulé a été donné seront activables
L’éditeur de mission
• Configuration par défaut de
l’enregistreur de données
24/05/2016
–
Les réglages saisis seront utilisés
pour configurer l’enregistreur
–
Il est possible de modifier librement
chacune des ces caractéristiques
ensuite pendant le déroulement de la
manip, directement depuis le logiciel
de contrôle
Étalonnage des capteurs
• Objectif
–
Trouver le polynôme de régression
permettant de faire la conversion valeur
brute / valeur physique
• Méthode
–
Utiliser l’outil de préparation de mission
(onglet « Capteurs ») et cliquer sur le
bouton « … » en regard de la formule
–
Entrer une série de points expérimentaux
–
La formule est calculée et reporté dans
le paramétrage du capteur
24/05/2016
Le radeau environnemental
Medusa 1
Entretien
24/05/2016
Entretien après usage
• Couper l’alimentation sur le boîtier principal dès que possible
–
Si oubli, risque de décharge profonde des batteries
• Effectuer le démontage à l’écart de tout risque d’éclaboussures
–
Calmer les jeunes au besoin
• Rincer à l’eau douce le radeau après avoir retiré tous les boîtiers
– Pas de jet sous pression
–
Un trempage dans un bac suffit (et économise l’eau douce)
• Spécial « boîtiers »
–
Les essuyer avec un chiffon humide si besoin
–
S’assurer de l’absence d’humidité et de saletés au niveau des prises
• Un coup de soufflette à air comprimé ne fait pas de mal, mais attention à ne pas
faire rentrer d’eau dans les contacts
24/05/2016
Entretien après usage
• Remettre les nacelles propulsion en position haute
– Plus compact pour le transport
– Moindre exposition aux chocs
• Démontage des boîtiers
– Ne pas tirer dessus comme un bourrin
• Ça risque d’engendrer des déformations du boîtier et donc des
contraintes mécaniques sur les cartes électroniques
• Au moment où ça lâche, on a toutes les chances de ne pas contrôler ce
qui se passe
– Prendre le longeron dans la main au niveau des fixations et se
servir du pouce pour pousser  le boîtier vers le haut
– Désassembler les fixations longeron par longeron
• Ne pas essayer de démonter le boîtier en une seule fois
24/05/2016
Entretien après usage
• Rincer le treuil s’il a été utilisé
– Ne pas arroser le boîtier moteur
• Un simple essuyage suffit s’il a reçu des éclaboussures
– Même technique que précédemment pour le reste
• Recharger les batteries
– Connecter le chargeur à la prise correspondant à la batterie
à recharger
– Attention
• Bien vérifier le type de batterie et la tension sur le chargeur
avant de démarrer le cycle
24/05/2016
Le radeau environnemental
Medusa 1
Quelques conseils
24/05/2016
Matériel utile
• 2 tréteaux pour y poser le radeau
– Ça évite de se mettre à 4 pattes
– Ça évite de trop mettre de sable ou de terre dans les endroits
délicats
– Possibilité de mettre les nacelles propulsion en position avant la
mise à l’eau
• Une paire de sangles ou une corde
– A passer sous les flotteurs pour le déplacement vers ou depuis
l’eau
– Facilite la mise à l’eau et la sortie de l’eau
• Un petit flacon de liquide vaisselle
– Pour faciliter l’emboîtement des tubes
24/05/2016
Quelques conseils pour le montage
• Avant d’emboîter les tubes,
– S’assurer qu’il n’y a pas de sable ou de terre sur les faces en contact
• Sinon, gros problèmes en perspective pour le démontage
– Enduire les surfaces en contact avec un peu de liquide vaisselle
• Ne pas forcer
– Tout se monte sans effort normalement
• Retirer les goupilles au dernier moment
– Sinon risque de perte sur le terrain
• Laisser les moteurs en position haute avant la mise à l’eau
– Ne les rabattre qu’une fois le radeau à l’eau avec un pied de pilote suffisant
– S’il y a assez de fond à l’endroit de mise à l’eau (ponton par exemple), et si
le radeau est sur tréteaux, on peut mettre les nacelles en position au
préalable
24/05/2016
Quelques conseils pour le montage
• Vérifier que les moteurs sont montés sur leur côté respectif
– Vert = droite (tribord)
– Rouge = gauche (bâbord)
– Si inversion, le radeau tournera à droite quand on mettra la
commande à gauche et réciproquement
• Vérifier que le boîtier principal est dans le bon sens
– Les prises des moteurs sont sur le côté avant
– Si inversion,
• Le compas sera décalé de 180°
• Il y a de fortes chances qu’on ait inversé les moteurs aussi
24/05/2016
Quelques conseils
• Vérifier que les prises sont correctement verrouillées
• Faire un essai complet (transmission, propulsion,…) avant
de mettre le radeau à l’eau
• Ne pas oublier le filin de sécurité
– Ou bien se préparer à faire un peu de natation, car Murphy
voudra qu’il y ait un problème ce jour-là comme par
hasard
24/05/2016
Et voilà
• Si vous voulez tout savoir sur le feuilleton du projet et la
construction du radeau :
http://www.pobot.org/-Radeau-environnemental-.html
24/05/2016