Embedded Files
Les documents de projet
Les documents de projet
Le projet de S2
Le projet de S2
Introduction
Le projet Kart À Hélice consiste à créer un ensemble émetteur, récepteur communiquant par liaison infrarouge à partir d’un cahier des charges. La conception, la fabrication et la vérification de cet ensemble doivent être effectuées en équipe. Néanmoins chaque équipier a un ensemble de tâches bien définies à réaliser avec une contrainte de temps et de coût. Mes activités durant ce projet se sont notamment tournées, en phase de conception, vers l'électronique du récepteur pour les blocs traitement, énergie et pour la conception du circuit imprimé, mais également pour l’informatique de l’émetteur pour les blocs acquisition et traitement. En phase de fabrication, j’ai construit la partie mécanique de l’émetteur. Enfin, en phase de vérification, je me suis penché sur cette même partie mécanique ainsi que sur le bloc énergie de l’émetteur.
I. Organisation générale du projet
A. Définition du projet KAH
Le but du projet Kart À Hélice télécommandé est de concevoir et de fabriquer une voiture télécommandée à partir d’un cahier des charges. Ce projet est réalisé en équipe de 5 personnes et sous la direction d’un chef de projet. Il nous faudra par la suite vérifier que toutes les exigences du cahier des charges ont été bien respectées. Ce projet est donc finalement découpé en 3 grandes étapes finalisées par des rendus documentaires.
D’après le cahier des charges, nous devons concevoir un kart (partie électronique seule) qui doit être capable de rouler, de se diriger, de klaxonner et de respecter des règles de sécurité (s'arrêter en cas d’absence de réception de signal). Son autonomie est fixée à minimum 15 minutes à mi puissance. Ce kart constitue donc un récepteur qui doit réagir aux manipulations effectuées par l’utilisateur sur un émetteur. La liaison entre les deux appareils se fait par lien infrarouge en respectant un protocole bien spécifique, imposé par le cahier des charges.
Toujours d’après le cahier des charges, l’émetteur doit transmettre par liaison infrarouge des informations de direction, klaxon et vitesse entrées par l’utilisateur au travers d’une interface homme/machine. Cela en respectant une autonomie de minimum 1 heure.
Pour mener à bien ce projet, nous avons tout d’abord, en partie conception, à notre disposition toutes les datasheet des composants disponibles dans le stock de l’IUT, des documents tels que le cahier des charges et d’exemples idéalement choisis. Ceux-ci ont des fonctionnalités proches de ce que nous souhaitons développer. Nous pouvons travailler sur la suite Proteus qui contient les logiciels ISIS, pour la conception de circuits électroniques et ARES pour le placement et routage des composants sur la carte électronique finale.
En partie fabrication, nous disposons de tout le matériel nécessaire à la fabrication d’une carte électronique double couche. C’est-à-dire une cisaille pour découper la carte support, d’une insoleuse, d’une graveuse, de fers à souder, de perceuses et de multimètres.
Enfin, nous pouvons vérifier le bon fonctionnement de nos cartes et leurs validité par rapport au cahier des charges grâce à des oscilloscopes, des multimètres et pour ce projet particulièrement, d’une carte émettrice réceptrice dont nous sommes certain du fonctionnement. Elle a été développée et fabriquée par le chef de projet.
B. Travail en équipe
Comme évoqué précédemment, nous devons mener à bien ce projet en équipe de 5 personnes. Cette équipe dispose de sa propre identité. C’est-à-dire d’un nom et d’un logo. Cela contribue à l’unification de l’équipe. Pour nous répartir les différentes tâches, le chef de projet a découpé le projet KAH en plusieurs petites tâches qui sont réparties chronologiquement. Ces tâches nous sont attribuées de manière équitable en temps dans un planning de développement de 3 projet. Ce planning est suivi de manière assidue afin de ne pas accumuler du retard tout au long du projet et donc de ne pas pouvoir le finaliser à temps. Il se présente sous la forme d’un diagramme de Gantt (visible ci-dessous).
Le travail en équipe comporte quelques difficultés. La première réside dans le fait que chaque équipier est au même niveau hiérarchique. Il n’y a donc pas de chef d’équipe. Si un membre de l’équipe ne fait pas son travail ou ne le finalise pas, c’est l’entièreté du projet qui est impacté et cela peut nuire au travail des autres. Par exemple, nous devons rédiger 3 documents lors de ce projet, un dossier de conception, un dossier de fabrication et un dossier de vérification. Ces rendus ont une date limite de dépôt et si un membre ne parvient pas à finir à temps, toute l’équipe en pâtit.
C. Cas personnel
Les tâches qui m’ont été attribuées sont donc réparties dans les 3 grandes étapes de ce projet. La partie conception comprend une sous partie “conception préliminaire”. Celle-ci est une entrée en matière dans le projet et j’ai pu participer à la production de diagramme d’architecture. Cela consiste tout simplement à découper ce que l’on va produire (ici un émetteur et un récepteur) en 4 blocs (acquisition, traitement, action et énergie) et à y introduire les références de composants que nous utiliserons par la suite ou les prototypes de fonctions informatiques. L’un de ces diagrammes est présenté ci-dessous. J’ai donc personnellement travaillé sur l’architecture électronique du récepteur pour les blocs traitement et énergie et sur l’architecture informatique de l’émetteur pour les blocs acquisition et action. Mon travail à été ici de poser les différentes contraintes de chaque bloc et d’y répondre par des composants, grâce à la lecture de datasheets. Les parties informatiques sont différentes dans le sens ou j’ai répondu aux contraintes avec des prototypes de fonctions contenant les différents paramètres qu’elle doit recevoir. Ces paramètres doivent être générés par d’autres fonctions créées par mes collègues.
II. Description de mes activités
A. Conception
Le but de la partie conception est de concevoir en détail chaque bloc (informatique ou électronique) des composants du projet. Il m’a été attribué pour la partie électronique du récepteur, les blocs traitement et énergie.
Pour le bloc traitement, le cahier des charges exigeait que le récepteur contienne un cœur de traitement numérique capable de traiter des signaux reçus par un récepteur infrarouge (dimensionné par un collègue). Celui-ci doit aussi pouvoir effectuer des actions “sans réception” c’est-à-dire, à sa “propre initiative”. Pour répondre à cela, j’ai choisi un ATMEGA328P qui est un microcontrôleur. J’ai effectué ce choix car c’est le seul cœur de traitement qui était disponible dans le stock et qui disposait du nombre d’entrées/sorties nécessaires au bon fonctionnement du récepteur. De plus, sa vitesse de calcul et son espace de stockage étaient suffisant pour la présente application. Après avoir choisi ce composant, j’ai utilisé le logiciel ISIS afin de créer le schéma électronique qui l’entoure(visible ci-dessous). Ce composant a besoin d’être alimenté mais aussi d’une horloge pour le cadencer ainsi qu’un signal reset. Ce signal est nécessaire au bon fonctionnement de l'ATMEGA car c’est lui qui va remettre à zéro les registres à chaque allumage. Si cela n’était pas fait, les programmes téléversés dans le microcontrolleur démarreraient à un point aléatoire. Il m’a aussi fallu attribuer des broches aux différentes entrées/sorties dont nous avons besoin pour les autres blocs (action et acquisition). Celles-ci sont modifiées par la suite pour des questions de routage des composants.
Dans le bloc énergie, la seule exigence du cahier des charges était l’autonomie de minimum 15 minutes avec un accumulateur Li-Po. Pour le sélectionner, j’ai fait le bilan des consommations en courant de chacun des composants de la carte et effectué un calcul afin de choisir l’accumulateur ayant la plus petite capacité mais capable de tenir 15 minutes. Cela pour des raisons de coût imposé lui aussi par le cahier des charges à 160 € TTC/prototype. L’accumulateur adapté est ici une batterie Li-Po 2S d’une capacité de 1000 mAh qui fournit donc une tension de 7,4 V. Pour augmenter l’autonomie du produit final, j’ajoute un interrupteur qui permet de couper l’alimentation du récepteur en cas de non utilisation. De plus, la batterie est directement connectée au contrôleur brushless de notre récepteur. Celui-ci fait partie du bloc action et permet le contrôle de la propulsion du kart. Ce détail est important car cela me permet d’une part de ne pas avoir à prévoir de piste sur la carte électronique pour le contrôleur (forte demande de courant) et il réduit, grâce à un régulateur de tension intégré, la tension à 5 V. Cela est totalement adapté à tous les composants du circuit.
En plus de ces deux blocs à concevoir, j’ai en charge la conception de la carte électronique finale du produit. Cette étape consiste à récupérer les schémas électroniques individuels de chaque bloc et de les assembler entre eux sous ISIS. Durant cette étape, j’ai dû porter une attention particulière à la lisibilité et la propreté du schéma électrique. Une fois cette étape complétée, j’ai pu router mon circuit électronique sur une carte physique grâce au logiciel ARES. Là aussi j’ai dû porter une attention particulière à l’étiquetage des différentes broches de connexion. J’ai également mis le nom de mon équipe et de mon département sur la carte afin qu’elle soit reconnaissable. Cela était également demandé dans le cahier des charges.
En plus de ces parties pour l’électronique du récepteur, mon travail s’est 6 également axé sur l’informatique de l’émetteur dans les blocs acquisition et traitement. Pour le bloc acquisition, il m’a simplement suffit de créer des fonctions qui renvoient des valeurs numériques en fonction de la position des différentes commandes (direction, vitesse et klaxon). Pour ce qui est du bloc traitement, il m’a fallu exploiter la fonction “millis” dont j’ai recherché la documentation sur internet. Ce bloc traitement doit gérer ce qui va être envoyé vers le récepteur, c'est-à-dire constituer une trame à envoyer vers le bloc action et choisir quand l’envoyer.
B. Fabrication
Lors de la phase de fabrication, la tâche qui m’a été attribuée est la fabrication mécanique de l’émetteur. Cela consiste à créer un fichier à envoyer à la graveuse laser afin qu’elle découpe un support pour la carte électronique émettrice et y grave notre logo ainsi que celui de l’IUT. Pour cela j’ai utilisé le logiciel Gimp et le logo de notre équipe et du département GEII au format BitMap. Je me suis rendu par la suite, accompagné du chef de projet, au niveau de la graveuse pour effectuer le travail demandé.
C. Vérification
La phase de vérification consiste à valider le bon fonctionnement des composants du projet et surtout leur conformité face aux exigences du cahier des charges. J’ai tout d’abord procédé à une phase de débogage de l’électronique du récepteur. Cela consiste à régler des petits problèmes qui ne nécessitent pas de nouveaux prototypes et donc une nouvelle phase de conception. J’ai donc procédé à un test rapide du récepteur avec une télécommande dont je suis sûr du fonctionnement puis j’ai réglé les différents problèmes rencontrés. Le premier problème était le manque de routage de la broche reset de l'ATMEGA, nécessaire à son fonctionnement. J’ai donc relié la broche reset du bloc traitement grâce à un fil et corrigé ce problème sous ISIS et Ares afin que le schéma soit valide pour la production série. Le second problème était un redémarrage intempestif et non désiré du microcontrôleur dû à un courant trop important dans des pistes pas assez larges. Pour régler ce problème, il m’a fallu étamer certaines pistes afin d’en augmenter la section.
Par la suite, j’ai effectué la vérification mécanique de l’émetteur. Cette étape consiste à vérifier la bonne présence des deux logos qui devaient être gravés sur la carte électronique ainsi que la taille de cette dernière. J’ai également vérifié le bloc énergie de l’émetteur. Cela consiste notamment à vérifier l’autonomie de ce dernier qui doit être de 1 heure mais aussi le bon fonctionnement du bouton marche arrêt. Pour vérifier l’autonomie, il m’a simplement fallu mesurer le courant consommé par l’émetteur puis effectuer un calcul en prenant compte de la capacité de la batterie (- 20 % car elle ne peut être chargée/déchargée complètement). Cette vérification est présentée en figure n°4. Cela nous donne l’autonomie en heure du produit. Toutes les exigences que j’ai vérifié étaient conformes, cela n’est pas toujours le cas.
Conclusion
Pour conclure, ce projet est validé et totalement conforme au cahier des charges autant à mon niveau qu’au niveau des autres équipiers. J’ai tout de même rencontré certaines difficultés, notamment par manque d'expérience et de savoir-faire. Les HTUT ont été créés pour remédier à ce problème mais ils arrivaient parfois tardivement. Ce projet de Kart À Hélice m’a permis de renforcer mes compétences dans la conception, la fabrication et la vérification d’un produit dans le domaine électronique et mécanique. J’ai appris de nouvelles méthodes que je pourrais ré-appliquer dans mes futurs projets.
Google Sites
Report abuse