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IMA4 2017/2018 P16

2018-05-16T17:58:59Z

Groux : /* Feuille d'heures */

__TOC__
 

= SOUS-CHAUSSURE CHAUFFANTE POUR DOCKER =

=Présentation générale=
==Description==

Sur les ports, les conditions de travails peuvent être parfois rudes. En hiver, les températures peuvent vite devenir négatives et il est impératif pour les entreprises de sécuriser leurs ouvriers. Les glissades ou autres chutes sont régulières, et elles peuvent s’avérer très dangereuses. Les ouvriers étant obligés de travailler avec des chaussures de sécurité, certaines entreprises ont décidé de rendre obligatoire le port de sous-chaussures en caoutchouc (matériau avec un pouvoir antidérapant bien connu) lorsque les températures sont trop basses. Néanmoins, la capacité antidérapante du caoutchouc diminue énormément quand cette sous chaussure se refroidit.

Nous allons donc nous pencher sur la conception et la réalisation d’une paire de sous-chaussures chauffantes, qui aura pour but de maintenir le caoutchouc à sa température optimale et ainsi éviter les chutes.

==Objectifs==

Le principal objectif de cette sous-chaussure est son action antidérapante. Notre sous-chaussure devra aussi remplir plusieurs critères importants :
* Facilité pour mettre et enlever les sous-chaussures.
* Légèreté du produit ainsi que de la batterie.
* Stabilité parfaite pour l'utilisateur (sous-chaussure inulite si elle accroche au sol mais que la chaussure s'accroche mal à la sous-chaussure).
* Imperméabilité du produit (surtout de la batterie).
* Épaisseur minimum de la semelle (Un chaussure de sécurité a déjà une semelle très large en général, il s'agit de ne pas sur-élever encore plus l'utilisateur).
* Temps de recharge adéquat. Si la batterie dure une demi journée, il faut qu'elle soit rechargeable sur le temps de pause du midi. Si elle dure une journée complète de travail, il faut qu'elle soit rechargeable en une nuit.
* Adaptabilité avec tout type de chaussures de sécurité.

=Analyse du projet=

==Positionnement par rapport à l'existant==

Ce qui se fait déjà :
Sur le marché, il existe des centaines de types de « semelles chauffantes ». Cependant, elles ont quasiment toutes pour but de réchauffer le pied de l’utilisateur et non la semelle. Ce sont des objets de confort qui n’ont aucun impact sur la sécurité de l’utilisateur.

Il existe également de nombreuses formes de « sur-chaussure de sécurité ». Ce type de produit se met au-dessus d’une chaussure normale. Ce type de produit est utilisé pour des personnes extérieures qui viennent intervenir ou visiter, et qui sont obligées de porter des chaussures de sécurité.

==Analyse des concurrents==

Notre premier concurrent serait la semelle chauffante à placer à l'intérieur de la chaussure, qui sert à garder le pied de l'utilisateur à la bonne température. Il existe des centaines de marques et de types de semelles chauffantes pour tous types de prix allant de 10 à 200 euros. Cependant, ce concurrent ne résout pas du tout le problème d'adhérence qui est notre problématique principale.

En effet, un véritable concurrent doit résoudre les mêmes problématiques par n'importe quel autre moyen.
Donc nous pouvons considérer les entreprises qui installent des sols antidérapants comme des concurrents.

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==

Jean-Yves travaille sur la plateforme multimodale de Dourges depuis maintenant 17 ans. Son job consiste à assurer la bonne coordination et le déchargement des porte-conteneurs. Il passe beaucoup de temps dehors. Il y a 4 ans, il a eu une urgence sur un des ponts de la plateforme. Dans la précipitation, il a glissé sur une plaque métallique gelée. 2 mois d’arrêt de travail s’en sont suivi à cause d’une hanche cassée.
Après étude, l’entreprise s’est retrouvée confrontée à un problème qu’elle ne savait pas palier. En effet, la loi oblige les ouvriers à travailler avec des chaussures de sécurité, un casque, des gants… Cependant, l’hiver, quand la température chute, le caoutchouc antidérapant des chaussures de Jean-Yves durcit et perd son effet antidérapant.
Les responsables de la plateforme multimodale ont donc décidé d'investir pour concevoir une sous-chaussure chauffante.
Maintenant, Jean-Yves enfile ses sous-chaussures antidérapantes tous les matins. Il lui suffit de récupérer les deux batteries qui ont chargé la nuit, de les accrocher à ses mollets, de les brancher, et c’est parti pour la journée. Ses chaussures accrochent beaucoup mieux à tout type de surface et en plus, les résidus thermiques chauffent ses pieds. Il s’agit donc également d’un produit de confort. Le port de ces sous-chaussure est maintenant obligatoire lorsque la température est négative. Chaque soir, en les enlevant, il lui suffit de retirer la batterie de sa pochette en bas du mollet, de la poser sur son chargeur afin qu’elle charge toute la nuit.

==Réponse à la question difficile==
Pour notre projet, la plus grosse problématique est clairement la batterie. Quelle type de batterie utiliser, quelles dimensions et quel poids possible ? Ou positionner cette batterie pour qu'elle gène le moins possible l'utilisateur.
Il faut également que la batterie soit bien mise à l'écart du froid et de l'humidité, pour des questions de sécurité évidentes.

Pour répondre à cette problématique, nous avons décidé de fixer la batterie sur le bas des mollets de l'utilisateur à l'aide d'une sangle et d'un scratch. En effet, il serait difficile de placer la batterie directement dans la sous-chaussure car nous allons essayer de minimiser l'épaisseur de celle-ci. De plus, il pourrait être plus dangereux de placer la batterie sur un coté de la chaussure car en cas de choc, la batterie pourrait être endommagée.

=Préparation du projet=

==Choix techniques : matériel et logiciel==

*2 Arduino Pro Mini [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2377?qs=sGAEpiMZZMsMyYRRhGMFNrePrikk4IpJQBQo3elmwiI%3d]
*1 bouclier USB vers UART pour mini Arduino [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Digilent/410-212?qs=sGAEpiMZZMsF1ODjcwEocFxZWH6k8YAWBC6KMJ05oOA%3d]
*4 capteurs de température et humidité DHT22 [https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-t-et-d-humidite-dht22-20719.htm]
*2 MOSFET [https://fr.rs-online.com/web/p/transistors-mosfet/5431184/]
*1 batterie [https://fr.rs-online.com/web/p/batteries-externes/7757508/?searchTerm=pb+A5200&relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E4C446573635461786F6E6F6D794272616E645365617263685465726D325F74656D70266C753D6672266D6D3D6D617463687061727469616C6D617826706D3D5E5B5C707B4C7D5C707B4E647D3F5C707B5A737D2D2C2F255C2E5D2B2426706F3D31313326736E3D592673743D4B4559574F52445F4D554C54495F414C5048415F414E445F4D554C54495F414C5048415F4E554D455249432673633D592677633D4E4F4E45267573743D7062204135323030267374613D706220413532303026]
*1 film de tranfert thermique [https://fr.rs-online.com/web/p/tampons-decart-thermiques/5075605/] Référence SILPAD400AC
*1 Bobine fil résisitif [https://fr.rs-online.com/web/p/cable-industriel-multiconducteur/7496344/]
*1 paire de chaussure de sécurité (utilisation de nos chaussure)
*1 plaque de caoutchouc antidérapant antivibration [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/dalle-antiderapante-noir-gpi-e128988] (achetez, remboursement par la suite)
*1 Rouleau de scratch [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/ruban-adhesif-mini-ruban-scratch-auto-agrippant-scratch-grip-l-2000-x-l-10-mm-e1400146133] (achetez, remboursement par la suite)

==Liste des tâches à effectuer==

- Code de l'Arduino Pro Mini
*Doit convertir la trame binaire des DHT 22 en une température
*Doit comparer cette température à un seuil.
*Si la température est inférieure au seuil, on active la sortie de l'Arduino pour commander le MOSFET

- Choisir la manière de chauffage
Deux choix s'offrent à nous pour l'instant
* Chauffer via un film de la forme de la semelle sur lequel on colle un fil résistif
* Utiliser des LED Infrarouge pour chauffer qu'on mettrait en série avec une résistance pour commander le courant entrant

- En fonction de la manière de chauffage
Choisir la batterie adéquat (courant et tension)

- Choisir le MOSFET


- Tester la chaleur émise par le fil résistif en fonction de la tension d'alimentation et du courant de sortie max.


- Etudier le montage Arduino - PWM - MOSFET 

- Tester l'efficacité du film de transfert thermique.

- Faire le schéma PCB de notre montage pour y souder en CMS le MOSFET.

- Etudier la partie mécanique du projet : découpage laser de la semelle, collage des deux demi-semelles, installation des capteurs de température et création du boitier de la batterie et de l'Arduino.
==cahier des charges==
Dans ce projet nous avons donc défini le cahier des charges à partir du problème posé précédemment.
Tout d’abord la priorité était d’avoir un réglage automatique de la température de la semelle. L’utilisateur ne devra donc pas modifier la température en fonction de la semelle. L’avantage de cette fonction est tout d’abord que la personne utilisant ces chaussures ne doit pas se soucier de la température extérieur lors de son utilisation. Dans un second temps, la semelle ne sera pas abîmé par une surchauffe du fil car le système assurera une température qui ne dégradera pas la chaussure.
Ensuite la taille de la semelle doit être adapté pour un pied moyen d’homme . Le prototype sera donc basé sur une pointure 42/43.
Nous avons aussi établie que le bloc batterie comprend le circuit électronique et la batterie : ce boitier devra venir se fixer derrière le mollet à l’aide de scratch ou venir se poser dans une poche basse du pantalon.
Par ailleurs, la semelle s’attachera grâce à des scratch au niveau de la cheville et du bout du pied.
Enfin l’autonomie du système sera d’environ 2h30 voire 3h afin de garder la semelle à la bonne température durant une demie journée de travail.

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable"
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Heures S11 !! Heures vacances !! Heures Après vacances !!Total
|-
| Analyse du projet
| 4
| 4
| 0
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 20
| 20
| 84
|}

==Semaine 1==

[[Fichier:Projet16 schema.JPG|800px|thumb|center]]

Les premières idées que nous avions, et que nous avons pu rapidement éliminer ou remplacer étaient : 
- Contrôler la chaleur avec une tension variable car l'Arduino peut uniquement sortir une seule tension. 
- Utiliser un JFET comme interrupteur contrôlé. En effet, il est préférable de commander l'interrupteur en tension plutôt qu'en courant donc d'utiliser un MOSFET. 
- Utiliser des résistances de puissance en série pour chauffer la semelle. Nous avons deux autres solutions plus optimales. La première consiste à utiliser un fil résistif chauffant sur un film thermique et la deuxième à utiliser des LED Infrarouges sur un film de transfert thermique également. 

==Semaine 2==

Nous avons pu chercher plus précisément les références des produits recherchés, trouver le lien de l'Arduino mini pro, de son bouclier USB vers UART pour pouvoir le programmer.
Nous avons également décidé de changer d'interrupteur. En effet, nous avions décidé d'utiliser un JFET (commandé en courant). Il sera plus simple d'utiliser un MOSFET (commandé en tension) à la sortie de l'Arduino car on peut directement contrôler la tension de sortie de l'Arduino.

MOSFET :

Nous avions besoin d'un MOSFET qui avait un courant de drain maximum assez élevé, de l'ordre de quelques ampères. Il faut que l'interrupteur se ferme quand on a une tension de grille de 5V (tension à la sortie de l'Arduino qui correspond à sa tension d'alimentation). Nous avons également décidé d'utiliser la technologie CMS pour que notre composant soit le plus discret possible. Nous avons donc pu définir la référence de ce MOSFET.

==Semaine 3 et 4==

C'est à cette séance que nous avons pu finaliser la commande de tous nos composants.
Nous avons décidé d'utiliser une batterie rechargeable USB de tension de sortie 5V, avec une capacité de 5000 mAh. Son courant de sortie max étant 2,1 A.

Nous avons également décidé de changer notre capteur de température. En effet, nous avions choisis d'utiliser des DHT11, cependant, ils ne sont pas précis pour des températures négatives. Nous avons donc décidé d'utiliser plutôt des DHT22, qui sont certes plus volumineux, mais plus précis et efficaces dans les températures négatives, qui seront nos températures d'utilisation.

Nous avons récupéré une bobine de fil résistif avec un courant max de 4,1 A et une résistivité de 0,45 Ohm/m.

Pendant cette séance, nous avons récupéré une Arduino Mini Pro, un bouclier USB et un DHT22 ce qui nous a permis de pouvoir commencer et achever notre programme Arduino.

Notre programme doit analyser la trame envoyée par les DHT22 pour en déduire la température extérieure. Puis comparer cette température à un seuil. C'est en dessous de ce seuil que l'on chauffera la semelle. On veut donc activer un MOSFET avec une tension comprise entre 3V et 5,5V. Il faudra donc que nous alimentions notre Arduino dans cette plage de tension.
Donc lorsque l'on compare cette température, on active une sortie de l'Arduino.

Voici le code terminé :



#include "DHT.h" // Librairie des capteurs DHT
#include "DHT_U.h"
#define DHTPIN1 3 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT1
#define DHTPIN2 2 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT2
#define PIN_SORTIE 13 // Choisir le pin de sortie
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
#define SEUIL 25

DHT dht1(DHTPIN1, DHTTYPE);
DHT dht2(DHTPIN2, DHTTYPE);
void setup()
{
pinMode(PIN_SORTIE, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
dht1.begin();
dht2.begin();
}

void loop()
{
// Délai de 2 secondes entre chaque mesure. La lecture prend 250 millisecondes
delay(2000);

// Lecture de la température du premier capteur en Celcius
float t1 = dht1.readTemperature();

// Lecture de la température du deuxième capteur en Celcius
float t2 = dht2.readTemperature();

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t1))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t2))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

float t=(t1+t2)/2;

if(t < SEUIL)
{
Serial.print("Température Basse, on chauffe !\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, HIGH);
}
else
{
Serial.print("Température haute, on chauffe pas!\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, LOW);
}
}


Nous avons pu tester notre programme avec 1 DHT22 et un multimètre, effectivement, on a une sortie à 3,3V lorsque le seuil est dépassé. Ici, il s'agit de 3,3V car nous avons alimenté en USB. Dans notre cas, nous alimenteront l'Arduino grâce à la batterie de 5V et nous aurons 5V en sortie.

==Semaine 5==

Nous avons pu étudier le fonctionnement PWM. Il s'agit simplement de découper la tension qui commande le MOSFET avec un rapport cyclique choisi pour pouvoir commander la valeur moyenne et ainsi chauffer avec des intensité différentes.Sans le PWM, nous pouvines uniquement chauffer à pleine puissance ou ne pas chauffer du tout. Grâce à ça, nous pouvons définir plusieurs seuils pour différentes intensités de chauffe.

Pour utiliser ce PWM, il faut utiliser le pin 3, 5, 6, 9, 10 ou 11 en sortie pour commander le MOSFET (les autres PIN ne peuvent pas être configurées en PWM) et utiliser la commande :
analogWrite(PIN_SORTIE, RapportCyclique);
C'est ce rapport cyclique qui déterminera l'intensité de chauffage, il est compris entre 0 et 255. Le rapport cyclique est proportionnel à la valeur moyenne de la tension.

La fin du notre programme change et devient :

if(t < SEUIL1)
{
Serial.print("\nTempérature Basse : on chauffe !\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 250);
}
else if(t > SEUIL1 && t < SEUIL2)
{
Serial.print("\nTempérature moyenne : on chauffe un peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 127);
}
else
{
Serial.print("\nTempérature haute : on chauffe très peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 40);
}

}
[[Fichier:PWM_2.jpg|450px|thumb|left]]
[[Fichier:PWM_1.jpg|460px|thumb|right]]

 

'''Deuxième partie de la séance'''

Nous sommes allés en C205 pour tester le chauffage de notre fil chauffant. On a utilisé une alimentation qui varie sa tension en fonction du courant demandé. Nous avons fixé le courant à 2,1 A (courant max de sortie de notre batterie). Nous avons pu observer un échauffement du fil. En absence de thermomètre précis, nous n'avons pas pu étalonner notre fil mais il y a bel et bien un échauffement.

==Semaine 6==

Arrivée de la commande Gotronic et Mouser. Nous avons pu récupérer nos DHT22 ainsi que nos 2 Arduinos pro mini.
Nous avons pu tester le bon fonctionnement de notre programme Arduino avec 2 DHT22, chose que nous ne pouvions pas faire avant. Sans trop de surprise, cela fonctionne parfaitement. Aucune raison que cela fonctionne avec 1 DHT et pas avec 2.

Nous avons également récupéré un thermomètre infrarouge. Nous avons pu etalonner notre fil résistif.
En voici sa courbe d'étalonnage à Tambiante=22°C

[[Fichier:Capture_Etalonnage.JPG|800px|thumb|center]]

La partie intéressante de la courbe est celle qui va jusque 2,1A, le courant max de sortie de notre batterie.
A une température ambiante de 22°C, on a pu atteindre 46°C à 2,1A. Cependant, on utilisera nos semelles exclusivement en cas de température négative. Nous devons donc effectuer ces mêmes mesures dans un endroit ou la température ambiante se rapproche de -5°C. Un congélateur serait idéal.

Pendant cette séance, nous avons pu également commencer le dessin de notre plaque PCB, qui contiendra la carte Arduino, 2 résistances, le MOSFET. Nous avons travaillé sur Altium et avons commencé les recherches sur la footprint de notre Arduino Pro Mini.

==Semaine 7==

Durant la séance 7, nous avons commencé la partie pratique. Nous avons dans un premier temps fait les soudures sur l'Arduino.
Dans un second temps nous avons commencé la création de notre circuit électronique sur Altium.
La principale difficulté a été de créer nos composant qui n'étaient pas dans la bibliothèque et plus particulièrement l'Arduino Pro mini.

==Semaine 8==

Cette semaine, nous avons avancé sur la conception de la carte PCB sur Altium. Création des fooprint de notre Arduino pro mini et de notre Mosfet.

Pour la création de la footprint de l'Arduino, nous avons créé 12 trous espacés de 2,54mm. Les trous ont un diamètre de 0,762MM. Voici la footprint crée :

[[Fichier:Arduino_footprint.JPG|400px|thumb|center]]

Voici le schema Altium de notre Arduino

[[Fichier:Arduino_schema.JPG|400px|thumb|center]]

Pour créer la footprint du Mosfet, nous avons utilisé la procédure D-Pak. Pour cela, nous avons eu besoin de la datasheet et principalement de cette partie de la datasheet :

[[Fichier:D_Pak.JPG|400px|thumb|center]]

La procédure va nous demander de lui indiquer les dimensions de notre MOSFET. La footprint sera ensuite crée automatiquement.

En discuttant de notre problème au niveau de la batterie, Thierry nous a fait remarqué qu'il était possible que la batterie ne délivre pas forcément 2,1A max. Nous avons donc fait des tests pour vérifier cela. Après quelques test, nous avons pu determiner que la batterie peut délivrer 2,15A max.

==Semaine 9==

Nous avons rencontré un problème durant cette séance. En voulant tester notre fil rrésistif dans un congélateur à -5°C, nous nous sommes rendu compte que la résistivité de notre fil étatit trop faible. En effet, la tension de sortie est imposée par la batterie : 5V, et le courant de sortie maximu est de 2,1A. Nous sommes donc obligé de mettre un charge en sortie de minimum 2,38 Ohms. Cependant, la résistivité de notre fil est de 0,624 Ohms/m. Cela signifie que nous devont mettre 3,8m de fil dans notre semelle, ce qui représente un trop grande longueur. Nous avons donc 2 solutions pour palier à ce problème : diminuer la tension de sortie ou augmenter la charge en sortie avec des résistance de puissance.
La solution des résistance n'est pas optimale car la chaleur sera concentrée sur cette résistance. Nous avons donc penser à diminuer la tension moyenne de sortie grâce à un convertisseur Buck. Nous avons passé du temps à étudier cette idée. Puis nous avons simplifié ce probème en testant directement la résistivité réelle du fil. Il s'avère que la résistivité réelle est supérieure à la résistivité théorique. Cette résistivité est également sensible à la variation de température.
Après plusieurs test, nous avons pu trouver un longueur raisonnable qui permet d'utiliser notre fil sans convertisseur Buck ni résistance de puissance.

==Semaine 10 et 11==

Ces semaines, nous avons réalisé le routage de notre carte et nous l'avons envoyé en production.

[[Fichier:PCBmairoux.JPG|900px|thumb|center]]

Une fois cette carte imprimé, nous avons donc soudé tous les composants dessus.
Il n'y a pas eu de difficulté majeure dans cette étape.

Pendant les soudures, nous avons également réalisé sur Onshape la modélisation du boitier qui comportera la batterie et le circuit électronique. Nous avons donc laissé la place pour y faaire passer les bandes scratch ainsi que les fils.
Cette boite comportera un couvercle qui servira à pouvoir enlever la batterie afin de la charger.
Dans les mesures du boitier nous avons pris en compte une epaisseur supplémentaire afin, de laisser la place pour une protection isotherme afin de garder la chaleur dégagé par la batterie car la boitier sera exposée à des conditions qui ne lui sont pas favorables (températures négatives).

[[Fichier:boitierP16.png|900px|thumb|center]]

Voici donc la carte finie :

[[Fichier:carte_recto.jpg|900px|thumb|center]]

[[Fichier:carte_verso.jpg|900px|thumb|center]]

On peut remarquer que les trous laissés afin de mettre les fils utilisés pour le capteur et le fil resistif étaientt trop petit. Nous avons donc du utiliser une autre méthode afin de rendre les connexions possible.

==Semaine 12==

Maintenant que toutes les soudures sont correctement faites, nous avons commencé les tests de régulation :

La première étape consistait d'abord à vérifier si la lecture des capteurs était correcte.

Comme vous pouvez le voir ci-dessous, nous avons défini trois niveaux de chauffe : "On chauffe" , "On chauffe un peu" et "on chauffe très peu".

[[Fichier:chauffe.png]]

[[Fichier:chauffe_un_peu.png]]

[[Fichier:chauffe_tres_peu.png]]

Nous avons testé ce programme dans les mêmes conditions de température. Nous avons donc changé les paliers de température afin de voir si les informations envoyées étaient les bonnes.
Pour chaque valeur de température, nous avons défini une sortie PWM différente afin de réguler le chauffage.

Pour les différents niveaux de chauffe, nous avons des valeurs moyennes en sortie différentes mais les valeurs max restent de 3.3V afin d'activer le MOSFET et laisser passer le courant.

Une fois cette étape finie, nous avons donc voulu vérifier la tension aux bornes de la résistance afin de connaitre le courant (ajouter un ampèremètre rajoutait de l'impédance au circuit (pinces crocos) ce qui faussait les résultats).

Malheureusement, nous n'obtenons aucune tension aux bornes de la résistance.

Nous nous posons alors plusieurs questions :

Probleme de routage : -nous vérifions si toutes les bornes du MOSFET sont bien connectées et qu'il n'y a pas eu d’inversion : Aucun problème a ce niveau la.

-tensions à l'entrée assez elevée afin d'activer le MOSFET : Nous décidons de faire des tests sur une plaque d'essais avec un MOSFET possédant les mêmes caractéristiques que celui sur que nous utilisons sur notre circuit final.
Avec une alimentation sur la grille de 3.3V et notre batterie en alimentation du Drain : une fois encore nous n'avons aucune tension aux bornes de la résistance.
Nous décidons d'augmenter la tension à la grille et apercevons que la résistance se met à chauffer.

Le problème venait donc de la tension de sortie de l'Arduino qui était trop faible pour activer le MOSFET.

Nous retournons sur la datasheet de notre mosfet afin de voir les caractéristiques et nous avons constaté deux choses :
-Ce qui nous a induit en erreur au départ est que l'information "tension de seuil maximale" est la tension maximale à laquelle le MOSFET va se mettre à conduire le courant entre le drain et la source et non la tension maximale que la grille peut supporter. Cette information nous la trouvons a la ligne "tension grille source maximum"

[[Fichier:datasheet_mosfet.png]]

De plus la courbe ci dessous nous a permis de savoir jusque quelle tension nous devons alimenter la grille afin de laisser passer un maximum de 2 ampères entre le drain et la source.

[[Fichier:courbe_mosfet.png]]

Nous pouvons voir que pour une tension Vds de 50V il faut une commande de 6.5V afin d'obtenir au minimum 2A.

De plus à 25°C et pour Vds à 5v il faut au minimum Vgs à 6.5V afin d'obtenir 2A.
Enfin nous pouvons aussi voir pour des température plus basse que 20 degrés, nous aurons une conductions plus faible.

Avec ces informations, nous pensons que si l'on prend une tension maximale de commande à 9V nous pourrons obtenir la gamme de courant nécessaire aux différents modes de chauffage.

Il faut donc maintenant, trouver la solution afin d'obtenir 9V a l'entrée.
Le moyen le plus simple est de mettre un circuit AOP non inverseur afin d'obtenir nos 9V en commande.
le problème de cette solutions est qu'il faut une alimentation de 9V minimum pour l'aop.
Afin de répondre à ce problème nous avons décidé d'ajouter une pile rechargeable de 9V.

Nous savons que le maximum en sortie de l'arduino est de 3.3V et que nous voulons autour de 9v en sortie. Il fallait donc un gain de 2.7.
Or pour un montage non inverseur, nous avons G=1+R1/R2 donc nous avons pris R1=1.8k et R2=1k afin d'obtenir une sortie proche de la tension d'alimentation.

Une fois la théorie appliquée à notre projet, nous avons voulu tester le circuit afin de déterminer si nos besoin étaient respectés.

Nous avons choisi l'AOP LM358N car il peut être alimenté en simple alimentation de +9V.

Une fois le circuit fait, si nous mettons en entrée 3.3V et un alimentation de 9V nous obtenons ne sortie 7.5V.
Cette valeur est un peu inférieure à la théorie mais reste cependant suffisante pour obtenir nos 2A dans la résistance (fil chauffant).

Nous ajoutons donc au circuit, notre MOSFET (IRF530N) avec des caractéristiques identiques à celui que l'on va utiliser au final.

Nous avons donc relevé, pour différentes valeurs de tension à l'entrée du mosfet, la tension aux bornes de la résitance afin de connaitre le courant qui passe et voir si la régulation a bien lieue.

[[Fichier:tableau_regu.png]]

Dans le tableau ci dessus, nous pouvons donc voir que la tension de commande a un influence directe sur le courant qui passe dans la résistance. Cependant, nous obtenons un courant plus faible que voulu pour une tension de 3.3V à l'entrée de l'aop. Cela est dû au fait que notre MOSFET possède des caractéristiques un peu différentes donc le valeur ne sont pas totalement exactes.
Cependant, les résultats obtenus sont proche de ceux voulus.

Enfin nous avons obtenu les mêmes résultats lorsque nous commandons la tensions grâce à l'arduino.

Nous décidons donc de faire une nouvelle carte afin de pouvoir obtenir le système final.

[[Fichier:Circuitfini.JPG]]

[[Fichier:Circuitfinipcb.JPG]]

Les prochaines étapes du projet vont consister à souder la carte, imprimer le boitier, tester le film thermique et enfin tout assembler et créer l'ensemble circuit semelle.

==Semaine Après vacances==

Au retour des vacances, nous avons pu nous remettre sur les soudures de la carte.
Cette partie n'a pas présenté de soucis réel.

Durant ce temps de soudure nous avons réfléchis à un système qui montrerai bien que le fil se met a chauffé lors de la détection de froid.
Nous avons donc penser à une caméra thermique qui nous permettrai de montrer un échauffement du fil lors de l'exposition du système au froid.

Nous avons donc cherché une caméra qui pourrait être présente a polytech afin de filmer mais vous avons été réorienté vers l'utilisation de la caméra Infrarouge présente sur la Kinect.
En effet celle ci utilise cette technologie afin de reconnaitre les personnes qui se trouvent devant.

Après quelque recherches nous avons trouvé qu'il était possible d'utiliser uniquement la caméra infrarouge en modifiant le code utilisé pour l'utilisation de la caméra.
Nous avons donc téléchargé les IDE nécessaires a l'élaboration des modifications de code.
Une fois les logiciels installé, nous avons trouvé des exemples de code qui sont directement implanté dans la caméra. Cependant lorsque nous lancions le programme, le pilote de la caméra se désinstallé et n'était plus retrouvé par la machine.

Cette partie du projet étant supplémentaire, nous avons décidé de la remettre a plus tard afin de se concentrer sur les tests de notre carte.

Maintenant que tous les composant sont soudé, nous pouvons réaliser les tests de notre carte :

Tout d'abord nous vérifions si les températures des capteurs sont bien récupérés par le programme qui adapte sa tensions de sortie en fonctions de la température ressenti.
(les résultats sont les mêmes que nous avons obtenu lors du premier essai )

Ensuite nous nous assurons le bon fonctionnement du circuit amplificateur non inverseur :
Nous obtenons bien les mêmes caractéristique que sur la plaque d'essai :

En entrée nous avons une tension maximum de 3,3V et en sortie nous obtenons une tension de 8,2V.
Le gain théorique était de 2,7 (tension maximum en sortie théorique était donc de 8,91). Cependant la valeur obtenu est suffisante afin de laisser suffisamment de courant entre le drain et la source ( d'après la datasheet, nous pouvons laisser passer près de 10A).

Nous commençons donc la vérification du passage de courant entre le drain et la source en regardant si nous avons un échauffement.
Malheureusement, nous ressentons un échauffement très faible et non significative.
Nous regardons donc de plus près le système afin de trouvé d'ou vient le problème :
-Nous observons dans un premier temps que le Mosfet chauffe très rapidement (jusqu'a décollé la soudure) ce qui peut limiter le courant Drain Source (sur la datasheet la température est un facteur important a prendre en compte afin de connaître le courant max traversant le composant)
-Dans un second temps nous observons aussi une chute de tension important entre le drain et la source. (théoriquement celui ci doit être proche de 0). Encore une fois, cela vient peut être de son échauffement.
La tension entre le drain et la masse, nous avons 5V et au borne de la résistance nous retrouvons uniquement 1,8V.

Afin de résoudre le problème de l'emballement thermique, nous décidons d'y souder un radiateur (plaque de métal qui servira de dissipateur thermique ).

Après cette ajout, nous avons testé de nouveau afin de voir si, l'emballement thermique était géré et si la tension aux bornes de la résistance était plus grand et donc que le courant était plus important.
Nous observons bien que le Mosfet chauffe beaucoup moins grâce a son radiateur mais cependant nous observons encore 2V aux bornes de la résistance.

Nous décidons donc a ce moment de changer de mosfet(IRF530) afin de voir si, l'emballement thermique précédent n'aurait pas abimé le composant.

Après avoir changé de composant, nous réalisons dans un premier temps, les tests sur une plaque d'essai. Nous observons alors une petite amélioration mais rien de significatif.
Nous avons donc étudier de plus près le application de l'IRF530 afin de voir comment il est utilisé.
Nous avons donc trouvé qu'un résistance de 12 Ohms en commande était suffisante et idéal. Le changement fut important et nous n'observions aucun emballement thermique.

Nous avons donc décidé de changer définitivement sur notre circuit le mosfet.
Avant les premier tests, nous avons changé la pile d'alimentation de l'AOP et celle ci délivre 9,2V.

Avec tous ses changement, nous observons une tension au borne de la résistance chauffante une tension de 5V et un courant de 1,8A.

[[Fichier:2ampere.jpg|900px|thumb|center]]

Le système devient donc fonctionnel !

Nous décidons après ce test de tout assemblé pour tester réellement la semelle en conditions réelle

[[Fichier:assemblagesemelle.jpg|900px|thumb|center]]
Une fois la semelle montée, nous la mettons dans un congélateur à -10 degrés pendant près de 10 min et attendons le résultat.
En sortant la semelle, nous avons senti une semelle tiède ce qui nous laisse pensé que la commande de la température fonctionne correctement et que le caoutchouc se réchauffe au contact du fil mais surtout du film thermique qui permet une meilleure propagation de la chaleur.

=Documents Rendus=

[[Fichier:Projet_P16_MAIRESSE_ROUX.pdf]]

IMA4 2017/2018 P16

2018-05-15T22:13:16Z

Groux : /* Préparation du projet */

__TOC__
 

= SOUS-CHAUSSURE CHAUFFANTE POUR DOCKER =

=Présentation générale=
==Description==

Sur les ports, les conditions de travails peuvent être parfois rudes. En hiver, les températures peuvent vite devenir négatives et il est impératif pour les entreprises de sécuriser leurs ouvriers. Les glissades ou autres chutes sont régulières, et elles peuvent s’avérer très dangereuses. Les ouvriers étant obligés de travailler avec des chaussures de sécurité, certaines entreprises ont décidé de rendre obligatoire le port de sous-chaussures en caoutchouc (matériau avec un pouvoir antidérapant bien connu) lorsque les températures sont trop basses. Néanmoins, la capacité antidérapante du caoutchouc diminue énormément quand cette sous chaussure se refroidit.

Nous allons donc nous pencher sur la conception et la réalisation d’une paire de sous-chaussures chauffantes, qui aura pour but de maintenir le caoutchouc à sa température optimale et ainsi éviter les chutes.

==Objectifs==

Le principal objectif de cette sous-chaussure est son action antidérapante. Notre sous-chaussure devra aussi remplir plusieurs critères importants :
* Facilité pour mettre et enlever les sous-chaussures.
* Légèreté du produit ainsi que de la batterie.
* Stabilité parfaite pour l'utilisateur (sous-chaussure inulite si elle accroche au sol mais que la chaussure s'accroche mal à la sous-chaussure).
* Imperméabilité du produit (surtout de la batterie).
* Épaisseur minimum de la semelle (Un chaussure de sécurité a déjà une semelle très large en général, il s'agit de ne pas sur-élever encore plus l'utilisateur).
* Temps de recharge adéquat. Si la batterie dure une demi journée, il faut qu'elle soit rechargeable sur le temps de pause du midi. Si elle dure une journée complète de travail, il faut qu'elle soit rechargeable en une nuit.
* Adaptabilité avec tout type de chaussures de sécurité.

=Analyse du projet=

==Positionnement par rapport à l'existant==

Ce qui se fait déjà :
Sur le marché, il existe des centaines de types de « semelles chauffantes ». Cependant, elles ont quasiment toutes pour but de réchauffer le pied de l’utilisateur et non la semelle. Ce sont des objets de confort qui n’ont aucun impact sur la sécurité de l’utilisateur.

Il existe également de nombreuses formes de « sur-chaussure de sécurité ». Ce type de produit se met au-dessus d’une chaussure normale. Ce type de produit est utilisé pour des personnes extérieures qui viennent intervenir ou visiter, et qui sont obligées de porter des chaussures de sécurité.

==Analyse des concurrents==

Notre premier concurrent serait la semelle chauffante à placer à l'intérieur de la chaussure, qui sert à garder le pied de l'utilisateur à la bonne température. Il existe des centaines de marques et de types de semelles chauffantes pour tous types de prix allant de 10 à 200 euros. Cependant, ce concurrent ne résout pas du tout le problème d'adhérence qui est notre problématique principale.

En effet, un véritable concurrent doit résoudre les mêmes problématiques par n'importe quel autre moyen.
Donc nous pouvons considérer les entreprises qui installent des sols antidérapants comme des concurrents.

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==

Jean-Yves travaille sur la plateforme multimodale de Dourges depuis maintenant 17 ans. Son job consiste à assurer la bonne coordination et le déchargement des porte-conteneurs. Il passe beaucoup de temps dehors. Il y a 4 ans, il a eu une urgence sur un des ponts de la plateforme. Dans la précipitation, il a glissé sur une plaque métallique gelée. 2 mois d’arrêt de travail s’en sont suivi à cause d’une hanche cassée.
Après étude, l’entreprise s’est retrouvée confrontée à un problème qu’elle ne savait pas palier. En effet, la loi oblige les ouvriers à travailler avec des chaussures de sécurité, un casque, des gants… Cependant, l’hiver, quand la température chute, le caoutchouc antidérapant des chaussures de Jean-Yves durcit et perd son effet antidérapant.
Les responsables de la plateforme multimodale ont donc décidé d'investir pour concevoir une sous-chaussure chauffante.
Maintenant, Jean-Yves enfile ses sous-chaussures antidérapantes tous les matins. Il lui suffit de récupérer les deux batteries qui ont chargé la nuit, de les accrocher à ses mollets, de les brancher, et c’est parti pour la journée. Ses chaussures accrochent beaucoup mieux à tout type de surface et en plus, les résidus thermiques chauffent ses pieds. Il s’agit donc également d’un produit de confort. Le port de ces sous-chaussure est maintenant obligatoire lorsque la température est négative. Chaque soir, en les enlevant, il lui suffit de retirer la batterie de sa pochette en bas du mollet, de la poser sur son chargeur afin qu’elle charge toute la nuit.

==Réponse à la question difficile==
Pour notre projet, la plus grosse problématique est clairement la batterie. Quelle type de batterie utiliser, quelles dimensions et quel poids possible ? Ou positionner cette batterie pour qu'elle gène le moins possible l'utilisateur.
Il faut également que la batterie soit bien mise à l'écart du froid et de l'humidité, pour des questions de sécurité évidentes.

Pour répondre à cette problématique, nous avons décidé de fixer la batterie sur le bas des mollets de l'utilisateur à l'aide d'une sangle et d'un scratch. En effet, il serait difficile de placer la batterie directement dans la sous-chaussure car nous allons essayer de minimiser l'épaisseur de celle-ci. De plus, il pourrait être plus dangereux de placer la batterie sur un coté de la chaussure car en cas de choc, la batterie pourrait être endommagée.

=Préparation du projet=

==Choix techniques : matériel et logiciel==

*2 Arduino Pro Mini [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2377?qs=sGAEpiMZZMsMyYRRhGMFNrePrikk4IpJQBQo3elmwiI%3d]
*1 bouclier USB vers UART pour mini Arduino [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Digilent/410-212?qs=sGAEpiMZZMsF1ODjcwEocFxZWH6k8YAWBC6KMJ05oOA%3d]
*4 capteurs de température et humidité DHT22 [https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-t-et-d-humidite-dht22-20719.htm]
*2 MOSFET [https://fr.rs-online.com/web/p/transistors-mosfet/5431184/]
*1 batterie [https://fr.rs-online.com/web/p/batteries-externes/7757508/?searchTerm=pb+A5200&relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E4C446573635461786F6E6F6D794272616E645365617263685465726D325F74656D70266C753D6672266D6D3D6D617463687061727469616C6D617826706D3D5E5B5C707B4C7D5C707B4E647D3F5C707B5A737D2D2C2F255C2E5D2B2426706F3D31313326736E3D592673743D4B4559574F52445F4D554C54495F414C5048415F414E445F4D554C54495F414C5048415F4E554D455249432673633D592677633D4E4F4E45267573743D7062204135323030267374613D706220413532303026]
*1 film de tranfert thermique [https://fr.rs-online.com/web/p/tampons-decart-thermiques/5075605/] Référence SILPAD400AC
*1 Bobine fil résisitif [https://fr.rs-online.com/web/p/cable-industriel-multiconducteur/7496344/]
*1 paire de chaussure de sécurité (utilisation de nos chaussure)
*1 plaque de caoutchouc antidérapant antivibration [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/dalle-antiderapante-noir-gpi-e128988] (achetez, remboursement par la suite)
*1 Rouleau de scratch [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/ruban-adhesif-mini-ruban-scratch-auto-agrippant-scratch-grip-l-2000-x-l-10-mm-e1400146133] (achetez, remboursement par la suite)

==Liste des tâches à effectuer==

- Code de l'Arduino Pro Mini
*Doit convertir la trame binaire des DHT 22 en une température
*Doit comparer cette température à un seuil.
*Si la température est inférieure au seuil, on active la sortie de l'Arduino pour commander le MOSFET

- Choisir la manière de chauffage
Deux choix s'offrent à nous pour l'instant
* Chauffer via un film de la forme de la semelle sur lequel on colle un fil résistif
* Utiliser des LED Infrarouge pour chauffer qu'on mettrait en série avec une résistance pour commander le courant entrant

- En fonction de la manière de chauffage
Choisir la batterie adéquat (courant et tension)

- Choisir le MOSFET


- Tester la chaleur émise par le fil résistif en fonction de la tension d'alimentation et du courant de sortie max.


- Etudier le montage Arduino - PWM - MOSFET 

- Tester l'efficacité du film de transfert thermique.

- Faire le schéma PCB de notre montage pour y souder en CMS le MOSFET.

- Etudier la partie mécanique du projet : découpage laser de la semelle, collage des deux demi-semelles, installation des capteurs de température et création du boitier de la batterie et de l'Arduino.
==cahier des charges==
Dans ce projet nous avons donc défini le cahier des charges à partir du problème posé précédemment.
Tout d’abord la priorité était d’avoir un réglage automatique de la température de la semelle. L’utilisateur ne devra donc pas modifier la température en fonction de la semelle. L’avantage de cette fonction est tout d’abord que la personne utilisant ces chaussures ne doit pas se soucier de la température extérieur lors de son utilisation. Dans un second temps, la semelle ne sera pas abîmé par une surchauffe du fil car le système assurera une température qui ne dégradera pas la chaussure.
Ensuite la taille de la semelle doit être adapté pour un pied moyen d’homme . Le prototype sera donc basé sur une pointure 42/43.
Nous avons aussi établie que le bloc batterie comprend le circuit électronique et la batterie : ce boitier devra venir se fixer derrière le mollet à l’aide de scratch ou venir se poser dans une poche basse du pantalon.
Par ailleurs, la semelle s’attachera grâce à des scratch au niveau de la cheville et du bout du pied.
Enfin l’autonomie du système sera d’environ 2h30 voire 3h afin de garder la semelle à la bonne température durant une demie journée de travail.

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable"
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Heures S11 !! Heures vacances !! Heures Après vacances !!Total
|-
| Analyse du projet
| 4
| 4
| 0
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 20
| 10
| 74
|}

==Semaine 1==

[[Fichier:Projet16 schema.JPG|800px|thumb|center]]

Les premières idées que nous avions, et que nous avons pu rapidement éliminer ou remplacer étaient : 
- Contrôler la chaleur avec une tension variable car l'Arduino peut uniquement sortir une seule tension. 
- Utiliser un JFET comme interrupteur contrôlé. En effet, il est préférable de commander l'interrupteur en tension plutôt qu'en courant donc d'utiliser un MOSFET. 
- Utiliser des résistances de puissance en série pour chauffer la semelle. Nous avons deux autres solutions plus optimales. La première consiste à utiliser un fil résistif chauffant sur un film thermique et la deuxième à utiliser des LED Infrarouges sur un film de transfert thermique également. 

==Semaine 2==

Nous avons pu chercher plus précisément les références des produits recherchés, trouver le lien de l'Arduino mini pro, de son bouclier USB vers UART pour pouvoir le programmer.
Nous avons également décidé de changer d'interrupteur. En effet, nous avions décidé d'utiliser un JFET (commandé en courant). Il sera plus simple d'utiliser un MOSFET (commandé en tension) à la sortie de l'Arduino car on peut directement contrôler la tension de sortie de l'Arduino.

MOSFET :

Nous avions besoin d'un MOSFET qui avait un courant de drain maximum assez élevé, de l'ordre de quelques ampères. Il faut que l'interrupteur se ferme quand on a une tension de grille de 5V (tension à la sortie de l'Arduino qui correspond à sa tension d'alimentation). Nous avons également décidé d'utiliser la technologie CMS pour que notre composant soit le plus discret possible. Nous avons donc pu définir la référence de ce MOSFET.

==Semaine 3 et 4==

C'est à cette séance que nous avons pu finaliser la commande de tous nos composants.
Nous avons décidé d'utiliser une batterie rechargeable USB de tension de sortie 5V, avec une capacité de 5000 mAh. Son courant de sortie max étant 2,1 A.

Nous avons également décidé de changer notre capteur de température. En effet, nous avions choisis d'utiliser des DHT11, cependant, ils ne sont pas précis pour des températures négatives. Nous avons donc décidé d'utiliser plutôt des DHT22, qui sont certes plus volumineux, mais plus précis et efficaces dans les températures négatives, qui seront nos températures d'utilisation.

Nous avons récupéré une bobine de fil résistif avec un courant max de 4,1 A et une résistivité de 0,45 Ohm/m.

Pendant cette séance, nous avons récupéré une Arduino Mini Pro, un bouclier USB et un DHT22 ce qui nous a permis de pouvoir commencer et achever notre programme Arduino.

Notre programme doit analyser la trame envoyée par les DHT22 pour en déduire la température extérieure. Puis comparer cette température à un seuil. C'est en dessous de ce seuil que l'on chauffera la semelle. On veut donc activer un MOSFET avec une tension comprise entre 3V et 5,5V. Il faudra donc que nous alimentions notre Arduino dans cette plage de tension.
Donc lorsque l'on compare cette température, on active une sortie de l'Arduino.

Voici le code terminé :



#include "DHT.h" // Librairie des capteurs DHT
#include "DHT_U.h"
#define DHTPIN1 3 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT1
#define DHTPIN2 2 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT2
#define PIN_SORTIE 13 // Choisir le pin de sortie
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
#define SEUIL 25

DHT dht1(DHTPIN1, DHTTYPE);
DHT dht2(DHTPIN2, DHTTYPE);
void setup()
{
pinMode(PIN_SORTIE, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
dht1.begin();
dht2.begin();
}

void loop()
{
// Délai de 2 secondes entre chaque mesure. La lecture prend 250 millisecondes
delay(2000);

// Lecture de la température du premier capteur en Celcius
float t1 = dht1.readTemperature();

// Lecture de la température du deuxième capteur en Celcius
float t2 = dht2.readTemperature();

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t1))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t2))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

float t=(t1+t2)/2;

if(t < SEUIL)
{
Serial.print("Température Basse, on chauffe !\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, HIGH);
}
else
{
Serial.print("Température haute, on chauffe pas!\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, LOW);
}
}


Nous avons pu tester notre programme avec 1 DHT22 et un multimètre, effectivement, on a une sortie à 3,3V lorsque le seuil est dépassé. Ici, il s'agit de 3,3V car nous avons alimenté en USB. Dans notre cas, nous alimenteront l'Arduino grâce à la batterie de 5V et nous aurons 5V en sortie.

==Semaine 5==

Nous avons pu étudier le fonctionnement PWM. Il s'agit simplement de découper la tension qui commande le MOSFET avec un rapport cyclique choisi pour pouvoir commander la valeur moyenne et ainsi chauffer avec des intensité différentes.Sans le PWM, nous pouvines uniquement chauffer à pleine puissance ou ne pas chauffer du tout. Grâce à ça, nous pouvons définir plusieurs seuils pour différentes intensités de chauffe.

Pour utiliser ce PWM, il faut utiliser le pin 3, 5, 6, 9, 10 ou 11 en sortie pour commander le MOSFET (les autres PIN ne peuvent pas être configurées en PWM) et utiliser la commande :
analogWrite(PIN_SORTIE, RapportCyclique);
C'est ce rapport cyclique qui déterminera l'intensité de chauffage, il est compris entre 0 et 255. Le rapport cyclique est proportionnel à la valeur moyenne de la tension.

La fin du notre programme change et devient :

if(t < SEUIL1)
{
Serial.print("\nTempérature Basse : on chauffe !\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 250);
}
else if(t > SEUIL1 && t < SEUIL2)
{
Serial.print("\nTempérature moyenne : on chauffe un peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 127);
}
else
{
Serial.print("\nTempérature haute : on chauffe très peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 40);
}

}
[[Fichier:PWM_2.jpg|450px|thumb|left]]
[[Fichier:PWM_1.jpg|460px|thumb|right]]

 

'''Deuxième partie de la séance'''

Nous sommes allés en C205 pour tester le chauffage de notre fil chauffant. On a utilisé une alimentation qui varie sa tension en fonction du courant demandé. Nous avons fixé le courant à 2,1 A (courant max de sortie de notre batterie). Nous avons pu observer un échauffement du fil. En absence de thermomètre précis, nous n'avons pas pu étalonner notre fil mais il y a bel et bien un échauffement.

==Semaine 6==

Arrivée de la commande Gotronic et Mouser. Nous avons pu récupérer nos DHT22 ainsi que nos 2 Arduinos pro mini.
Nous avons pu tester le bon fonctionnement de notre programme Arduino avec 2 DHT22, chose que nous ne pouvions pas faire avant. Sans trop de surprise, cela fonctionne parfaitement. Aucune raison que cela fonctionne avec 1 DHT et pas avec 2.

Nous avons également récupéré un thermomètre infrarouge. Nous avons pu etalonner notre fil résistif.
En voici sa courbe d'étalonnage à Tambiante=22°C

[[Fichier:Capture_Etalonnage.JPG|800px|thumb|center]]

La partie intéressante de la courbe est celle qui va jusque 2,1A, le courant max de sortie de notre batterie.
A une température ambiante de 22°C, on a pu atteindre 46°C à 2,1A. Cependant, on utilisera nos semelles exclusivement en cas de température négative. Nous devons donc effectuer ces mêmes mesures dans un endroit ou la température ambiante se rapproche de -5°C. Un congélateur serait idéal.

Pendant cette séance, nous avons pu également commencer le dessin de notre plaque PCB, qui contiendra la carte Arduino, 2 résistances, le MOSFET. Nous avons travaillé sur Altium et avons commencé les recherches sur la footprint de notre Arduino Pro Mini.

==Semaine 7==

Durant la séance 7, nous avons commencé la partie pratique. Nous avons dans un premier temps fait les soudures sur l'Arduino.
Dans un second temps nous avons commencé la création de notre circuit électronique sur Altium.
La principale difficulté a été de créer nos composant qui n'étaient pas dans la bibliothèque et plus particulièrement l'Arduino Pro mini.

==Semaine 8==

Cette semaine, nous avons avancé sur la conception de la carte PCB sur Altium. Création des fooprint de notre Arduino pro mini et de notre Mosfet.

Pour la création de la footprint de l'Arduino, nous avons créé 12 trous espacés de 2,54mm. Les trous ont un diamètre de 0,762MM. Voici la footprint crée :

[[Fichier:Arduino_footprint.JPG|400px|thumb|center]]

Voici le schema Altium de notre Arduino

[[Fichier:Arduino_schema.JPG|400px|thumb|center]]

Pour créer la footprint du Mosfet, nous avons utilisé la procédure D-Pak. Pour cela, nous avons eu besoin de la datasheet et principalement de cette partie de la datasheet :

[[Fichier:D_Pak.JPG|400px|thumb|center]]

La procédure va nous demander de lui indiquer les dimensions de notre MOSFET. La footprint sera ensuite crée automatiquement.

En discuttant de notre problème au niveau de la batterie, Thierry nous a fait remarqué qu'il était possible que la batterie ne délivre pas forcément 2,1A max. Nous avons donc fait des tests pour vérifier cela. Après quelques test, nous avons pu determiner que la batterie peut délivrer 2,15A max.

==Semaine 9==

Nous avons rencontré un problème durant cette séance. En voulant tester notre fil rrésistif dans un congélateur à -5°C, nous nous sommes rendu compte que la résistivité de notre fil étatit trop faible. En effet, la tension de sortie est imposée par la batterie : 5V, et le courant de sortie maximu est de 2,1A. Nous sommes donc obligé de mettre un charge en sortie de minimum 2,38 Ohms. Cependant, la résistivité de notre fil est de 0,624 Ohms/m. Cela signifie que nous devont mettre 3,8m de fil dans notre semelle, ce qui représente un trop grande longueur. Nous avons donc 2 solutions pour palier à ce problème : diminuer la tension de sortie ou augmenter la charge en sortie avec des résistance de puissance.
La solution des résistance n'est pas optimale car la chaleur sera concentrée sur cette résistance. Nous avons donc penser à diminuer la tension moyenne de sortie grâce à un convertisseur Buck. Nous avons passé du temps à étudier cette idée. Puis nous avons simplifié ce probème en testant directement la résistivité réelle du fil. Il s'avère que la résistivité réelle est supérieure à la résistivité théorique. Cette résistivité est également sensible à la variation de température.
Après plusieurs test, nous avons pu trouver un longueur raisonnable qui permet d'utiliser notre fil sans convertisseur Buck ni résistance de puissance.

==Semaine 10 et 11==

Ces semaines, nous avons réalisé le routage de notre carte et nous l'avons envoyé en production.

[[Fichier:PCBmairoux.JPG|900px|thumb|center]]

Une fois cette carte imprimé, nous avons donc soudé tous les composants dessus.
Il n'y a pas eu de difficulté majeure dans cette étape.

Pendant les soudures, nous avons également réalisé sur Onshape la modélisation du boitier qui comportera la batterie et le circuit électronique. Nous avons donc laissé la place pour y faaire passer les bandes scratch ainsi que les fils.
Cette boite comportera un couvercle qui servira à pouvoir enlever la batterie afin de la charger.
Dans les mesures du boitier nous avons pris en compte une epaisseur supplémentaire afin, de laisser la place pour une protection isotherme afin de garder la chaleur dégagé par la batterie car la boitier sera exposée à des conditions qui ne lui sont pas favorables (températures négatives).

[[Fichier:boitierP16.png|900px|thumb|center]]

Voici donc la carte finie :

[[Fichier:carte_recto.jpg|900px|thumb|center]]

[[Fichier:carte_verso.jpg|900px|thumb|center]]

On peut remarquer que les trous laissés afin de mettre les fils utilisés pour le capteur et le fil resistif étaientt trop petit. Nous avons donc du utiliser une autre méthode afin de rendre les connexions possible.

==Semaine 12==

Maintenant que toutes les soudures sont correctement faites, nous avons commencé les tests de régulation :

La première étape consistait d'abord à vérifier si la lecture des capteurs était correcte.

Comme vous pouvez le voir ci-dessous, nous avons défini trois niveaux de chauffe : "On chauffe" , "On chauffe un peu" et "on chauffe très peu".

[[Fichier:chauffe.png]]

[[Fichier:chauffe_un_peu.png]]

[[Fichier:chauffe_tres_peu.png]]

Nous avons testé ce programme dans les mêmes conditions de température. Nous avons donc changé les paliers de température afin de voir si les informations envoyées étaient les bonnes.
Pour chaque valeur de température, nous avons défini une sortie PWM différente afin de réguler le chauffage.

Pour les différents niveaux de chauffe, nous avons des valeurs moyennes en sortie différentes mais les valeurs max restent de 3.3V afin d'activer le MOSFET et laisser passer le courant.

Une fois cette étape finie, nous avons donc voulu vérifier la tension aux bornes de la résistance afin de connaitre le courant (ajouter un ampèremètre rajoutait de l'impédance au circuit (pinces crocos) ce qui faussait les résultats).

Malheureusement, nous n'obtenons aucune tension aux bornes de la résistance.

Nous nous posons alors plusieurs questions :

Probleme de routage : -nous vérifions si toutes les bornes du MOSFET sont bien connectées et qu'il n'y a pas eu d’inversion : Aucun problème a ce niveau la.

-tensions à l'entrée assez elevée afin d'activer le MOSFET : Nous décidons de faire des tests sur une plaque d'essais avec un MOSFET possédant les mêmes caractéristiques que celui sur que nous utilisons sur notre circuit final.
Avec une alimentation sur la grille de 3.3V et notre batterie en alimentation du Drain : une fois encore nous n'avons aucune tension aux bornes de la résistance.
Nous décidons d'augmenter la tension à la grille et apercevons que la résistance se met à chauffer.

Le problème venait donc de la tension de sortie de l'Arduino qui était trop faible pour activer le MOSFET.

Nous retournons sur la datasheet de notre mosfet afin de voir les caractéristiques et nous avons constaté deux choses :
-Ce qui nous a induit en erreur au départ est que l'information "tension de seuil maximale" est la tension maximale à laquelle le MOSFET va se mettre à conduire le courant entre le drain et la source et non la tension maximale que la grille peut supporter. Cette information nous la trouvons a la ligne "tension grille source maximum"

[[Fichier:datasheet_mosfet.png]]

De plus la courbe ci dessous nous a permis de savoir jusque quelle tension nous devons alimenter la grille afin de laisser passer un maximum de 2 ampères entre le drain et la source.

[[Fichier:courbe_mosfet.png]]

Nous pouvons voir que pour une tension Vds de 50V il faut une commande de 6.5V afin d'obtenir au minimum 2A.

De plus à 25°C et pour Vds à 5v il faut au minimum Vgs à 6.5V afin d'obtenir 2A.
Enfin nous pouvons aussi voir pour des température plus basse que 20 degrés, nous aurons une conductions plus faible.

Avec ces informations, nous pensons que si l'on prend une tension maximale de commande à 9V nous pourrons obtenir la gamme de courant nécessaire aux différents modes de chauffage.

Il faut donc maintenant, trouver la solution afin d'obtenir 9V a l'entrée.
Le moyen le plus simple est de mettre un circuit AOP non inverseur afin d'obtenir nos 9V en commande.
le problème de cette solutions est qu'il faut une alimentation de 9V minimum pour l'aop.
Afin de répondre à ce problème nous avons décidé d'ajouter une pile rechargeable de 9V.

Nous savons que le maximum en sortie de l'arduino est de 3.3V et que nous voulons autour de 9v en sortie. Il fallait donc un gain de 2.7.
Or pour un montage non inverseur, nous avons G=1+R1/R2 donc nous avons pris R1=1.8k et R2=1k afin d'obtenir une sortie proche de la tension d'alimentation.

Une fois la théorie appliquée à notre projet, nous avons voulu tester le circuit afin de déterminer si nos besoin étaient respectés.

Nous avons choisi l'AOP LM358N car il peut être alimenté en simple alimentation de +9V.

Une fois le circuit fait, si nous mettons en entrée 3.3V et un alimentation de 9V nous obtenons ne sortie 7.5V.
Cette valeur est un peu inférieure à la théorie mais reste cependant suffisante pour obtenir nos 2A dans la résistance (fil chauffant).

Nous ajoutons donc au circuit, notre MOSFET (IRF530N) avec des caractéristiques identiques à celui que l'on va utiliser au final.

Nous avons donc relevé, pour différentes valeurs de tension à l'entrée du mosfet, la tension aux bornes de la résitance afin de connaitre le courant qui passe et voir si la régulation a bien lieue.

[[Fichier:tableau_regu.png]]

Dans le tableau ci dessus, nous pouvons donc voir que la tension de commande a un influence directe sur le courant qui passe dans la résistance. Cependant, nous obtenons un courant plus faible que voulu pour une tension de 3.3V à l'entrée de l'aop. Cela est dû au fait que notre MOSFET possède des caractéristiques un peu différentes donc le valeur ne sont pas totalement exactes.
Cependant, les résultats obtenus sont proche de ceux voulus.

Enfin nous avons obtenu les mêmes résultats lorsque nous commandons la tensions grâce à l'arduino.

Nous décidons donc de faire une nouvelle carte afin de pouvoir obtenir le système final.

[[Fichier:Circuitfini.JPG]]

[[Fichier:Circuitfinipcb.JPG]]

Les prochaines étapes du projet vont consister à souder la carte, imprimer le boitier, tester le film thermique et enfin tout assembler et créer l'ensemble circuit semelle.

==Semaine Après vacances==

Au retour des vacances, nous avons pu nous remettre sur les soudures de la carte.
Cette partie n'a pas présenté de soucis réel.

Durant ce temps de soudure nous avons réfléchis à un système qui montrerai bien que le fil se met a chauffé lors de la détection de froid.
Nous avons donc penser à une caméra thermique qui nous permettrai de montrer un échauffement du fil lors de l'exposition du système au froid.

Nous avons donc cherché une caméra qui pourrait être présente a polytech afin de filmer mais vous avons été réorienté vers l'utilisation de la caméra Infrarouge présente sur la Kinect.
En effet celle ci utilise cette technologie afin de reconnaitre les personnes qui se trouvent devant.

Après quelque recherches nous avons trouvé qu'il était possible d'utiliser uniquement la caméra infrarouge en modifiant le code utilisé pour l'utilisation de la caméra.
Nous avons donc téléchargé les IDE nécessaires a l'élaboration des modifications de code.
Une fois les logiciels installé, nous avons trouvé des exemples de code qui sont directement implanté dans la caméra. Cependant lorsque nous lancions le programme, le pilote de la caméra se désinstallé et n'était plus retrouvé par la machine.

Cette partie du projet étant supplémentaire, nous avons décidé de la remettre a plus tard afin de se concentrer sur les tests de notre carte.

Maintenant que tous les composant sont soudé, nous pouvons réaliser les tests de notre carte :

Tout d'abord nous vérifions si les températures des capteurs sont bien récupérés par le programme qui adapte sa tensions de sortie en fonctions de la température ressenti.
(les résultats sont les mêmes que nous avons obtenu lors du premier essai )

Ensuite nous nous assurons le bon fonctionnement du circuit amplificateur non inverseur :
Nous obtenons bien les mêmes caractéristique que sur la plaque d'essai :

En entrée nous avons une tension maximum de 3,3V et en sortie nous obtenons une tension de 8,2V.
Le gain théorique était de 2,7 (tension maximum en sortie théorique était donc de 8,91). Cependant la valeur obtenu est suffisante afin de laisser suffisamment de courant entre le drain et la source ( d'après la datasheet, nous pouvons laisser passer près de 10A).

Nous commençons donc la vérification du passage de courant entre le drain et la source en regardant si nous avons un échauffement.
Malheureusement, nous ressentons un échauffement très faible et non significative.
Nous regardons donc de plus près le système afin de trouvé d'ou vient le problème :
-Nous observons dans un premier temps que le Mosfet chauffe très rapidement (jusqu'a décollé la soudure) ce qui peut limiter le courant Drain Source (sur la datasheet la température est un facteur important a prendre en compte afin de connaître le courant max traversant le composant)
-Dans un second temps nous observons aussi une chute de tension important entre le drain et la source. (théoriquement celui ci doit être proche de 0). Encore une fois, cela vient peut être de son échauffement.
La tension entre le drain et la masse, nous avons 5V et au borne de la résistance nous retrouvons uniquement 1,8V.

Afin de résoudre le problème de l'emballement thermique, nous décidons d'y souder un radiateur (plaque de métal qui servira de dissipateur thermique ).

Après cette ajout, nous avons testé de nouveau afin de voir si, l'emballement thermique était géré et si la tension aux bornes de la résistance était plus grand et donc que le courant était plus important.
Nous observons bien que le Mosfet chauffe beaucoup moins grâce a son radiateur mais cependant nous observons encore 2V aux bornes de la résistance.

Nous décidons donc a ce moment de changer de mosfet(IRF530) afin de voir si, l'emballement thermique précédent n'aurait pas abimé le composant.

Après avoir changé de composant, nous réalisons dans un premier temps, les tests sur une plaque d'essai. Nous observons alors une petite amélioration mais rien de significatif.
Nous avons donc étudier de plus près le application de l'IRF530 afin de voir comment il est utilisé.
Nous avons donc trouvé qu'un résistance de 12 Ohms en commande était suffisante et idéal. Le changement fut important et nous n'observions aucun emballement thermique.

Nous avons donc décidé de changer définitivement sur notre circuit le mosfet.
Avant les premier tests, nous avons changé la pile d'alimentation de l'AOP et celle ci délivre 9,2V.

Avec tous ses changement, nous observons une tension au borne de la résistance chauffante une tension de 5V et un courant de 1,8A.

[[Fichier:2ampere.jpg|900px|thumb|center]]

Le système devient donc fonctionnel !

Nous décidons après ce test de tout assemblé pour tester réellement la semelle en conditions réelle

[[Fichier:assemblagesemelle.jpg|900px|thumb|center]]
Une fois la semelle montée, nous la mettons dans un congélateur à -10 degrés pendant près de 10 min et attendons le résultat.
En sortant la semelle, nous avons senti une semelle tiède ce qui nous laisse pensé que la commande de la température fonctionne correctement et que le caoutchouc se réchauffe au contact du fil mais surtout du film thermique qui permet une meilleure propagation de la chaleur.

=Documents Rendus=

IMA4 2017/2018 P16

2018-05-15T22:10:54Z

Groux : /* Réalisation du Projet */

__TOC__
 

= SOUS-CHAUSSURE CHAUFFANTE POUR DOCKER =

=Présentation générale=
==Description==

Sur les ports, les conditions de travails peuvent être parfois rudes. En hiver, les températures peuvent vite devenir négatives et il est impératif pour les entreprises de sécuriser leurs ouvriers. Les glissades ou autres chutes sont régulières, et elles peuvent s’avérer très dangereuses. Les ouvriers étant obligés de travailler avec des chaussures de sécurité, certaines entreprises ont décidé de rendre obligatoire le port de sous-chaussures en caoutchouc (matériau avec un pouvoir antidérapant bien connu) lorsque les températures sont trop basses. Néanmoins, la capacité antidérapante du caoutchouc diminue énormément quand cette sous chaussure se refroidit.

Nous allons donc nous pencher sur la conception et la réalisation d’une paire de sous-chaussures chauffantes, qui aura pour but de maintenir le caoutchouc à sa température optimale et ainsi éviter les chutes.

==Objectifs==

Le principal objectif de cette sous-chaussure est son action antidérapante. Notre sous-chaussure devra aussi remplir plusieurs critères importants :
* Facilité pour mettre et enlever les sous-chaussures.
* Légèreté du produit ainsi que de la batterie.
* Stabilité parfaite pour l'utilisateur (sous-chaussure inulite si elle accroche au sol mais que la chaussure s'accroche mal à la sous-chaussure).
* Imperméabilité du produit (surtout de la batterie).
* Épaisseur minimum de la semelle (Un chaussure de sécurité a déjà une semelle très large en général, il s'agit de ne pas sur-élever encore plus l'utilisateur).
* Temps de recharge adéquat. Si la batterie dure une demi journée, il faut qu'elle soit rechargeable sur le temps de pause du midi. Si elle dure une journée complète de travail, il faut qu'elle soit rechargeable en une nuit.
* Adaptabilité avec tout type de chaussures de sécurité.

=Analyse du projet=

==Positionnement par rapport à l'existant==

Ce qui se fait déjà :
Sur le marché, il existe des centaines de types de « semelles chauffantes ». Cependant, elles ont quasiment toutes pour but de réchauffer le pied de l’utilisateur et non la semelle. Ce sont des objets de confort qui n’ont aucun impact sur la sécurité de l’utilisateur.

Il existe également de nombreuses formes de « sur-chaussure de sécurité ». Ce type de produit se met au-dessus d’une chaussure normale. Ce type de produit est utilisé pour des personnes extérieures qui viennent intervenir ou visiter, et qui sont obligées de porter des chaussures de sécurité.

==Analyse des concurrents==

Notre premier concurrent serait la semelle chauffante à placer à l'intérieur de la chaussure, qui sert à garder le pied de l'utilisateur à la bonne température. Il existe des centaines de marques et de types de semelles chauffantes pour tous types de prix allant de 10 à 200 euros. Cependant, ce concurrent ne résout pas du tout le problème d'adhérence qui est notre problématique principale.

En effet, un véritable concurrent doit résoudre les mêmes problématiques par n'importe quel autre moyen.
Donc nous pouvons considérer les entreprises qui installent des sols antidérapants comme des concurrents.

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==

Jean-Yves travaille sur la plateforme multimodale de Dourges depuis maintenant 17 ans. Son job consiste à assurer la bonne coordination et le déchargement des porte-conteneurs. Il passe beaucoup de temps dehors. Il y a 4 ans, il a eu une urgence sur un des ponts de la plateforme. Dans la précipitation, il a glissé sur une plaque métallique gelée. 2 mois d’arrêt de travail s’en sont suivi à cause d’une hanche cassée.
Après étude, l’entreprise s’est retrouvée confrontée à un problème qu’elle ne savait pas palier. En effet, la loi oblige les ouvriers à travailler avec des chaussures de sécurité, un casque, des gants… Cependant, l’hiver, quand la température chute, le caoutchouc antidérapant des chaussures de Jean-Yves durcit et perd son effet antidérapant.
Les responsables de la plateforme multimodale ont donc décidé d'investir pour concevoir une sous-chaussure chauffante.
Maintenant, Jean-Yves enfile ses sous-chaussures antidérapantes tous les matins. Il lui suffit de récupérer les deux batteries qui ont chargé la nuit, de les accrocher à ses mollets, de les brancher, et c’est parti pour la journée. Ses chaussures accrochent beaucoup mieux à tout type de surface et en plus, les résidus thermiques chauffent ses pieds. Il s’agit donc également d’un produit de confort. Le port de ces sous-chaussure est maintenant obligatoire lorsque la température est négative. Chaque soir, en les enlevant, il lui suffit de retirer la batterie de sa pochette en bas du mollet, de la poser sur son chargeur afin qu’elle charge toute la nuit.

==Réponse à la question difficile==
Pour notre projet, la plus grosse problématique est clairement la batterie. Quelle type de batterie utiliser, quelles dimensions et quel poids possible ? Ou positionner cette batterie pour qu'elle gène le moins possible l'utilisateur.
Il faut également que la batterie soit bien mise à l'écart du froid et de l'humidité, pour des questions de sécurité évidentes.

Pour répondre à cette problématique, nous avons décidé de fixer la batterie sur le bas des mollets de l'utilisateur à l'aide d'une sangle et d'un scratch. En effet, il serait difficile de placer la batterie directement dans la sous-chaussure car nous allons essayer de minimiser l'épaisseur de celle-ci. De plus, il pourrait être plus dangereux de placer la batterie sur un coté de la chaussure car en cas de choc, la batterie pourrait être endommagée.

=Préparation du projet=

==Choix techniques : matériel et logiciel==

*2 Arduino Pro Mini [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2377?qs=sGAEpiMZZMsMyYRRhGMFNrePrikk4IpJQBQo3elmwiI%3d]
*1 bouclier USB vers UART pour mini Arduino [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Digilent/410-212?qs=sGAEpiMZZMsF1ODjcwEocFxZWH6k8YAWBC6KMJ05oOA%3d]
*4 capteurs de température et humidité DHT22 [https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-t-et-d-humidite-dht22-20719.htm]
*2 MOSFET [https://fr.rs-online.com/web/p/transistors-mosfet/5431184/]
*1 batterie [https://fr.rs-online.com/web/p/batteries-externes/7757508/?searchTerm=pb+A5200&relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E4C446573635461786F6E6F6D794272616E645365617263685465726D325F74656D70266C753D6672266D6D3D6D617463687061727469616C6D617826706D3D5E5B5C707B4C7D5C707B4E647D3F5C707B5A737D2D2C2F255C2E5D2B2426706F3D31313326736E3D592673743D4B4559574F52445F4D554C54495F414C5048415F414E445F4D554C54495F414C5048415F4E554D455249432673633D592677633D4E4F4E45267573743D7062204135323030267374613D706220413532303026]
*1 film de tranfert thermique [https://fr.rs-online.com/web/p/tampons-decart-thermiques/5075605/] Référence SILPAD400AC
*1 Bobine fil résisitif [https://fr.rs-online.com/web/p/cable-industriel-multiconducteur/7496344/]
*1 paire de chaussure de sécurité (utilisation de nos chaussure)
*1 plaque de caoutchouc antidérapant antivibration [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/dalle-antiderapante-noir-gpi-e128988] (achetez, remboursement par la suite)
*1 Rouleau de scratch [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/ruban-adhesif-mini-ruban-scratch-auto-agrippant-scratch-grip-l-2000-x-l-10-mm-e1400146133] (achetez, remboursement par la suite)

==Liste des tâches à effectuer==

- Code de l'Arduino Pro Mini
*Doit convertir la trame binaire des DHT 22 en une température
*Doit comparer cette température à un seuil.
*Si la température est inférieure au seuil, on active la sortie de l'Arduino pour commander le MOSFET

- Choisir la manière de chauffage
Deux choix s'offrent à nous pour l'instant
* Chauffer via un film de la forme de la semelle sur lequel on colle un fil résistif
* Utiliser des LED Infrarouge pour chauffer qu'on mettrait en série avec une résistance pour commander le courant entrant

- En fonction de la manière de chauffage
Choisir la batterie adéquat (courant et tension)

- Choisir le MOSFET


- Tester la chaleur émise par le fil résistif en fonction de la tension d'alimentation et du courant de sortie max.


- Etudier le montage Arduino - PWM - MOSFET 

- Tester l'efficacité du film de transfert thermique.

- Faire le schéma PCB de notre montage pour y souder en CMS le MOSFET.

- Etudier la partie mécanique du projet : découpage laser de la semelle, collage des deux demi-semelles, installation des capteurs de température et création du boitier de la batterie et de l'Arduino.

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable"
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Heures S11 !! Heures vacances !! Heures Après vacances !!Total
|-
| Analyse du projet
| 4
| 4
| 0
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 20
| 10
| 74
|}

==Semaine 1==

[[Fichier:Projet16 schema.JPG|800px|thumb|center]]

Les premières idées que nous avions, et que nous avons pu rapidement éliminer ou remplacer étaient : 
- Contrôler la chaleur avec une tension variable car l'Arduino peut uniquement sortir une seule tension. 
- Utiliser un JFET comme interrupteur contrôlé. En effet, il est préférable de commander l'interrupteur en tension plutôt qu'en courant donc d'utiliser un MOSFET. 
- Utiliser des résistances de puissance en série pour chauffer la semelle. Nous avons deux autres solutions plus optimales. La première consiste à utiliser un fil résistif chauffant sur un film thermique et la deuxième à utiliser des LED Infrarouges sur un film de transfert thermique également. 

==Semaine 2==

Nous avons pu chercher plus précisément les références des produits recherchés, trouver le lien de l'Arduino mini pro, de son bouclier USB vers UART pour pouvoir le programmer.
Nous avons également décidé de changer d'interrupteur. En effet, nous avions décidé d'utiliser un JFET (commandé en courant). Il sera plus simple d'utiliser un MOSFET (commandé en tension) à la sortie de l'Arduino car on peut directement contrôler la tension de sortie de l'Arduino.

MOSFET :

Nous avions besoin d'un MOSFET qui avait un courant de drain maximum assez élevé, de l'ordre de quelques ampères. Il faut que l'interrupteur se ferme quand on a une tension de grille de 5V (tension à la sortie de l'Arduino qui correspond à sa tension d'alimentation). Nous avons également décidé d'utiliser la technologie CMS pour que notre composant soit le plus discret possible. Nous avons donc pu définir la référence de ce MOSFET.

==Semaine 3 et 4==

C'est à cette séance que nous avons pu finaliser la commande de tous nos composants.
Nous avons décidé d'utiliser une batterie rechargeable USB de tension de sortie 5V, avec une capacité de 5000 mAh. Son courant de sortie max étant 2,1 A.

Nous avons également décidé de changer notre capteur de température. En effet, nous avions choisis d'utiliser des DHT11, cependant, ils ne sont pas précis pour des températures négatives. Nous avons donc décidé d'utiliser plutôt des DHT22, qui sont certes plus volumineux, mais plus précis et efficaces dans les températures négatives, qui seront nos températures d'utilisation.

Nous avons récupéré une bobine de fil résistif avec un courant max de 4,1 A et une résistivité de 0,45 Ohm/m.

Pendant cette séance, nous avons récupéré une Arduino Mini Pro, un bouclier USB et un DHT22 ce qui nous a permis de pouvoir commencer et achever notre programme Arduino.

Notre programme doit analyser la trame envoyée par les DHT22 pour en déduire la température extérieure. Puis comparer cette température à un seuil. C'est en dessous de ce seuil que l'on chauffera la semelle. On veut donc activer un MOSFET avec une tension comprise entre 3V et 5,5V. Il faudra donc que nous alimentions notre Arduino dans cette plage de tension.
Donc lorsque l'on compare cette température, on active une sortie de l'Arduino.

Voici le code terminé :



#include "DHT.h" // Librairie des capteurs DHT
#include "DHT_U.h"
#define DHTPIN1 3 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT1
#define DHTPIN2 2 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT2
#define PIN_SORTIE 13 // Choisir le pin de sortie
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
#define SEUIL 25

DHT dht1(DHTPIN1, DHTTYPE);
DHT dht2(DHTPIN2, DHTTYPE);
void setup()
{
pinMode(PIN_SORTIE, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
dht1.begin();
dht2.begin();
}

void loop()
{
// Délai de 2 secondes entre chaque mesure. La lecture prend 250 millisecondes
delay(2000);

// Lecture de la température du premier capteur en Celcius
float t1 = dht1.readTemperature();

// Lecture de la température du deuxième capteur en Celcius
float t2 = dht2.readTemperature();

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t1))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t2))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

float t=(t1+t2)/2;

if(t < SEUIL)
{
Serial.print("Température Basse, on chauffe !\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, HIGH);
}
else
{
Serial.print("Température haute, on chauffe pas!\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, LOW);
}
}


Nous avons pu tester notre programme avec 1 DHT22 et un multimètre, effectivement, on a une sortie à 3,3V lorsque le seuil est dépassé. Ici, il s'agit de 3,3V car nous avons alimenté en USB. Dans notre cas, nous alimenteront l'Arduino grâce à la batterie de 5V et nous aurons 5V en sortie.

==Semaine 5==

Nous avons pu étudier le fonctionnement PWM. Il s'agit simplement de découper la tension qui commande le MOSFET avec un rapport cyclique choisi pour pouvoir commander la valeur moyenne et ainsi chauffer avec des intensité différentes.Sans le PWM, nous pouvines uniquement chauffer à pleine puissance ou ne pas chauffer du tout. Grâce à ça, nous pouvons définir plusieurs seuils pour différentes intensités de chauffe.

Pour utiliser ce PWM, il faut utiliser le pin 3, 5, 6, 9, 10 ou 11 en sortie pour commander le MOSFET (les autres PIN ne peuvent pas être configurées en PWM) et utiliser la commande :
analogWrite(PIN_SORTIE, RapportCyclique);
C'est ce rapport cyclique qui déterminera l'intensité de chauffage, il est compris entre 0 et 255. Le rapport cyclique est proportionnel à la valeur moyenne de la tension.

La fin du notre programme change et devient :

if(t < SEUIL1)
{
Serial.print("\nTempérature Basse : on chauffe !\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 250);
}
else if(t > SEUIL1 && t < SEUIL2)
{
Serial.print("\nTempérature moyenne : on chauffe un peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 127);
}
else
{
Serial.print("\nTempérature haute : on chauffe très peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 40);
}

}
[[Fichier:PWM_2.jpg|450px|thumb|left]]
[[Fichier:PWM_1.jpg|460px|thumb|right]]

 

'''Deuxième partie de la séance'''

Nous sommes allés en C205 pour tester le chauffage de notre fil chauffant. On a utilisé une alimentation qui varie sa tension en fonction du courant demandé. Nous avons fixé le courant à 2,1 A (courant max de sortie de notre batterie). Nous avons pu observer un échauffement du fil. En absence de thermomètre précis, nous n'avons pas pu étalonner notre fil mais il y a bel et bien un échauffement.

==Semaine 6==

Arrivée de la commande Gotronic et Mouser. Nous avons pu récupérer nos DHT22 ainsi que nos 2 Arduinos pro mini.
Nous avons pu tester le bon fonctionnement de notre programme Arduino avec 2 DHT22, chose que nous ne pouvions pas faire avant. Sans trop de surprise, cela fonctionne parfaitement. Aucune raison que cela fonctionne avec 1 DHT et pas avec 2.

Nous avons également récupéré un thermomètre infrarouge. Nous avons pu etalonner notre fil résistif.
En voici sa courbe d'étalonnage à Tambiante=22°C

[[Fichier:Capture_Etalonnage.JPG|800px|thumb|center]]

La partie intéressante de la courbe est celle qui va jusque 2,1A, le courant max de sortie de notre batterie.
A une température ambiante de 22°C, on a pu atteindre 46°C à 2,1A. Cependant, on utilisera nos semelles exclusivement en cas de température négative. Nous devons donc effectuer ces mêmes mesures dans un endroit ou la température ambiante se rapproche de -5°C. Un congélateur serait idéal.

Pendant cette séance, nous avons pu également commencer le dessin de notre plaque PCB, qui contiendra la carte Arduino, 2 résistances, le MOSFET. Nous avons travaillé sur Altium et avons commencé les recherches sur la footprint de notre Arduino Pro Mini.

==Semaine 7==

Durant la séance 7, nous avons commencé la partie pratique. Nous avons dans un premier temps fait les soudures sur l'Arduino.
Dans un second temps nous avons commencé la création de notre circuit électronique sur Altium.
La principale difficulté a été de créer nos composant qui n'étaient pas dans la bibliothèque et plus particulièrement l'Arduino Pro mini.

==Semaine 8==

Cette semaine, nous avons avancé sur la conception de la carte PCB sur Altium. Création des fooprint de notre Arduino pro mini et de notre Mosfet.

Pour la création de la footprint de l'Arduino, nous avons créé 12 trous espacés de 2,54mm. Les trous ont un diamètre de 0,762MM. Voici la footprint crée :

[[Fichier:Arduino_footprint.JPG|400px|thumb|center]]

Voici le schema Altium de notre Arduino

[[Fichier:Arduino_schema.JPG|400px|thumb|center]]

Pour créer la footprint du Mosfet, nous avons utilisé la procédure D-Pak. Pour cela, nous avons eu besoin de la datasheet et principalement de cette partie de la datasheet :

[[Fichier:D_Pak.JPG|400px|thumb|center]]

La procédure va nous demander de lui indiquer les dimensions de notre MOSFET. La footprint sera ensuite crée automatiquement.

En discuttant de notre problème au niveau de la batterie, Thierry nous a fait remarqué qu'il était possible que la batterie ne délivre pas forcément 2,1A max. Nous avons donc fait des tests pour vérifier cela. Après quelques test, nous avons pu determiner que la batterie peut délivrer 2,15A max.

==Semaine 9==

Nous avons rencontré un problème durant cette séance. En voulant tester notre fil rrésistif dans un congélateur à -5°C, nous nous sommes rendu compte que la résistivité de notre fil étatit trop faible. En effet, la tension de sortie est imposée par la batterie : 5V, et le courant de sortie maximu est de 2,1A. Nous sommes donc obligé de mettre un charge en sortie de minimum 2,38 Ohms. Cependant, la résistivité de notre fil est de 0,624 Ohms/m. Cela signifie que nous devont mettre 3,8m de fil dans notre semelle, ce qui représente un trop grande longueur. Nous avons donc 2 solutions pour palier à ce problème : diminuer la tension de sortie ou augmenter la charge en sortie avec des résistance de puissance.
La solution des résistance n'est pas optimale car la chaleur sera concentrée sur cette résistance. Nous avons donc penser à diminuer la tension moyenne de sortie grâce à un convertisseur Buck. Nous avons passé du temps à étudier cette idée. Puis nous avons simplifié ce probème en testant directement la résistivité réelle du fil. Il s'avère que la résistivité réelle est supérieure à la résistivité théorique. Cette résistivité est également sensible à la variation de température.
Après plusieurs test, nous avons pu trouver un longueur raisonnable qui permet d'utiliser notre fil sans convertisseur Buck ni résistance de puissance.

==Semaine 10 et 11==

Ces semaines, nous avons réalisé le routage de notre carte et nous l'avons envoyé en production.

[[Fichier:PCBmairoux.JPG|900px|thumb|center]]

Une fois cette carte imprimé, nous avons donc soudé tous les composants dessus.
Il n'y a pas eu de difficulté majeure dans cette étape.

Pendant les soudures, nous avons également réalisé sur Onshape la modélisation du boitier qui comportera la batterie et le circuit électronique. Nous avons donc laissé la place pour y faaire passer les bandes scratch ainsi que les fils.
Cette boite comportera un couvercle qui servira à pouvoir enlever la batterie afin de la charger.
Dans les mesures du boitier nous avons pris en compte une epaisseur supplémentaire afin, de laisser la place pour une protection isotherme afin de garder la chaleur dégagé par la batterie car la boitier sera exposée à des conditions qui ne lui sont pas favorables (températures négatives).

[[Fichier:boitierP16.png|900px|thumb|center]]

Voici donc la carte finie :

[[Fichier:carte_recto.jpg|900px|thumb|center]]

[[Fichier:carte_verso.jpg|900px|thumb|center]]

On peut remarquer que les trous laissés afin de mettre les fils utilisés pour le capteur et le fil resistif étaientt trop petit. Nous avons donc du utiliser une autre méthode afin de rendre les connexions possible.

==Semaine 12==

Maintenant que toutes les soudures sont correctement faites, nous avons commencé les tests de régulation :

La première étape consistait d'abord à vérifier si la lecture des capteurs était correcte.

Comme vous pouvez le voir ci-dessous, nous avons défini trois niveaux de chauffe : "On chauffe" , "On chauffe un peu" et "on chauffe très peu".

[[Fichier:chauffe.png]]

[[Fichier:chauffe_un_peu.png]]

[[Fichier:chauffe_tres_peu.png]]

Nous avons testé ce programme dans les mêmes conditions de température. Nous avons donc changé les paliers de température afin de voir si les informations envoyées étaient les bonnes.
Pour chaque valeur de température, nous avons défini une sortie PWM différente afin de réguler le chauffage.

Pour les différents niveaux de chauffe, nous avons des valeurs moyennes en sortie différentes mais les valeurs max restent de 3.3V afin d'activer le MOSFET et laisser passer le courant.

Une fois cette étape finie, nous avons donc voulu vérifier la tension aux bornes de la résistance afin de connaitre le courant (ajouter un ampèremètre rajoutait de l'impédance au circuit (pinces crocos) ce qui faussait les résultats).

Malheureusement, nous n'obtenons aucune tension aux bornes de la résistance.

Nous nous posons alors plusieurs questions :

Probleme de routage : -nous vérifions si toutes les bornes du MOSFET sont bien connectées et qu'il n'y a pas eu d’inversion : Aucun problème a ce niveau la.

-tensions à l'entrée assez elevée afin d'activer le MOSFET : Nous décidons de faire des tests sur une plaque d'essais avec un MOSFET possédant les mêmes caractéristiques que celui sur que nous utilisons sur notre circuit final.
Avec une alimentation sur la grille de 3.3V et notre batterie en alimentation du Drain : une fois encore nous n'avons aucune tension aux bornes de la résistance.
Nous décidons d'augmenter la tension à la grille et apercevons que la résistance se met à chauffer.

Le problème venait donc de la tension de sortie de l'Arduino qui était trop faible pour activer le MOSFET.

Nous retournons sur la datasheet de notre mosfet afin de voir les caractéristiques et nous avons constaté deux choses :
-Ce qui nous a induit en erreur au départ est que l'information "tension de seuil maximale" est la tension maximale à laquelle le MOSFET va se mettre à conduire le courant entre le drain et la source et non la tension maximale que la grille peut supporter. Cette information nous la trouvons a la ligne "tension grille source maximum"

[[Fichier:datasheet_mosfet.png]]

De plus la courbe ci dessous nous a permis de savoir jusque quelle tension nous devons alimenter la grille afin de laisser passer un maximum de 2 ampères entre le drain et la source.

[[Fichier:courbe_mosfet.png]]

Nous pouvons voir que pour une tension Vds de 50V il faut une commande de 6.5V afin d'obtenir au minimum 2A.

De plus à 25°C et pour Vds à 5v il faut au minimum Vgs à 6.5V afin d'obtenir 2A.
Enfin nous pouvons aussi voir pour des température plus basse que 20 degrés, nous aurons une conductions plus faible.

Avec ces informations, nous pensons que si l'on prend une tension maximale de commande à 9V nous pourrons obtenir la gamme de courant nécessaire aux différents modes de chauffage.

Il faut donc maintenant, trouver la solution afin d'obtenir 9V a l'entrée.
Le moyen le plus simple est de mettre un circuit AOP non inverseur afin d'obtenir nos 9V en commande.
le problème de cette solutions est qu'il faut une alimentation de 9V minimum pour l'aop.
Afin de répondre à ce problème nous avons décidé d'ajouter une pile rechargeable de 9V.

Nous savons que le maximum en sortie de l'arduino est de 3.3V et que nous voulons autour de 9v en sortie. Il fallait donc un gain de 2.7.
Or pour un montage non inverseur, nous avons G=1+R1/R2 donc nous avons pris R1=1.8k et R2=1k afin d'obtenir une sortie proche de la tension d'alimentation.

Une fois la théorie appliquée à notre projet, nous avons voulu tester le circuit afin de déterminer si nos besoin étaient respectés.

Nous avons choisi l'AOP LM358N car il peut être alimenté en simple alimentation de +9V.

Une fois le circuit fait, si nous mettons en entrée 3.3V et un alimentation de 9V nous obtenons ne sortie 7.5V.
Cette valeur est un peu inférieure à la théorie mais reste cependant suffisante pour obtenir nos 2A dans la résistance (fil chauffant).

Nous ajoutons donc au circuit, notre MOSFET (IRF530N) avec des caractéristiques identiques à celui que l'on va utiliser au final.

Nous avons donc relevé, pour différentes valeurs de tension à l'entrée du mosfet, la tension aux bornes de la résitance afin de connaitre le courant qui passe et voir si la régulation a bien lieue.

[[Fichier:tableau_regu.png]]

Dans le tableau ci dessus, nous pouvons donc voir que la tension de commande a un influence directe sur le courant qui passe dans la résistance. Cependant, nous obtenons un courant plus faible que voulu pour une tension de 3.3V à l'entrée de l'aop. Cela est dû au fait que notre MOSFET possède des caractéristiques un peu différentes donc le valeur ne sont pas totalement exactes.
Cependant, les résultats obtenus sont proche de ceux voulus.

Enfin nous avons obtenu les mêmes résultats lorsque nous commandons la tensions grâce à l'arduino.

Nous décidons donc de faire une nouvelle carte afin de pouvoir obtenir le système final.

[[Fichier:Circuitfini.JPG]]

[[Fichier:Circuitfinipcb.JPG]]

Les prochaines étapes du projet vont consister à souder la carte, imprimer le boitier, tester le film thermique et enfin tout assembler et créer l'ensemble circuit semelle.

==Semaine Après vacances==

Au retour des vacances, nous avons pu nous remettre sur les soudures de la carte.
Cette partie n'a pas présenté de soucis réel.

Durant ce temps de soudure nous avons réfléchis à un système qui montrerai bien que le fil se met a chauffé lors de la détection de froid.
Nous avons donc penser à une caméra thermique qui nous permettrai de montrer un échauffement du fil lors de l'exposition du système au froid.

Nous avons donc cherché une caméra qui pourrait être présente a polytech afin de filmer mais vous avons été réorienté vers l'utilisation de la caméra Infrarouge présente sur la Kinect.
En effet celle ci utilise cette technologie afin de reconnaitre les personnes qui se trouvent devant.

Après quelque recherches nous avons trouvé qu'il était possible d'utiliser uniquement la caméra infrarouge en modifiant le code utilisé pour l'utilisation de la caméra.
Nous avons donc téléchargé les IDE nécessaires a l'élaboration des modifications de code.
Une fois les logiciels installé, nous avons trouvé des exemples de code qui sont directement implanté dans la caméra. Cependant lorsque nous lancions le programme, le pilote de la caméra se désinstallé et n'était plus retrouvé par la machine.

Cette partie du projet étant supplémentaire, nous avons décidé de la remettre a plus tard afin de se concentrer sur les tests de notre carte.

Maintenant que tous les composant sont soudé, nous pouvons réaliser les tests de notre carte :

Tout d'abord nous vérifions si les températures des capteurs sont bien récupérés par le programme qui adapte sa tensions de sortie en fonctions de la température ressenti.
(les résultats sont les mêmes que nous avons obtenu lors du premier essai )

Ensuite nous nous assurons le bon fonctionnement du circuit amplificateur non inverseur :
Nous obtenons bien les mêmes caractéristique que sur la plaque d'essai :

En entrée nous avons une tension maximum de 3,3V et en sortie nous obtenons une tension de 8,2V.
Le gain théorique était de 2,7 (tension maximum en sortie théorique était donc de 8,91). Cependant la valeur obtenu est suffisante afin de laisser suffisamment de courant entre le drain et la source ( d'après la datasheet, nous pouvons laisser passer près de 10A).

Nous commençons donc la vérification du passage de courant entre le drain et la source en regardant si nous avons un échauffement.
Malheureusement, nous ressentons un échauffement très faible et non significative.
Nous regardons donc de plus près le système afin de trouvé d'ou vient le problème :
-Nous observons dans un premier temps que le Mosfet chauffe très rapidement (jusqu'a décollé la soudure) ce qui peut limiter le courant Drain Source (sur la datasheet la température est un facteur important a prendre en compte afin de connaître le courant max traversant le composant)
-Dans un second temps nous observons aussi une chute de tension important entre le drain et la source. (théoriquement celui ci doit être proche de 0). Encore une fois, cela vient peut être de son échauffement.
La tension entre le drain et la masse, nous avons 5V et au borne de la résistance nous retrouvons uniquement 1,8V.

Afin de résoudre le problème de l'emballement thermique, nous décidons d'y souder un radiateur (plaque de métal qui servira de dissipateur thermique ).

Après cette ajout, nous avons testé de nouveau afin de voir si, l'emballement thermique était géré et si la tension aux bornes de la résistance était plus grand et donc que le courant était plus important.
Nous observons bien que le Mosfet chauffe beaucoup moins grâce a son radiateur mais cependant nous observons encore 2V aux bornes de la résistance.

Nous décidons donc a ce moment de changer de mosfet(IRF530) afin de voir si, l'emballement thermique précédent n'aurait pas abimé le composant.

Après avoir changé de composant, nous réalisons dans un premier temps, les tests sur une plaque d'essai. Nous observons alors une petite amélioration mais rien de significatif.
Nous avons donc étudier de plus près le application de l'IRF530 afin de voir comment il est utilisé.
Nous avons donc trouvé qu'un résistance de 12 Ohms en commande était suffisante et idéal. Le changement fut important et nous n'observions aucun emballement thermique.

Nous avons donc décidé de changer définitivement sur notre circuit le mosfet.
Avant les premier tests, nous avons changé la pile d'alimentation de l'AOP et celle ci délivre 9,2V.

Avec tous ses changement, nous observons une tension au borne de la résistance chauffante une tension de 5V et un courant de 1,8A.

[[Fichier:2ampere.jpg|900px|thumb|center]]

Le système devient donc fonctionnel !

Nous décidons après ce test de tout assemblé pour tester réellement la semelle en conditions réelle

[[Fichier:assemblagesemelle.jpg|900px|thumb|center]]
Une fois la semelle montée, nous la mettons dans un congélateur à -10 degrés pendant près de 10 min et attendons le résultat.
En sortant la semelle, nous avons senti une semelle tiède ce qui nous laisse pensé que la commande de la température fonctionne correctement et que le caoutchouc se réchauffe au contact du fil mais surtout du film thermique qui permet une meilleure propagation de la chaleur.

=Documents Rendus=

IMA4 2017/2018 P16

2018-05-15T21:41:50Z

Groux : /* Réalisation du Projet */

__TOC__
 

= SOUS-CHAUSSURE CHAUFFANTE POUR DOCKER =

=Présentation générale=
==Description==

Sur les ports, les conditions de travails peuvent être parfois rudes. En hiver, les températures peuvent vite devenir négatives et il est impératif pour les entreprises de sécuriser leurs ouvriers. Les glissades ou autres chutes sont régulières, et elles peuvent s’avérer très dangereuses. Les ouvriers étant obligés de travailler avec des chaussures de sécurité, certaines entreprises ont décidé de rendre obligatoire le port de sous-chaussures en caoutchouc (matériau avec un pouvoir antidérapant bien connu) lorsque les températures sont trop basses. Néanmoins, la capacité antidérapante du caoutchouc diminue énormément quand cette sous chaussure se refroidit.

Nous allons donc nous pencher sur la conception et la réalisation d’une paire de sous-chaussures chauffantes, qui aura pour but de maintenir le caoutchouc à sa température optimale et ainsi éviter les chutes.

==Objectifs==

Le principal objectif de cette sous-chaussure est son action antidérapante. Notre sous-chaussure devra aussi remplir plusieurs critères importants :
* Facilité pour mettre et enlever les sous-chaussures.
* Légèreté du produit ainsi que de la batterie.
* Stabilité parfaite pour l'utilisateur (sous-chaussure inulite si elle accroche au sol mais que la chaussure s'accroche mal à la sous-chaussure).
* Imperméabilité du produit (surtout de la batterie).
* Épaisseur minimum de la semelle (Un chaussure de sécurité a déjà une semelle très large en général, il s'agit de ne pas sur-élever encore plus l'utilisateur).
* Temps de recharge adéquat. Si la batterie dure une demi journée, il faut qu'elle soit rechargeable sur le temps de pause du midi. Si elle dure une journée complète de travail, il faut qu'elle soit rechargeable en une nuit.
* Adaptabilité avec tout type de chaussures de sécurité.

=Analyse du projet=

==Positionnement par rapport à l'existant==

Ce qui se fait déjà :
Sur le marché, il existe des centaines de types de « semelles chauffantes ». Cependant, elles ont quasiment toutes pour but de réchauffer le pied de l’utilisateur et non la semelle. Ce sont des objets de confort qui n’ont aucun impact sur la sécurité de l’utilisateur.

Il existe également de nombreuses formes de « sur-chaussure de sécurité ». Ce type de produit se met au-dessus d’une chaussure normale. Ce type de produit est utilisé pour des personnes extérieures qui viennent intervenir ou visiter, et qui sont obligées de porter des chaussures de sécurité.

==Analyse des concurrents==

Notre premier concurrent serait la semelle chauffante à placer à l'intérieur de la chaussure, qui sert à garder le pied de l'utilisateur à la bonne température. Il existe des centaines de marques et de types de semelles chauffantes pour tous types de prix allant de 10 à 200 euros. Cependant, ce concurrent ne résout pas du tout le problème d'adhérence qui est notre problématique principale.

En effet, un véritable concurrent doit résoudre les mêmes problématiques par n'importe quel autre moyen.
Donc nous pouvons considérer les entreprises qui installent des sols antidérapants comme des concurrents.

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==

Jean-Yves travaille sur la plateforme multimodale de Dourges depuis maintenant 17 ans. Son job consiste à assurer la bonne coordination et le déchargement des porte-conteneurs. Il passe beaucoup de temps dehors. Il y a 4 ans, il a eu une urgence sur un des ponts de la plateforme. Dans la précipitation, il a glissé sur une plaque métallique gelée. 2 mois d’arrêt de travail s’en sont suivi à cause d’une hanche cassée.
Après étude, l’entreprise s’est retrouvée confrontée à un problème qu’elle ne savait pas palier. En effet, la loi oblige les ouvriers à travailler avec des chaussures de sécurité, un casque, des gants… Cependant, l’hiver, quand la température chute, le caoutchouc antidérapant des chaussures de Jean-Yves durcit et perd son effet antidérapant.
Les responsables de la plateforme multimodale ont donc décidé d'investir pour concevoir une sous-chaussure chauffante.
Maintenant, Jean-Yves enfile ses sous-chaussures antidérapantes tous les matins. Il lui suffit de récupérer les deux batteries qui ont chargé la nuit, de les accrocher à ses mollets, de les brancher, et c’est parti pour la journée. Ses chaussures accrochent beaucoup mieux à tout type de surface et en plus, les résidus thermiques chauffent ses pieds. Il s’agit donc également d’un produit de confort. Le port de ces sous-chaussure est maintenant obligatoire lorsque la température est négative. Chaque soir, en les enlevant, il lui suffit de retirer la batterie de sa pochette en bas du mollet, de la poser sur son chargeur afin qu’elle charge toute la nuit.

==Réponse à la question difficile==
Pour notre projet, la plus grosse problématique est clairement la batterie. Quelle type de batterie utiliser, quelles dimensions et quel poids possible ? Ou positionner cette batterie pour qu'elle gène le moins possible l'utilisateur.
Il faut également que la batterie soit bien mise à l'écart du froid et de l'humidité, pour des questions de sécurité évidentes.

Pour répondre à cette problématique, nous avons décidé de fixer la batterie sur le bas des mollets de l'utilisateur à l'aide d'une sangle et d'un scratch. En effet, il serait difficile de placer la batterie directement dans la sous-chaussure car nous allons essayer de minimiser l'épaisseur de celle-ci. De plus, il pourrait être plus dangereux de placer la batterie sur un coté de la chaussure car en cas de choc, la batterie pourrait être endommagée.

=Préparation du projet=

==Choix techniques : matériel et logiciel==

*2 Arduino Pro Mini [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2377?qs=sGAEpiMZZMsMyYRRhGMFNrePrikk4IpJQBQo3elmwiI%3d]
*1 bouclier USB vers UART pour mini Arduino [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Digilent/410-212?qs=sGAEpiMZZMsF1ODjcwEocFxZWH6k8YAWBC6KMJ05oOA%3d]
*4 capteurs de température et humidité DHT22 [https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-t-et-d-humidite-dht22-20719.htm]
*2 MOSFET [https://fr.rs-online.com/web/p/transistors-mosfet/5431184/]
*1 batterie [https://fr.rs-online.com/web/p/batteries-externes/7757508/?searchTerm=pb+A5200&relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E4C446573635461786F6E6F6D794272616E645365617263685465726D325F74656D70266C753D6672266D6D3D6D617463687061727469616C6D617826706D3D5E5B5C707B4C7D5C707B4E647D3F5C707B5A737D2D2C2F255C2E5D2B2426706F3D31313326736E3D592673743D4B4559574F52445F4D554C54495F414C5048415F414E445F4D554C54495F414C5048415F4E554D455249432673633D592677633D4E4F4E45267573743D7062204135323030267374613D706220413532303026]
*1 film de tranfert thermique [https://fr.rs-online.com/web/p/tampons-decart-thermiques/5075605/] Référence SILPAD400AC
*1 Bobine fil résisitif [https://fr.rs-online.com/web/p/cable-industriel-multiconducteur/7496344/]
*1 paire de chaussure de sécurité (utilisation de nos chaussure)
*1 plaque de caoutchouc antidérapant antivibration [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/dalle-antiderapante-noir-gpi-e128988] (achetez, remboursement par la suite)
*1 Rouleau de scratch [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/ruban-adhesif-mini-ruban-scratch-auto-agrippant-scratch-grip-l-2000-x-l-10-mm-e1400146133] (achetez, remboursement par la suite)

==Liste des tâches à effectuer==

- Code de l'Arduino Pro Mini
*Doit convertir la trame binaire des DHT 22 en une température
*Doit comparer cette température à un seuil.
*Si la température est inférieure au seuil, on active la sortie de l'Arduino pour commander le MOSFET

- Choisir la manière de chauffage
Deux choix s'offrent à nous pour l'instant
* Chauffer via un film de la forme de la semelle sur lequel on colle un fil résistif
* Utiliser des LED Infrarouge pour chauffer qu'on mettrait en série avec une résistance pour commander le courant entrant

- En fonction de la manière de chauffage
Choisir la batterie adéquat (courant et tension)

- Choisir le MOSFET


- Tester la chaleur émise par le fil résistif en fonction de la tension d'alimentation et du courant de sortie max.


- Etudier le montage Arduino - PWM - MOSFET 

- Tester l'efficacité du film de transfert thermique.

- Faire le schéma PCB de notre montage pour y souder en CMS le MOSFET.

- Etudier la partie mécanique du projet : découpage laser de la semelle, collage des deux demi-semelles, installation des capteurs de température et création du boitier de la batterie et de l'Arduino.

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable"
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Heures S11 !! Heures vacances !! Heures Après vacances !!Total
|-
| Analyse du projet
| 4
| 4
| 0
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 20
| 10
| 74
|}

==Semaine 1==

[[Fichier:Projet16 schema.JPG|800px|thumb|center]]

Les premières idées que nous avions, et que nous avons pu rapidement éliminer ou remplacer étaient : 
- Contrôler la chaleur avec une tension variable car l'Arduino peut uniquement sortir une seule tension. 
- Utiliser un JFET comme interrupteur contrôlé. En effet, il est préférable de commander l'interrupteur en tension plutôt qu'en courant donc d'utiliser un MOSFET. 
- Utiliser des résistances de puissance en série pour chauffer la semelle. Nous avons deux autres solutions plus optimales. La première consiste à utiliser un fil résistif chauffant sur un film thermique et la deuxième à utiliser des LED Infrarouges sur un film de transfert thermique également. 

==Semaine 2==

Nous avons pu chercher plus précisément les références des produits recherchés, trouver le lien de l'Arduino mini pro, de son bouclier USB vers UART pour pouvoir le programmer.
Nous avons également décidé de changer d'interrupteur. En effet, nous avions décidé d'utiliser un JFET (commandé en courant). Il sera plus simple d'utiliser un MOSFET (commandé en tension) à la sortie de l'Arduino car on peut directement contrôler la tension de sortie de l'Arduino.

MOSFET :

Nous avions besoin d'un MOSFET qui avait un courant de drain maximum assez élevé, de l'ordre de quelques ampères. Il faut que l'interrupteur se ferme quand on a une tension de grille de 5V (tension à la sortie de l'Arduino qui correspond à sa tension d'alimentation). Nous avons également décidé d'utiliser la technologie CMS pour que notre composant soit le plus discret possible. Nous avons donc pu définir la référence de ce MOSFET.

==Semaine 3 et 4==

C'est à cette séance que nous avons pu finaliser la commande de tous nos composants.
Nous avons décidé d'utiliser une batterie rechargeable USB de tension de sortie 5V, avec une capacité de 5000 mAh. Son courant de sortie max étant 2,1 A.

Nous avons également décidé de changer notre capteur de température. En effet, nous avions choisis d'utiliser des DHT11, cependant, ils ne sont pas précis pour des températures négatives. Nous avons donc décidé d'utiliser plutôt des DHT22, qui sont certes plus volumineux, mais plus précis et efficaces dans les températures négatives, qui seront nos températures d'utilisation.

Nous avons récupéré une bobine de fil résistif avec un courant max de 4,1 A et une résistivité de 0,45 Ohm/m.

Pendant cette séance, nous avons récupéré une Arduino Mini Pro, un bouclier USB et un DHT22 ce qui nous a permis de pouvoir commencer et achever notre programme Arduino.

Notre programme doit analyser la trame envoyée par les DHT22 pour en déduire la température extérieure. Puis comparer cette température à un seuil. C'est en dessous de ce seuil que l'on chauffera la semelle. On veut donc activer un MOSFET avec une tension comprise entre 3V et 5,5V. Il faudra donc que nous alimentions notre Arduino dans cette plage de tension.
Donc lorsque l'on compare cette température, on active une sortie de l'Arduino.

Voici le code terminé :



#include "DHT.h" // Librairie des capteurs DHT
#include "DHT_U.h"
#define DHTPIN1 3 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT1
#define DHTPIN2 2 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT2
#define PIN_SORTIE 13 // Choisir le pin de sortie
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
#define SEUIL 25

DHT dht1(DHTPIN1, DHTTYPE);
DHT dht2(DHTPIN2, DHTTYPE);
void setup()
{
pinMode(PIN_SORTIE, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
dht1.begin();
dht2.begin();
}

void loop()
{
// Délai de 2 secondes entre chaque mesure. La lecture prend 250 millisecondes
delay(2000);

// Lecture de la température du premier capteur en Celcius
float t1 = dht1.readTemperature();

// Lecture de la température du deuxième capteur en Celcius
float t2 = dht2.readTemperature();

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t1))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t2))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

float t=(t1+t2)/2;

if(t < SEUIL)
{
Serial.print("Température Basse, on chauffe !\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, HIGH);
}
else
{
Serial.print("Température haute, on chauffe pas!\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, LOW);
}
}


Nous avons pu tester notre programme avec 1 DHT22 et un multimètre, effectivement, on a une sortie à 3,3V lorsque le seuil est dépassé. Ici, il s'agit de 3,3V car nous avons alimenté en USB. Dans notre cas, nous alimenteront l'Arduino grâce à la batterie de 5V et nous aurons 5V en sortie.

==Semaine 5==

Nous avons pu étudier le fonctionnement PWM. Il s'agit simplement de découper la tension qui commande le MOSFET avec un rapport cyclique choisi pour pouvoir commander la valeur moyenne et ainsi chauffer avec des intensité différentes.Sans le PWM, nous pouvines uniquement chauffer à pleine puissance ou ne pas chauffer du tout. Grâce à ça, nous pouvons définir plusieurs seuils pour différentes intensités de chauffe.

Pour utiliser ce PWM, il faut utiliser le pin 3, 5, 6, 9, 10 ou 11 en sortie pour commander le MOSFET (les autres PIN ne peuvent pas être configurées en PWM) et utiliser la commande :
analogWrite(PIN_SORTIE, RapportCyclique);
C'est ce rapport cyclique qui déterminera l'intensité de chauffage, il est compris entre 0 et 255. Le rapport cyclique est proportionnel à la valeur moyenne de la tension.

La fin du notre programme change et devient :

if(t < SEUIL1)
{
Serial.print("\nTempérature Basse : on chauffe !\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 250);
}
else if(t > SEUIL1 && t < SEUIL2)
{
Serial.print("\nTempérature moyenne : on chauffe un peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 127);
}
else
{
Serial.print("\nTempérature haute : on chauffe très peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 40);
}

}
[[Fichier:PWM_2.jpg|450px|thumb|left]]
[[Fichier:PWM_1.jpg|460px|thumb|right]]

 

'''Deuxième partie de la séance'''

Nous sommes allés en C205 pour tester le chauffage de notre fil chauffant. On a utilisé une alimentation qui varie sa tension en fonction du courant demandé. Nous avons fixé le courant à 2,1 A (courant max de sortie de notre batterie). Nous avons pu observer un échauffement du fil. En absence de thermomètre précis, nous n'avons pas pu étalonner notre fil mais il y a bel et bien un échauffement.

==Semaine 6==

Arrivée de la commande Gotronic et Mouser. Nous avons pu récupérer nos DHT22 ainsi que nos 2 Arduinos pro mini.
Nous avons pu tester le bon fonctionnement de notre programme Arduino avec 2 DHT22, chose que nous ne pouvions pas faire avant. Sans trop de surprise, cela fonctionne parfaitement. Aucune raison que cela fonctionne avec 1 DHT et pas avec 2.

Nous avons également récupéré un thermomètre infrarouge. Nous avons pu etalonner notre fil résistif.
En voici sa courbe d'étalonnage à Tambiante=22°C

[[Fichier:Capture_Etalonnage.JPG|800px|thumb|center]]

La partie intéressante de la courbe est celle qui va jusque 2,1A, le courant max de sortie de notre batterie.
A une température ambiante de 22°C, on a pu atteindre 46°C à 2,1A. Cependant, on utilisera nos semelles exclusivement en cas de température négative. Nous devons donc effectuer ces mêmes mesures dans un endroit ou la température ambiante se rapproche de -5°C. Un congélateur serait idéal.

Pendant cette séance, nous avons pu également commencer le dessin de notre plaque PCB, qui contiendra la carte Arduino, 2 résistances, le MOSFET. Nous avons travaillé sur Altium et avons commencé les recherches sur la footprint de notre Arduino Pro Mini.

==Semaine 7==

Durant la séance 7, nous avons commencé la partie pratique. Nous avons dans un premier temps fait les soudures sur l'Arduino.
Dans un second temps nous avons commencé la création de notre circuit électronique sur Altium.
La principale difficulté a été de créer nos composant qui n'étaient pas dans la bibliothèque et plus particulièrement l'Arduino Pro mini.

==Semaine 8==

Cette semaine, nous avons avancé sur la conception de la carte PCB sur Altium. Création des fooprint de notre Arduino pro mini et de notre Mosfet.

Pour la création de la footprint de l'Arduino, nous avons créé 12 trous espacés de 2,54mm. Les trous ont un diamètre de 0,762MM. Voici la footprint crée :

[[Fichier:Arduino_footprint.JPG|400px|thumb|center]]

Voici le schema Altium de notre Arduino

[[Fichier:Arduino_schema.JPG|400px|thumb|center]]

Pour créer la footprint du Mosfet, nous avons utilisé la procédure D-Pak. Pour cela, nous avons eu besoin de la datasheet et principalement de cette partie de la datasheet :

[[Fichier:D_Pak.JPG|400px|thumb|center]]

La procédure va nous demander de lui indiquer les dimensions de notre MOSFET. La footprint sera ensuite crée automatiquement.

En discuttant de notre problème au niveau de la batterie, Thierry nous a fait remarqué qu'il était possible que la batterie ne délivre pas forcément 2,1A max. Nous avons donc fait des tests pour vérifier cela. Après quelques test, nous avons pu determiner que la batterie peut délivrer 2,15A max.

==Semaine 9==

Nous avons rencontré un problème durant cette séance. En voulant tester notre fil rrésistif dans un congélateur à -5°C, nous nous sommes rendu compte que la résistivité de notre fil étatit trop faible. En effet, la tension de sortie est imposée par la batterie : 5V, et le courant de sortie maximu est de 2,1A. Nous sommes donc obligé de mettre un charge en sortie de minimum 2,38 Ohms. Cependant, la résistivité de notre fil est de 0,624 Ohms/m. Cela signifie que nous devont mettre 3,8m de fil dans notre semelle, ce qui représente un trop grande longueur. Nous avons donc 2 solutions pour palier à ce problème : diminuer la tension de sortie ou augmenter la charge en sortie avec des résistance de puissance.
La solution des résistance n'est pas optimale car la chaleur sera concentrée sur cette résistance. Nous avons donc penser à diminuer la tension moyenne de sortie grâce à un convertisseur Buck. Nous avons passé du temps à étudier cette idée. Puis nous avons simplifié ce probème en testant directement la résistivité réelle du fil. Il s'avère que la résistivité réelle est supérieure à la résistivité théorique. Cette résistivité est également sensible à la variation de température.
Après plusieurs test, nous avons pu trouver un longueur raisonnable qui permet d'utiliser notre fil sans convertisseur Buck ni résistance de puissance.

==Semaine 10 et 11==

Ces semaines, nous avons réalisé le routage de notre carte et nous l'avons envoyé en production.

[[Fichier:PCBmairoux.JPG|900px|thumb|center]]

Une fois cette carte imprimé, nous avons donc soudé tous les composants dessus.
Il n'y a pas eu de difficulté majeure dans cette étape.

Pendant les soudures, nous avons également réalisé sur Onshape la modélisation du boitier qui comportera la batterie et le circuit électronique. Nous avons donc laissé la place pour y faaire passer les bandes scratch ainsi que les fils.
Cette boite comportera un couvercle qui servira à pouvoir enlever la batterie afin de la charger.
Dans les mesures du boitier nous avons pris en compte une epaisseur supplémentaire afin, de laisser la place pour une protection isotherme afin de garder la chaleur dégagé par la batterie car la boitier sera exposée à des conditions qui ne lui sont pas favorables (températures négatives).

[[Fichier:boitierP16.png|900px|thumb|center]]

Voici donc la carte finie :

[[Fichier:carte_recto.jpg|900px|thumb|center]]

[[Fichier:carte_verso.jpg|900px|thumb|center]]

On peut remarquer que les trous laissés afin de mettre les fils utilisés pour le capteur et le fil resistif étaientt trop petit. Nous avons donc du utiliser une autre méthode afin de rendre les connexions possible.

==Semaine 12==

Maintenant que toutes les soudures sont correctement faites, nous avons commencé les tests de régulation :

La première étape consistait d'abord à vérifier si la lecture des capteurs était correcte.

Comme vous pouvez le voir ci-dessous, nous avons défini trois niveaux de chauffe : "On chauffe" , "On chauffe un peu" et "on chauffe très peu".

[[Fichier:chauffe.png]]

[[Fichier:chauffe_un_peu.png]]

[[Fichier:chauffe_tres_peu.png]]

Nous avons testé ce programme dans les mêmes conditions de température. Nous avons donc changé les paliers de température afin de voir si les informations envoyées étaient les bonnes.
Pour chaque valeur de température, nous avons défini une sortie PWM différente afin de réguler le chauffage.

Pour les différents niveaux de chauffe, nous avons des valeurs moyennes en sortie différentes mais les valeurs max restent de 3.3V afin d'activer le MOSFET et laisser passer le courant.

Une fois cette étape finie, nous avons donc voulu vérifier la tension aux bornes de la résistance afin de connaitre le courant (ajouter un ampèremètre rajoutait de l'impédance au circuit (pinces crocos) ce qui faussait les résultats).

Malheureusement, nous n'obtenons aucune tension aux bornes de la résistance.

Nous nous posons alors plusieurs questions :

Probleme de routage : -nous vérifions si toutes les bornes du MOSFET sont bien connectées et qu'il n'y a pas eu d’inversion : Aucun problème a ce niveau la.

-tensions à l'entrée assez elevée afin d'activer le MOSFET : Nous décidons de faire des tests sur une plaque d'essais avec un MOSFET possédant les mêmes caractéristiques que celui sur que nous utilisons sur notre circuit final.
Avec une alimentation sur la grille de 3.3V et notre batterie en alimentation du Drain : une fois encore nous n'avons aucune tension aux bornes de la résistance.
Nous décidons d'augmenter la tension à la grille et apercevons que la résistance se met à chauffer.

Le problème venait donc de la tension de sortie de l'Arduino qui était trop faible pour activer le MOSFET.

Nous retournons sur la datasheet de notre mosfet afin de voir les caractéristiques et nous avons constaté deux choses :
-Ce qui nous a induit en erreur au départ est que l'information "tension de seuil maximale" est la tension maximale à laquelle le MOSFET va se mettre à conduire le courant entre le drain et la source et non la tension maximale que la grille peut supporter. Cette information nous la trouvons a la ligne "tension grille source maximum"

[[Fichier:datasheet_mosfet.png]]

De plus la courbe ci dessous nous a permis de savoir jusque quelle tension nous devons alimenter la grille afin de laisser passer un maximum de 2 ampères entre le drain et la source.

[[Fichier:courbe_mosfet.png]]

Nous pouvons voir que pour une tension Vds de 50V il faut une commande de 6.5V afin d'obtenir au minimum 2A.

De plus à 25°C et pour Vds à 5v il faut au minimum Vgs à 6.5V afin d'obtenir 2A.
Enfin nous pouvons aussi voir pour des température plus basse que 20 degrés, nous aurons une conductions plus faible.

Avec ces informations, nous pensons que si l'on prend une tension maximale de commande à 9V nous pourrons obtenir la gamme de courant nécessaire aux différents modes de chauffage.

Il faut donc maintenant, trouver la solution afin d'obtenir 9V a l'entrée.
Le moyen le plus simple est de mettre un circuit AOP non inverseur afin d'obtenir nos 9V en commande.
le problème de cette solutions est qu'il faut une alimentation de 9V minimum pour l'aop.
Afin de répondre à ce problème nous avons décidé d'ajouter une pile rechargeable de 9V.

Nous savons que le maximum en sortie de l'arduino est de 3.3V et que nous voulons autour de 9v en sortie. Il fallait donc un gain de 2.7.
Or pour un montage non inverseur, nous avons G=1+R1/R2 donc nous avons pris R1=1.8k et R2=1k afin d'obtenir une sortie proche de la tension d'alimentation.

Une fois la théorie appliquée à notre projet, nous avons voulu tester le circuit afin de déterminer si nos besoin étaient respectés.

Nous avons choisi l'AOP LM358N car il peut être alimenté en simple alimentation de +9V.

Une fois le circuit fait, si nous mettons en entrée 3.3V et un alimentation de 9V nous obtenons ne sortie 7.5V.
Cette valeur est un peu inférieure à la théorie mais reste cependant suffisante pour obtenir nos 2A dans la résistance (fil chauffant).

Nous ajoutons donc au circuit, notre MOSFET (IRF530N) avec des caractéristiques identiques à celui que l'on va utiliser au final.

Nous avons donc relevé, pour différentes valeurs de tension à l'entrée du mosfet, la tension aux bornes de la résitance afin de connaitre le courant qui passe et voir si la régulation a bien lieue.

[[Fichier:tableau_regu.png]]

Dans le tableau ci dessus, nous pouvons donc voir que la tension de commande a un influence directe sur le courant qui passe dans la résistance. Cependant, nous obtenons un courant plus faible que voulu pour une tension de 3.3V à l'entrée de l'aop. Cela est dû au fait que notre MOSFET possède des caractéristiques un peu différentes donc le valeur ne sont pas totalement exactes.
Cependant, les résultats obtenus sont proche de ceux voulus.

Enfin nous avons obtenu les mêmes résultats lorsque nous commandons la tensions grâce à l'arduino.

Nous décidons donc de faire une nouvelle carte afin de pouvoir obtenir le système final.

[[Fichier:Circuitfini.JPG]]

[[Fichier:Circuitfinipcb.JPG]]

Les prochaines étapes du projet vont consister à souder la carte, imprimer le boitier, tester le film thermique et enfin tout assembler et créer l'ensemble circuit semelle.

==Semaine Après vacances==

Au retour des vacances, nous avons pu nous remettre sur les soudures de la carte.
Cette partie n'a pas présenté de soucis réel.

Durant ce temps de soudure nous avons réfléchis à un système qui montrerai bien que le fil se met a chauffé lors de la détection de froid.
Nous avons donc penser à une caméra thermique qui nous permettrai de montrer un échauffement du fil lors de l'exposition du système au froid.

Nous avons donc cherché une caméra qui pourrait être présente a polytech afin de filmer mais vous avons été réorienté vers l'utilisation de la caméra Infrarouge présente sur la Kinect.
En effet celle ci utilise cette technologie afin de reconnaitre les personnes qui se trouvent devant.

Après quelque recherches nous avons trouvé qu'il était possible d'utiliser uniquement la caméra infrarouge en modifiant le code utilisé pour l'utilisation de la caméra.
Nous avons donc téléchargé les IDE nécessaires a l'élaboration des modifications de code.
Une fois les logiciels installé, nous avons trouvé des exemples de code qui sont directement implanté dans la caméra. Cependant lorsque nous lancions le programme, le pilote de la caméra se désinstallé et n'était plus retrouvé par la machine.

Cette partie du projet étant supplémentaire, nous avons décidé de la remettre a plus tard afin de se concentrer sur les tests de notre carte.

Maintenant que tous les composant sont soudé, nous pouvons réaliser les tests de notre carte :

Tout d'abord nous vérifions si les températures des capteurs sont bien récupérés par le programme qui adapte sa tensions de sortie en fonctions de la température ressenti.
(les résultats sont les mêmes que nous avons obtenu lors du premier essai )

Ensuite nous nous assurons le bon fonctionnement du circuit amplificateur non inverseur :
Nous obtenons bien les mêmes caractéristique que sur la plaque d'essai :

En entrée nous avons une tension maximum de 3,3V et en sortie nous obtenons une tension de 8,2V.
Le gain théorique était de 2,7 (tension maximum en sortie théorique était donc de 8,91). Cependant la valeur obtenu est suffisante afin de laisser suffisamment de courant entre le drain et la source ( d'après la datasheet, nous pouvons laisser passer près de 10A).

Nous commençons donc la vérification du passage de courant entre le drain et la source en regardant si nous avons un échauffement.
Malheureusement, nous ressentons un échauffement très faible et non significative.
Nous regardons donc de plus près le système afin de trouvé d'ou vient le problème :
-Nous observons dans un premier temps que le Mosfet chauffe très rapidement (jusqu'a décollé la soudure) ce qui peut limiter le courant Drain Source (sur la datasheet la température est un facteur important a prendre en compte afin de connaître le courant max traversant le composant)
-Dans un second temps nous observons aussi une chute de tension important entre le drain et la source. (théoriquement celui ci doit être proche de 0). Encore une fois, cela vient peut être de son échauffement.
La tension entre le drain et la masse, nous avons 5V et au borne de la résistance nous retrouvons uniquement 1,8V.

Afin de résoudre le problème de l'emballement thermique, nous décidons d'y souder un radiateur (plaque de métal qui servira de dissipateur thermique ).

Après cette ajout, nous avons testé de nouveau afin de voir si, l'emballement thermique était géré et si la tension aux bornes de la résistance était plus grand et donc que le courant était plus important.
Nous observons bien que le Mosfet chauffe beaucoup moins grâce a son radiateur mais cependant nous observons encore 2V aux bornes de la résistance.

Nous décidons donc a ce moment de changer de mosfet(IRF530) afin de voir si, l'emballement thermique précédent n'aurait pas abimé le composant.

Après avoir changé de composant, nous réalisons dans un premier temps, les tests sur une plaque d'essai. Nous observons alors une petite amélioration mais rien de significatif.
Nous avons donc étudier de plus près le application de l'IRF530 afin de voir comment il est utilisé.
Nous avons donc trouvé qu'un résistance de 12 Ohms en commande était suffisante et idéal. Le changement fut important et nous n'observions aucun emballement thermique.

Nous avons donc décidé de changer définitivement sur notre circuit le mosfet.
Avant les premier tests, nous avons changé la pile d'alimentation de l'AOP et celle ci délivre 9,2V.

Avec tous ses changement, nous observons une tension au borne de la résistance chauffante une tension de 5V et un courant de 1,8A.

[[Fichier:2ampere.jpg]]

Le système devient donc fonctionnel !

Nous décidons après ce test de tout assemblé pour tester réellement la semelle en conditions réelle

[[Fichier:assemblagesemelle.jpg]]

Une fois la semelle montée, nous la mettons dans un congélateur à -10 degrés pendant près de 10 min et attendons le résultat.
En sortant la semelle, nous avons senti une semelle tiède ce qui nous laisse pensé que la commande de la température fonctionne correctement et que le caoutchouc se réchauffe au contact du fil mais surtout du film thermique qui permet une meilleure propagation de la chaleur.

=Documents Rendus=

Fichier:Assemblagesemelle.jpg

2018-05-15T21:39:58Z

Groux :

2018-04-26T16:24:52Z

Groux :

Fichier:Circuitfini.JPG

2018-04-26T16:24:09Z

Groux :

Fichier:Tableau regu.png

2018-04-26T16:12:29Z

Groux :

IMA4 2017/2018 P16

2018-04-26T16:05:39Z

Groux : /* Semaine 12 */

__TOC__
 

= SOUS-CHAUSSURE CHAUFFANTE POUR DOCKER =

=Présentation générale=
==Description==

Sur les ports, les conditions de travails peuvent être parfois rudes. En hiver, les températures peuvent vite devenir négatives et il est impératif pour les entreprises de sécuriser leurs ouvriers. Les glissades ou autres chutes sont régulières, et elles peuvent s’avérer très dangereuses. Les ouvriers étant obligés de travailler avec des chaussures de sécurité, certaines entreprises ont décidé de rendre obligatoire le port de sous-chaussures en caoutchouc (matériau avec un pouvoir antidérapant bien connu) lorsque les températures sont trop basses. Néanmoins, la capacité antidérapante du caoutchouc diminue énormément quand cette sous chaussure se refroidit.

Nous allons donc nous pencher sur la conception et la réalisation d’une paire de sous-chaussures chauffantes, qui aura pour but de maintenir le caoutchouc à sa température optimale et ainsi éviter les chutes.

==Objectifs==

Le principal objectif de cette sous-chaussure est son action antidérapante. Notre sous-chaussure devra aussi remplir plusieurs critères importants :
* Facilité pour mettre et enlever les sous-chaussures.
* Légèreté du produit ainsi que de la batterie.
* Stabilité parfaite pour l'utilisateur (sous-chaussure inulite si elle accroche au sol mais que la chaussure s'accroche mal à la sous-chaussure).
* Imperméabilité du produit (surtout de la batterie).
* Épaisseur minimum de la semelle (Un chaussure de sécurité a déjà une semelle très large en général, il s'agit de ne pas sur-élever encore plus l'utilisateur).
* Temps de recharge adéquat. Si la batterie dure une demi journée, il faut qu'elle soit rechargeable sur le temps de pause du midi. Si elle dure une journée complète de travail, il faut qu'elle soit rechargeable en une nuit.
* Adaptabilité avec tout type de chaussures de sécurité.

=Analyse du projet=

==Positionnement par rapport à l'existant==

Ce qui se fait déjà :
Sur le marché, il existe des centaines de types de « semelles chauffantes ». Cependant, elles ont quasiment toutes pour but de réchauffer le pied de l’utilisateur et non la semelle. Ce sont des objets de confort qui n’ont aucun impact sur la sécurité de l’utilisateur.

Il existe également de nombreuses formes de « sur-chaussure de sécurité ». Ce type de produit se met au-dessus d’une chaussure normale. Ce type de produit est utilisé pour des personnes extérieures qui viennent intervenir ou visiter, et qui sont obligées de porter des chaussures de sécurité.

==Analyse des concurrents==

Notre premier concurrent serait la semelle chauffante à placer à l'intérieur de la chaussure, qui sert à garder le pied de l'utilisateur à la bonne température. Il existe des centaines de marques et de types de semelles chauffantes pour tous types de prix allant de 10 à 200 euros. Cependant, ce concurrent ne résout pas du tout le problème d'adhérence qui est notre problématique principale.

En effet, un véritable concurrent doit résoudre les mêmes problématiques par n'importe quel autre moyen.
Donc nous pouvons considérer les entreprises qui installent des sols antidérapants comme des concurrents.

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==

Jean-Yves travaille sur la plateforme multimodale de Dourges depuis maintenant 17 ans. Son job consiste à assurer la bonne coordination et le déchargement des porte-conteneurs. Il passe beaucoup de temps dehors. Il y a 4 ans, il a eu une urgence sur un des ponts de la plateforme. Dans la précipitation, il a glissé sur une plaque métallique gelée. 2 mois d’arrêt de travail s’en sont suivi à cause d’une hanche cassée.
Après étude, l’entreprise s’est retrouvée confrontée à un problème qu’elle ne savait pas palier. En effet, la loi oblige les ouvriers à travailler avec des chaussures de sécurité, un casque, des gants… Cependant, l’hiver, quand la température chute, le caoutchouc antidérapant des chaussures de Jean-Yves durcit et perd son effet antidérapant.
Les responsables de la plateforme multimodale ont donc décidé d'investir pour concevoir une sous-chaussure chauffante.
Maintenant, Jean-Yves enfile ses sous-chaussures antidérapantes tous les matins. Il lui suffit de récupérer les deux batteries qui ont chargé la nuit, de les accrocher à ses mollets, de les brancher, et c’est parti pour la journée. Ses chaussures accrochent beaucoup mieux à tout type de surface et en plus, les résidus thermiques chauffent ses pieds. Il s’agit donc également d’un produit de confort. Le port de ces sous-chaussure est maintenant obligatoire lorsque la température est négative. Chaque soir, en les enlevant, il lui suffit de retirer la batterie de sa pochette en bas du mollet, de la poser sur son chargeur afin qu’elle charge toute la nuit.

==Réponse à la question difficile==
Pour notre projet, la plus grosse problématique est clairement la batterie. Quelle type de batterie utiliser, quelles dimensions et quel poids possible ? Ou positionner cette batterie pour qu'elle gène le moins possible l'utilisateur.
Il faut également que la batterie soit bien mise à l'écart du froid et de l'humidité, pour des questions de sécurité évidentes.

Pour répondre à cette problématique, nous avons décidé de fixer la batterie sur le bas des mollets de l'utilisateur à l'aide d'une sangle et d'un scratch. En effet, il serait difficile de placer la batterie directement dans la sous-chaussure car nous allons essayer de minimiser l'épaisseur de celle-ci. De plus, il pourrait être plus dangereux de placer la batterie sur un coté de la chaussure car en cas de choc, la batterie pourrait être endommagée.

=Préparation du projet=

==Choix techniques : matériel et logiciel==

*2 Arduino Pro Mini [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2377?qs=sGAEpiMZZMsMyYRRhGMFNrePrikk4IpJQBQo3elmwiI%3d]
*1 bouclier USB vers UART pour mini Arduino [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Digilent/410-212?qs=sGAEpiMZZMsF1ODjcwEocFxZWH6k8YAWBC6KMJ05oOA%3d]
*4 capteurs de température et humidité DHT22 [https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-t-et-d-humidite-dht22-20719.htm]
*2 MOSFET [https://fr.rs-online.com/web/p/transistors-mosfet/5431184/]
*1 batterie [https://fr.rs-online.com/web/p/batteries-externes/7757508/?searchTerm=pb+A5200&relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E4C446573635461786F6E6F6D794272616E645365617263685465726D325F74656D70266C753D6672266D6D3D6D617463687061727469616C6D617826706D3D5E5B5C707B4C7D5C707B4E647D3F5C707B5A737D2D2C2F255C2E5D2B2426706F3D31313326736E3D592673743D4B4559574F52445F4D554C54495F414C5048415F414E445F4D554C54495F414C5048415F4E554D455249432673633D592677633D4E4F4E45267573743D7062204135323030267374613D706220413532303026]
*1 film de tranfert thermique [https://fr.rs-online.com/web/p/tampons-decart-thermiques/5075605/] Référence SILPAD400AC
*1 Bobine fil résisitif [https://fr.rs-online.com/web/p/cable-industriel-multiconducteur/7496344/]
*1 paire de chaussure de sécurité (utilisation de nos chaussure)
*1 plaque de caoutchouc antidérapant antivibration [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/dalle-antiderapante-noir-gpi-e128988] (achetez, remboursement par la suite)
*1 Rouleau de scratch [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/ruban-adhesif-mini-ruban-scratch-auto-agrippant-scratch-grip-l-2000-x-l-10-mm-e1400146133] (achetez, remboursement par la suite)

==Liste des tâches à effectuer==

- Code de l'Arduino Pro Mini
*Doit convertir la trame binaire des DHT 22 en une température
*Doit comparer cette température à un seuil.
*Si la température est inférieure au seuil, on active la sortie de l'Arduino pour commander le MOSFET

- Choisir la manière de chauffage
Deux choix s'offrent à nous pour l'instant
* Chauffer via un film de la forme de la semelle sur lequel on colle un fil résistif
* Utiliser des LED Infrarouge pour chauffer qu'on mettrait en série avec une résistance pour commander le courant entrant

- En fonction de la manière de chauffage
Choisir la batterie adéquat (courant et tension)

- Choisir le MOSFET


- Tester la chaleur émise par le fil résistif en fonction de la tension d'alimentation et du courant de sortie max.


- Etudier le montage Arduino - PWM - MOSFET 

- Tester l'efficacité du film de transfert thermique.

- Faire le schéma PCB de notre montage pour y souder en CMS le MOSFET.

- Etudier la partie mécanique du projet : découpage laser de la semelle, collage des deux demi-semelles, installation des capteurs de température et création du boitier de la batterie et de l'Arduino.

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable"
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Total
|-
| Analyse du projet
| 4
| 4
| 0
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 40
|}

==Semaine 1==

[[Fichier:Projet16 schema.JPG|800px|thumb|center]]

Les premières idées que nous avions, et que nous avons pu rapidement éliminer ou remplacer étaient : 
- Contrôler la chaleur avec une tension variable car l'Arduino peut uniquement sortir une seule tension. 
- Utiliser un JFET comme interrupteur contrôlé. En effet, il est préférable de commander l'interrupteur en tension plutôt qu'en courant donc d'utiliser un MOSFET. 
- Utiliser des résistances de puissance en série pour chauffer la semelle. Nous avons deux autres solutions plus optimales. La première consiste à utiliser un fil résistif chauffant sur un film thermique et la deuxième à utiliser des LED Infrarouges sur un film de transfert thermique également. 

==Semaine 2==

Nous avons pu chercher plus précisément les références des produits recherchés, trouver le lien de l'Arduino mini pro, de son bouclier USB vers UART pour pouvoir le programmer.
Nous avons également décidé de changer d'interrupteur. En effet, nous avions décidé d'utiliser un JFET (commandé en courant). Il sera plus simple d'utiliser un MOSFET (commandé en tension) à la sortie de l'Arduino car on peut directement contrôler la tension de sortie de l'Arduino.

MOSFET :

Nous avions besoin d'un MOSFET qui avait un courant de drain maximum assez élevé, de l'ordre de quelques ampères. Il faut que l'interrupteur se ferme quand on a une tension de grille de 5V (tension à la sortie de l'Arduino qui correspond à sa tension d'alimentation). Nous avons également décidé d'utiliser la technologie CMS pour que notre composant soit le plus discret possible. Nous avons donc pu définir la référence de ce MOSFET.

==Semaine 3 et 4==

C'est à cette séance que nous avons pu finaliser la commande de tous nos composants.
Nous avons décidé d'utiliser une batterie rechargeable USB de tension de sortie 5V, avec une capacité de 5000 mAh. Son courant de sortie max étant 2,1 A.

Nous avons également décidé de changer notre capteur de température. En effet, nous avions choisis d'utiliser des DHT11, cependant, ils ne sont pas précis pour des températures négatives. Nous avons donc décidé d'utiliser plutôt des DHT22, qui sont certes plus volumineux, mais plus précis et efficaces dans les températures négatives, qui seront nos températures d'utilisation.

Nous avons récupéré une bobine de fil résistif avec un courant max de 4,1 A et une résistivité de 0,45 Ohm/m.

Pendant cette séance, nous avons récupéré une Arduino Mini Pro, un bouclier USB et un DHT22 ce qui nous a permis de pouvoir commencer et achever notre programme Arduino.

Notre programme doit analyser la trame envoyée par les DHT22 pour en déduire la température extérieure. Puis comparer cette température à un seuil. C'est en dessous de ce seuil que l'on chauffera la semelle. On veut donc activer un MOSFET avec une tension comprise entre 3V et 5,5V. Il faudra donc que nous alimentions notre Arduino dans cette plage de tension.
Donc lorsque l'on compare cette température, on active une sortie de l'Arduino.

Voici le code terminé :



#include "DHT.h" // Librairie des capteurs DHT
#include "DHT_U.h"
#define DHTPIN1 3 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT1
#define DHTPIN2 2 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT2
#define PIN_SORTIE 13 // Choisir le pin de sortie
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
#define SEUIL 25

DHT dht1(DHTPIN1, DHTTYPE);
DHT dht2(DHTPIN2, DHTTYPE);
void setup()
{
pinMode(PIN_SORTIE, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
dht1.begin();
dht2.begin();
}

void loop()
{
// Délai de 2 secondes entre chaque mesure. La lecture prend 250 millisecondes
delay(2000);

// Lecture de la température du premier capteur en Celcius
float t1 = dht1.readTemperature();

// Lecture de la température du deuxième capteur en Celcius
float t2 = dht2.readTemperature();

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t1))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t2))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

float t=(t1+t2)/2;

if(t < SEUIL)
{
Serial.print("Température Basse, on chauffe !\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, HIGH);
}
else
{
Serial.print("Température haute, on chauffe pas!\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, LOW);
}
}


Nous avons pu tester notre programme avec 1 DHT22 et un multimètre, effectivement, on a une sortie à 3,3V lorsque le seuil est dépassé. Ici, il s'agit de 3,3V car nous avons alimenté en USB. Dans notre cas, nous alimenteront l'Arduino grâce à la batterie de 5V et nous aurons 5V en sortie.

==Semaine 5==

Nous avons pu étudier le fonctionnement PWM. Il s'agit simplement de découper la tension qui commande le MOSFET avec un rapport cyclique choisi pour pouvoir commander la valeur moyenne et ainsi chauffer avec des intensité différentes.Sans le PWM, nous pouvines uniquement chauffer à pleine puissance ou ne pas chauffer du tout. Grâce à ça, nous pouvons définir plusieurs seuils pour différentes intensités de chauffe.

Pour utiliser ce PWM, il faut utiliser le pin 3, 5, 6, 9, 10 ou 11 en sortie pour commander le MOSFET (les autres PIN ne peuvent pas être configurées en PWM) et utiliser la commande :
analogWrite(PIN_SORTIE, RapportCyclique);
C'est ce rapport cyclique qui déterminera l'intensité de chauffage, il est compris entre 0 et 255. Le rapport cyclique est proportionnel à la valeur moyenne de la tension.

La fin du notre programme change et devient :

if(t < SEUIL1)
{
Serial.print("\nTempérature Basse : on chauffe !\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 250);
}
else if(t > SEUIL1 && t < SEUIL2)
{
Serial.print("\nTempérature moyenne : on chauffe un peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 127);
}
else
{
Serial.print("\nTempérature haute : on chauffe très peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 40);
}

}
[[Fichier:PWM_2.jpg|450px|thumb|left]]
[[Fichier:PWM_1.jpg|460px|thumb|right]]

 

'''Deuxième partie de la séance'''

Nous sommes allés en C205 pour tester le chauffage de notre fil chauffant. On a utilisé une alimentation qui varie sa tension en fonction du courant demandé. Nous avons fixé le courant à 2,1 A (courant max de sortie de notre batterie). Nous avons pu observer un échauffement du fil. En absence de thermomètre précis, nous n'avons pas pu étalonner notre fil mais il y a bel et bien un échauffement.

==Semaine 6==

Arrivée de la commande Gotronic et Mouser. Nous avons pu récupérer nos DHT22 ainsi que nos 2 Arduinos pro mini.
Nous avons pu tester le bon fonctionnement de notre programme Arduino avec 2 DHT22, chose que nous ne pouvions pas faire avant. Sans trop de surprise, cela fonctionne parfaitement. Aucune raison que cela fonctionne avec 1 DHT et pas avec 2.

Nous avons également récupéré un thermomètre infrarouge. Nous avons pu etalonner notre fil résistif.
En voici sa courbe d'étalonnage à Tambiante=22°C

[[Fichier:Capture_Etalonnage.JPG|800px|thumb|center]]

La partie intéressante de la courbe est celle qui va jusque 2,1A, le courant max de sortie de notre batterie.
A une température ambiante de 22°C, on a pu atteindre 46°C à 2,1A. Cependant, on utilisera nos semelles exclusivement en cas de température négative. Nous devons donc effectuer ces mêmes mesures dans un endroit ou la température ambiante se rapproche de -5°C. Un congélateur serait idéal.

Pendant cette séance, nous avons pu également commencer le dessin de notre plaque PCB, qui contiendra la carte Arduino, 2 résistances, le MOSFET. Nous avons travaillé sur Altium et avons commencé les recherches sur la footprint de notre Arduino Pro Mini.

==Semaine 7==

Durant la séance 7, nous avons commencé la partie pratique. Nous avons dans un premier temps fait les soudures sur l'Arduino.
Dans un second temps nous avons commencé la création de notre circuit électronique sur Altium.
La principale difficulté a été de créer nos composant qui n'étaient pas dans la bibliothèque et plus particulièrement l'Arduino Pro mini.

==Semaine 8==

Cette semaine, nous avons avancé sur la conception de la carte PCB sur Altium. Création des fooprint de notre Arduino pro mini et de notre Mosfet.

Pour la création de la footprint de l'Arduino, nous avons créé 12 trous espacés de 2,54mm. Les trous ont un diamètre de 0,762MM. Voici la footprint crée :

[[Fichier:Arduino_footprint.JPG|400px|thumb|center]]

Voici le schema Altium de notre Arduino

[[Fichier:Arduino_schema.JPG|400px|thumb|center]]

Pour créer la footprint du Mosfet, nous avons utilisé la procédure D-Pak. Pour cela, nous avons eu besoin de la datasheet et principalement de cette partie de la datasheet :

[[Fichier:D_Pak.JPG|400px|thumb|center]]

La procédure va nous demander de lui indiquer les dimensions de notre MOSFET. La footprint sera ensuite crée automatiquement.

En discuttant de notre problème au niveau de la batterie, Thierry nous a fait remarqué qu'il était possible que la batterie ne délivre pas forcément 2,1A max. Nous avons donc fait des tests pour vérifier cela. Après quelques test, nous avons pu determiner que la batterie peut délivrer 2,15A max.

==Semaine 9==

Nous avons rencontré un problème durant cette séance. En voulant tester notre fil rrésistif dans un congélateur à -5°C, nous nous sommes rendu compte que la résistivité de notre fil étatit trop faible. En effet, la tension de sortie est imposée par la batterie : 5V, et le courant de sortie maximu est de 2,1A. Nous sommes donc obligé de mettre un charge en sortie de minimum 2,38 Ohms. Cependant, la résistivité de notre fil est de 0,624 Ohms/m. Cela signifie que nous devont mettre 3,8m de fil dans notre semelle, ce qui représente un trop grande longueur. Nous avons donc 2 solutions pour palier à ce problème : diminuer la tension de sortie ou augmenter la charge en sortie avec des résistance de puissance.
La solution des résistance n'est pas optimale car la chaleur sera concentrée sur cette résistance. Nous avons donc penser à diminuer la tension moyenne de sortie grâce à un convertisseur Buck. Nous avons passé du temps à étudier cette idée. Puis nous avons simplifié ce probème en testant directement la résistivité réelle du fil. Il s'avère que la résistivité réelle est supérieure à la résistivité théorique. Cette résistivité est également sensible à la variation de température.
Après plusieurs test, nous avons pu trouver un longueur raisonnable qui permet d'utiliser notre fil sans convertisseur Buck ni résistance de puissance.

==Semaine 10 et 11==

Ces semaines, nous avons réalisé le routage de notre carte et nous l'avons envoyé en production.

[[Fichier:PCBmairoux.JPG|900px|thumb|center]]

Une fois cette carte imprimé, nous avons donc soudé tous les composants dessus.
Il n'y a pas eu de difficulté majeure dans cette étape.

Pendant les soudures, nous avons également réalisé sur Onshape la modélisation du boitier qui comportera la batterie et le circuit électronique. Nous avons donc laissé la place pour y faaire passer les bandes scratch ainsi que les fils.
Cette boite comportera un couvercle qui servira à pouvoir enlever la batterie afin de la charger.
Dans les mesures du boitier nous avons pris en compte une epaisseur supplémentaire afin, de laisser la place pour une protection isotherme afin de garder la chaleur dégagé par la batterie car la boitier sera exposée à des conditions qui ne lui sont pas favorables (températures négatives).

[[Fichier:boitierP16.png|900px|thumb|center]]

Voici donc la carte finie :

[[Fichier:carte_recto.jpg|900px|thumb|center]]

[[Fichier:carte_verso.jpg|900px|thumb|center]]

On peut remarqué que les trous laissé afin de mettre les fils utilisés pour le capteur et le fil resistif était trrop petit. Nous avons donc dus utiliser une autre méthode afin de rendre les connexions possible.

==Semaine 12==

Maintenant que toutes les soudures sont correctement faite, nous avons commencé les test de régulations :

La première étapes consistait d'abord à vérifier si la lecture des capteurs était correcte.

Comme vous pouvez le voir ci-dessous, nous avons défini trois niveaux de chauffe : "On chauffe" , "On chauffe un peu" et "on chauffe très peu".

[[Fichier:chauffe.png]]

[[Fichier:chauffe_un_peu.png]]

[[Fichier:chauffe_tres_peu.png]]

Nous avons testé ce programme dans les même conditions de température. nous avons donc changé les palier de température afin de voir si les informations envoyées étaient les bonnes.
Pour chaque valeur de température, nous avons défini une sorti PWM différentes afin de réguler le chauffage.

Pour les différents niveaux de chauffe, nous avons des valeurs moyennes en sortie différentes mais les valeurs max seront de 3.3V afin d'activer le MOSFET et laisser passer le courant.

Une fois cette étape finie, noius avons donc voulu vérifier la tension au borne de la résistance afin de connaitre le courant (ajouter un ampèremètre rajouté de la résistance au circuit(pince crocos) ce qui faussé les resultats).

Malheureusement, nous n'obtenons aucune tension au borne de la résistance.

Nous nous posons alors plusieurs questions :

Probleme de routage : -nous vérifions si toutes les bornes du MOSFET sont bien connectées et qu'il n'y a pas eu d’inversion : Aucun problème a ce niveau la.

-tensions à l'entrée assez elevée afin d'activer le MOSFET : Nous décidons de faire des tests sur une plaque d'essais avec un MOSFET possédant les mêmes caractéristiques que celui sur que nous utilisons sur notre circuit final.
Avec une alimentation sur la grille de 3.3V et notre batterie en alimentation du Drain : une fois encore nous n'avons aucune tension au borne de la résistance.
Nous décidons d'augmenter la tension à la grille et apercevons que la résistance se met à chauffer.

Le problème venez donc de la tensions de sortie de l'Arduino qui était trop faible afin d'activer le MOSFET.

Nous retournons sur la datasheet de notre mosfet afin de voir les caractéristiques et nous avons constaté deux choses :
-Ce qui nous a induit en erreur au départ est que l'information "tension de seuil maximale" est la tension maximal à la quelle le MOSFET va se mettre à conduire le courant entre le drain et la source et non la tension maximal que la grille peut supporter. Cette information nous la trouvons a la ligne "tension grille source maximum"

[[Fichier:datasheet_mosfet.png]]

De plus la courbe ci_dessous nous a permis de savoir jusque quelle tension nous devons alimenter la grille afin de laisser passer un maximum de 2 ampères entre le drain et la source.

[[Fichier:courbe_mosfet.png]]

Nous pouvons voir que pour une tension Vds de 50V il faut une commande de 6.5V afin d'obtenir au minimum 2A.

De plus à 25°C et pour Vds à 5v il faut au minimum Vgs à 6.5V afin d'obtenir 2A.
Enfin nous pouvons aussi voir pour des température plus basse que 20 degrés, nous aurons une conductions plus faible.

Avec ses information nous pensons que si l'on prend une tension maximal de de commande à 9V nous pourrons obtenir la gamme de courants necessaire au différents mode de chauffage.

Il faut donc maintenant, trouver la solution afin d'obtenir 9V a l'entrée.
Le moyen le plus simple est de mettre un circuit aop non inverseur afin d'obtenir nos 9V en commande.
le problème de cette solutions est qu'il faut une alimentation de 9v minimum pour l'aop.
Afin de répondre à ce problème nous avons décider d'ajouter une pile rechargeable de 9V.

Nous savons que le maximum en sortie de l'arduino est de 3.3V et que nous voulons autour de 9v en sortie. Il fallait donc un gain de 2.7.
Or pour un montage non inverseur, nous avons G=1+R1/R2 donc nous avons pris R1=1.8k et R2=1k afin d'obtenir une sortie proche de la tension d'alimentation.

Une fois la théorie appliqué à notre projet, nous avons voulu tester le circuit afin de déterminer si nos besoin étaient respectés.

Nous avons choisi l'AOP LM358N car il peut être alimenté en simple alimentation de +9V.

Une fois le circuit fait, si nous mettons en entrée 3.3V et un alimentation de 9V nous obtenons ne sortie 7.5V.
Cette valeur est un peu inférieur à la théorie mais reste cependant suffisante afin d'obtenir nos 2A dans la résistance.

Nous ajoutons donc au circuit, notre MOSFET avec des caractéristiques identiques a celui que l'on va utiliser au final.

Nous avons donc relevé pour différentes valeurs de tension à l'entrée du mosfet, la tension au borne de la resitance afin de connaitre la courant qui passe et voir si la régulation a bien lieu.

==Semaine 10 et 11==

=Documents Rendus=

IMA4 2017/2018 P16

2018-04-26T15:53:12Z

Groux : /* Semaine 12 */

__TOC__
 

= SOUS-CHAUSSURE CHAUFFANTE POUR DOCKER =

=Présentation générale=
==Description==

Sur les ports, les conditions de travails peuvent être parfois rudes. En hiver, les températures peuvent vite devenir négatives et il est impératif pour les entreprises de sécuriser leurs ouvriers. Les glissades ou autres chutes sont régulières, et elles peuvent s’avérer très dangereuses. Les ouvriers étant obligés de travailler avec des chaussures de sécurité, certaines entreprises ont décidé de rendre obligatoire le port de sous-chaussures en caoutchouc (matériau avec un pouvoir antidérapant bien connu) lorsque les températures sont trop basses. Néanmoins, la capacité antidérapante du caoutchouc diminue énormément quand cette sous chaussure se refroidit.

Nous allons donc nous pencher sur la conception et la réalisation d’une paire de sous-chaussures chauffantes, qui aura pour but de maintenir le caoutchouc à sa température optimale et ainsi éviter les chutes.

==Objectifs==

Le principal objectif de cette sous-chaussure est son action antidérapante. Notre sous-chaussure devra aussi remplir plusieurs critères importants :
* Facilité pour mettre et enlever les sous-chaussures.
* Légèreté du produit ainsi que de la batterie.
* Stabilité parfaite pour l'utilisateur (sous-chaussure inulite si elle accroche au sol mais que la chaussure s'accroche mal à la sous-chaussure).
* Imperméabilité du produit (surtout de la batterie).
* Épaisseur minimum de la semelle (Un chaussure de sécurité a déjà une semelle très large en général, il s'agit de ne pas sur-élever encore plus l'utilisateur).
* Temps de recharge adéquat. Si la batterie dure une demi journée, il faut qu'elle soit rechargeable sur le temps de pause du midi. Si elle dure une journée complète de travail, il faut qu'elle soit rechargeable en une nuit.
* Adaptabilité avec tout type de chaussures de sécurité.

=Analyse du projet=

==Positionnement par rapport à l'existant==

Ce qui se fait déjà :
Sur le marché, il existe des centaines de types de « semelles chauffantes ». Cependant, elles ont quasiment toutes pour but de réchauffer le pied de l’utilisateur et non la semelle. Ce sont des objets de confort qui n’ont aucun impact sur la sécurité de l’utilisateur.

Il existe également de nombreuses formes de « sur-chaussure de sécurité ». Ce type de produit se met au-dessus d’une chaussure normale. Ce type de produit est utilisé pour des personnes extérieures qui viennent intervenir ou visiter, et qui sont obligées de porter des chaussures de sécurité.

==Analyse des concurrents==

Notre premier concurrent serait la semelle chauffante à placer à l'intérieur de la chaussure, qui sert à garder le pied de l'utilisateur à la bonne température. Il existe des centaines de marques et de types de semelles chauffantes pour tous types de prix allant de 10 à 200 euros. Cependant, ce concurrent ne résout pas du tout le problème d'adhérence qui est notre problématique principale.

En effet, un véritable concurrent doit résoudre les mêmes problématiques par n'importe quel autre moyen.
Donc nous pouvons considérer les entreprises qui installent des sols antidérapants comme des concurrents.

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==

Jean-Yves travaille sur la plateforme multimodale de Dourges depuis maintenant 17 ans. Son job consiste à assurer la bonne coordination et le déchargement des porte-conteneurs. Il passe beaucoup de temps dehors. Il y a 4 ans, il a eu une urgence sur un des ponts de la plateforme. Dans la précipitation, il a glissé sur une plaque métallique gelée. 2 mois d’arrêt de travail s’en sont suivi à cause d’une hanche cassée.
Après étude, l’entreprise s’est retrouvée confrontée à un problème qu’elle ne savait pas palier. En effet, la loi oblige les ouvriers à travailler avec des chaussures de sécurité, un casque, des gants… Cependant, l’hiver, quand la température chute, le caoutchouc antidérapant des chaussures de Jean-Yves durcit et perd son effet antidérapant.
Les responsables de la plateforme multimodale ont donc décidé d'investir pour concevoir une sous-chaussure chauffante.
Maintenant, Jean-Yves enfile ses sous-chaussures antidérapantes tous les matins. Il lui suffit de récupérer les deux batteries qui ont chargé la nuit, de les accrocher à ses mollets, de les brancher, et c’est parti pour la journée. Ses chaussures accrochent beaucoup mieux à tout type de surface et en plus, les résidus thermiques chauffent ses pieds. Il s’agit donc également d’un produit de confort. Le port de ces sous-chaussure est maintenant obligatoire lorsque la température est négative. Chaque soir, en les enlevant, il lui suffit de retirer la batterie de sa pochette en bas du mollet, de la poser sur son chargeur afin qu’elle charge toute la nuit.

==Réponse à la question difficile==
Pour notre projet, la plus grosse problématique est clairement la batterie. Quelle type de batterie utiliser, quelles dimensions et quel poids possible ? Ou positionner cette batterie pour qu'elle gène le moins possible l'utilisateur.
Il faut également que la batterie soit bien mise à l'écart du froid et de l'humidité, pour des questions de sécurité évidentes.

Pour répondre à cette problématique, nous avons décidé de fixer la batterie sur le bas des mollets de l'utilisateur à l'aide d'une sangle et d'un scratch. En effet, il serait difficile de placer la batterie directement dans la sous-chaussure car nous allons essayer de minimiser l'épaisseur de celle-ci. De plus, il pourrait être plus dangereux de placer la batterie sur un coté de la chaussure car en cas de choc, la batterie pourrait être endommagée.

=Préparation du projet=

==Choix techniques : matériel et logiciel==

*2 Arduino Pro Mini [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2377?qs=sGAEpiMZZMsMyYRRhGMFNrePrikk4IpJQBQo3elmwiI%3d]
*1 bouclier USB vers UART pour mini Arduino [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Digilent/410-212?qs=sGAEpiMZZMsF1ODjcwEocFxZWH6k8YAWBC6KMJ05oOA%3d]
*4 capteurs de température et humidité DHT22 [https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-t-et-d-humidite-dht22-20719.htm]
*2 MOSFET [https://fr.rs-online.com/web/p/transistors-mosfet/5431184/]
*1 batterie [https://fr.rs-online.com/web/p/batteries-externes/7757508/?searchTerm=pb+A5200&relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E4C446573635461786F6E6F6D794272616E645365617263685465726D325F74656D70266C753D6672266D6D3D6D617463687061727469616C6D617826706D3D5E5B5C707B4C7D5C707B4E647D3F5C707B5A737D2D2C2F255C2E5D2B2426706F3D31313326736E3D592673743D4B4559574F52445F4D554C54495F414C5048415F414E445F4D554C54495F414C5048415F4E554D455249432673633D592677633D4E4F4E45267573743D7062204135323030267374613D706220413532303026]
*1 film de tranfert thermique [https://fr.rs-online.com/web/p/tampons-decart-thermiques/5075605/] Référence SILPAD400AC
*1 Bobine fil résisitif [https://fr.rs-online.com/web/p/cable-industriel-multiconducteur/7496344/]
*1 paire de chaussure de sécurité (utilisation de nos chaussure)
*1 plaque de caoutchouc antidérapant antivibration [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/dalle-antiderapante-noir-gpi-e128988] (achetez, remboursement par la suite)
*1 Rouleau de scratch [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/ruban-adhesif-mini-ruban-scratch-auto-agrippant-scratch-grip-l-2000-x-l-10-mm-e1400146133] (achetez, remboursement par la suite)

==Liste des tâches à effectuer==

- Code de l'Arduino Pro Mini
*Doit convertir la trame binaire des DHT 22 en une température
*Doit comparer cette température à un seuil.
*Si la température est inférieure au seuil, on active la sortie de l'Arduino pour commander le MOSFET

- Choisir la manière de chauffage
Deux choix s'offrent à nous pour l'instant
* Chauffer via un film de la forme de la semelle sur lequel on colle un fil résistif
* Utiliser des LED Infrarouge pour chauffer qu'on mettrait en série avec une résistance pour commander le courant entrant

- En fonction de la manière de chauffage
Choisir la batterie adéquat (courant et tension)

- Choisir le MOSFET


- Tester la chaleur émise par le fil résistif en fonction de la tension d'alimentation et du courant de sortie max.


- Etudier le montage Arduino - PWM - MOSFET 

- Tester l'efficacité du film de transfert thermique.

- Faire le schéma PCB de notre montage pour y souder en CMS le MOSFET.

- Etudier la partie mécanique du projet : découpage laser de la semelle, collage des deux demi-semelles, installation des capteurs de température et création du boitier de la batterie et de l'Arduino.

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable"
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Total
|-
| Analyse du projet
| 4
| 4
| 0
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 40
|}

==Semaine 1==

[[Fichier:Projet16 schema.JPG|800px|thumb|center]]

Les premières idées que nous avions, et que nous avons pu rapidement éliminer ou remplacer étaient : 
- Contrôler la chaleur avec une tension variable car l'Arduino peut uniquement sortir une seule tension. 
- Utiliser un JFET comme interrupteur contrôlé. En effet, il est préférable de commander l'interrupteur en tension plutôt qu'en courant donc d'utiliser un MOSFET. 
- Utiliser des résistances de puissance en série pour chauffer la semelle. Nous avons deux autres solutions plus optimales. La première consiste à utiliser un fil résistif chauffant sur un film thermique et la deuxième à utiliser des LED Infrarouges sur un film de transfert thermique également. 

==Semaine 2==

Nous avons pu chercher plus précisément les références des produits recherchés, trouver le lien de l'Arduino mini pro, de son bouclier USB vers UART pour pouvoir le programmer.
Nous avons également décidé de changer d'interrupteur. En effet, nous avions décidé d'utiliser un JFET (commandé en courant). Il sera plus simple d'utiliser un MOSFET (commandé en tension) à la sortie de l'Arduino car on peut directement contrôler la tension de sortie de l'Arduino.

MOSFET :

Nous avions besoin d'un MOSFET qui avait un courant de drain maximum assez élevé, de l'ordre de quelques ampères. Il faut que l'interrupteur se ferme quand on a une tension de grille de 5V (tension à la sortie de l'Arduino qui correspond à sa tension d'alimentation). Nous avons également décidé d'utiliser la technologie CMS pour que notre composant soit le plus discret possible. Nous avons donc pu définir la référence de ce MOSFET.

==Semaine 3 et 4==

C'est à cette séance que nous avons pu finaliser la commande de tous nos composants.
Nous avons décidé d'utiliser une batterie rechargeable USB de tension de sortie 5V, avec une capacité de 5000 mAh. Son courant de sortie max étant 2,1 A.

Nous avons également décidé de changer notre capteur de température. En effet, nous avions choisis d'utiliser des DHT11, cependant, ils ne sont pas précis pour des températures négatives. Nous avons donc décidé d'utiliser plutôt des DHT22, qui sont certes plus volumineux, mais plus précis et efficaces dans les températures négatives, qui seront nos températures d'utilisation.

Nous avons récupéré une bobine de fil résistif avec un courant max de 4,1 A et une résistivité de 0,45 Ohm/m.

Pendant cette séance, nous avons récupéré une Arduino Mini Pro, un bouclier USB et un DHT22 ce qui nous a permis de pouvoir commencer et achever notre programme Arduino.

Notre programme doit analyser la trame envoyée par les DHT22 pour en déduire la température extérieure. Puis comparer cette température à un seuil. C'est en dessous de ce seuil que l'on chauffera la semelle. On veut donc activer un MOSFET avec une tension comprise entre 3V et 5,5V. Il faudra donc que nous alimentions notre Arduino dans cette plage de tension.
Donc lorsque l'on compare cette température, on active une sortie de l'Arduino.

Voici le code terminé :



#include "DHT.h" // Librairie des capteurs DHT
#include "DHT_U.h"
#define DHTPIN1 3 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT1
#define DHTPIN2 2 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT2
#define PIN_SORTIE 13 // Choisir le pin de sortie
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
#define SEUIL 25

DHT dht1(DHTPIN1, DHTTYPE);
DHT dht2(DHTPIN2, DHTTYPE);
void setup()
{
pinMode(PIN_SORTIE, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
dht1.begin();
dht2.begin();
}

void loop()
{
// Délai de 2 secondes entre chaque mesure. La lecture prend 250 millisecondes
delay(2000);

// Lecture de la température du premier capteur en Celcius
float t1 = dht1.readTemperature();

// Lecture de la température du deuxième capteur en Celcius
float t2 = dht2.readTemperature();

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t1))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t2))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

float t=(t1+t2)/2;

if(t < SEUIL)
{
Serial.print("Température Basse, on chauffe !\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, HIGH);
}
else
{
Serial.print("Température haute, on chauffe pas!\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, LOW);
}
}


Nous avons pu tester notre programme avec 1 DHT22 et un multimètre, effectivement, on a une sortie à 3,3V lorsque le seuil est dépassé. Ici, il s'agit de 3,3V car nous avons alimenté en USB. Dans notre cas, nous alimenteront l'Arduino grâce à la batterie de 5V et nous aurons 5V en sortie.

==Semaine 5==

Nous avons pu étudier le fonctionnement PWM. Il s'agit simplement de découper la tension qui commande le MOSFET avec un rapport cyclique choisi pour pouvoir commander la valeur moyenne et ainsi chauffer avec des intensité différentes.Sans le PWM, nous pouvines uniquement chauffer à pleine puissance ou ne pas chauffer du tout. Grâce à ça, nous pouvons définir plusieurs seuils pour différentes intensités de chauffe.

Pour utiliser ce PWM, il faut utiliser le pin 3, 5, 6, 9, 10 ou 11 en sortie pour commander le MOSFET (les autres PIN ne peuvent pas être configurées en PWM) et utiliser la commande :
analogWrite(PIN_SORTIE, RapportCyclique);
C'est ce rapport cyclique qui déterminera l'intensité de chauffage, il est compris entre 0 et 255. Le rapport cyclique est proportionnel à la valeur moyenne de la tension.

La fin du notre programme change et devient :

if(t < SEUIL1)
{
Serial.print("\nTempérature Basse : on chauffe !\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 250);
}
else if(t > SEUIL1 && t < SEUIL2)
{
Serial.print("\nTempérature moyenne : on chauffe un peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 127);
}
else
{
Serial.print("\nTempérature haute : on chauffe très peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 40);
}

}
[[Fichier:PWM_2.jpg|450px|thumb|left]]
[[Fichier:PWM_1.jpg|460px|thumb|right]]

 

'''Deuxième partie de la séance'''

Nous sommes allés en C205 pour tester le chauffage de notre fil chauffant. On a utilisé une alimentation qui varie sa tension en fonction du courant demandé. Nous avons fixé le courant à 2,1 A (courant max de sortie de notre batterie). Nous avons pu observer un échauffement du fil. En absence de thermomètre précis, nous n'avons pas pu étalonner notre fil mais il y a bel et bien un échauffement.

==Semaine 6==

Arrivée de la commande Gotronic et Mouser. Nous avons pu récupérer nos DHT22 ainsi que nos 2 Arduinos pro mini.
Nous avons pu tester le bon fonctionnement de notre programme Arduino avec 2 DHT22, chose que nous ne pouvions pas faire avant. Sans trop de surprise, cela fonctionne parfaitement. Aucune raison que cela fonctionne avec 1 DHT et pas avec 2.

Nous avons également récupéré un thermomètre infrarouge. Nous avons pu etalonner notre fil résistif.
En voici sa courbe d'étalonnage à Tambiante=22°C

[[Fichier:Capture_Etalonnage.JPG|800px|thumb|center]]

La partie intéressante de la courbe est celle qui va jusque 2,1A, le courant max de sortie de notre batterie.
A une température ambiante de 22°C, on a pu atteindre 46°C à 2,1A. Cependant, on utilisera nos semelles exclusivement en cas de température négative. Nous devons donc effectuer ces mêmes mesures dans un endroit ou la température ambiante se rapproche de -5°C. Un congélateur serait idéal.

Pendant cette séance, nous avons pu également commencer le dessin de notre plaque PCB, qui contiendra la carte Arduino, 2 résistances, le MOSFET. Nous avons travaillé sur Altium et avons commencé les recherches sur la footprint de notre Arduino Pro Mini.

==Semaine 7==

Durant la séance 7, nous avons commencé la partie pratique. Nous avons dans un premier temps fait les soudures sur l'Arduino.
Dans un second temps nous avons commencé la création de notre circuit électronique sur Altium.
La principale difficulté a été de créer nos composant qui n'étaient pas dans la bibliothèque et plus particulièrement l'Arduino Pro mini.

==Semaine 8==

Cette semaine, nous avons avancé sur la conception de la carte PCB sur Altium. Création des fooprint de notre Arduino pro mini et de notre Mosfet.

Pour la création de la footprint de l'Arduino, nous avons créé 12 trous espacés de 2,54mm. Les trous ont un diamètre de 0,762MM. Voici la footprint crée :

[[Fichier:Arduino_footprint.JPG|400px|thumb|center]]

Voici le schema Altium de notre Arduino

[[Fichier:Arduino_schema.JPG|400px|thumb|center]]

Pour créer la footprint du Mosfet, nous avons utilisé la procédure D-Pak. Pour cela, nous avons eu besoin de la datasheet et principalement de cette partie de la datasheet :

[[Fichier:D_Pak.JPG|400px|thumb|center]]

La procédure va nous demander de lui indiquer les dimensions de notre MOSFET. La footprint sera ensuite crée automatiquement.

En discuttant de notre problème au niveau de la batterie, Thierry nous a fait remarqué qu'il était possible que la batterie ne délivre pas forcément 2,1A max. Nous avons donc fait des tests pour vérifier cela. Après quelques test, nous avons pu determiner que la batterie peut délivrer 2,15A max.

==Semaine 9==

Nous avons rencontré un problème durant cette séance. En voulant tester notre fil rrésistif dans un congélateur à -5°C, nous nous sommes rendu compte que la résistivité de notre fil étatit trop faible. En effet, la tension de sortie est imposée par la batterie : 5V, et le courant de sortie maximu est de 2,1A. Nous sommes donc obligé de mettre un charge en sortie de minimum 2,38 Ohms. Cependant, la résistivité de notre fil est de 0,624 Ohms/m. Cela signifie que nous devont mettre 3,8m de fil dans notre semelle, ce qui représente un trop grande longueur. Nous avons donc 2 solutions pour palier à ce problème : diminuer la tension de sortie ou augmenter la charge en sortie avec des résistance de puissance.
La solution des résistance n'est pas optimale car la chaleur sera concentrée sur cette résistance. Nous avons donc penser à diminuer la tension moyenne de sortie grâce à un convertisseur Buck. Nous avons passé du temps à étudier cette idée. Puis nous avons simplifié ce probème en testant directement la résistivité réelle du fil. Il s'avère que la résistivité réelle est supérieure à la résistivité théorique. Cette résistivité est également sensible à la variation de température.
Après plusieurs test, nous avons pu trouver un longueur raisonnable qui permet d'utiliser notre fil sans convertisseur Buck ni résistance de puissance.

==Semaine 10 et 11==

Ces semaines, nous avons réalisé le routage de notre carte et nous l'avons envoyé en production.

[[Fichier:PCBmairoux.JPG|900px|thumb|center]]

Une fois cette carte imprimé, nous avons donc soudé tous les composants dessus.
Il n'y a pas eu de difficulté majeure dans cette étape.

Pendant les soudures, nous avons également réalisé sur Onshape la modélisation du boitier qui comportera la batterie et le circuit électronique. Nous avons donc laissé la place pour y faaire passer les bandes scratch ainsi que les fils.
Cette boite comportera un couvercle qui servira à pouvoir enlever la batterie afin de la charger.
Dans les mesures du boitier nous avons pris en compte une epaisseur supplémentaire afin, de laisser la place pour une protection isotherme afin de garder la chaleur dégagé par la batterie car la boitier sera exposée à des conditions qui ne lui sont pas favorables (températures négatives).

[[Fichier:boitierP16.png|900px|thumb|center]]

Voici donc la carte finie :

[[Fichier:carte_recto.jpg|900px|thumb|center]]

[[Fichier:carte_verso.jpg|900px|thumb|center]]

On peut remarqué que les trous laissé afin de mettre les fils utilisés pour le capteur et le fil resistif était trrop petit. Nous avons donc dus utiliser une autre méthode afin de rendre les connexions possible.

==Semaine 12==

Maintenant que toutes les soudures sont correctement faite, nous avons commencé les test de régulations :

La première étapes consistait d'abord à vérifier si la lecture des capteurs était correcte.

Comme vous pouvez le voir ci-dessous, nous avons défini trois niveaux de chauffe : "On chauffe" , "On chauffe un peu" et "on chauffe très peu".

[[Fichier:chauffe.png]]

[[Fichier:chauffe_un_peu.png]]

[[Fichier:chauffe_tres_peu.png]]

Nous avons testé ce programme dans les même conditions de température. nous avons donc changé les palier de température afin de voir si les informations envoyées étaient les bonnes.
Pour chaque valeur de température, nous avons défini une sorti PWM différentes afin de réguler le chauffage.

Pour les différents niveaux de chauffe, nous avons des valeurs moyennes en sortie différentes mais les valeurs max seront de 3.3V afin d'activer le MOSFET et laisser passer le courant.

Une fois cette étape finie, noius avons donc voulu vérifier la tension au borne de la résistance afin de connaitre le courant (ajouter un ampèremètre rajouté de la résistance au circuit(pince crocos) ce qui faussé les resultats).

Malheureusement, nous n'obtenons aucune tension au borne de la résistance.

Nous nous posons alors plusieurs questions :

Probleme de routage : -nous vérifions si toutes les bornes du MOSFET sont bien connectées et qu'il n'y a pas eu d’inversion : Aucun problème a ce niveau la.

-tensions à l'entrée assez elevée afin d'activer le MOSFET : Nous décidons de faire des tests sur une plaque d'essais avec un MOSFET possédant les mêmes caractéristiques que celui sur que nous utilisons sur notre circuit final.
Avec une alimentation sur la grille de 3.3V et notre batterie en alimentation du Drain : une fois encore nous n'avons aucune tension au borne de la résistance.
Nous décidons d'augmenter la tension à la grille et apercevons que la résistance se met à chauffer.

Le problème venez donc de la tensions de sortie de l'Arduino qui était trop faible afin d'activer le MOSFET.

Nous retournons sur la datasheet de notre mosfet afin de voir les caractéristiques et nous avons constaté deux choses :
-Ce qui nous a induit en erreur au départ est que l'information "tension de seuil maximale" est la tension maximal à la quelle le MOSFET va se mettre à conduire le courant entre le drain et la source et non la tension maximal que la grille peut supporter. Cette information nous la trouvons a la ligne "tension grille source maximum"

[[Fichier:datasheet_mosfet.png]]

De plus la courbe ci_dessous nous a permis de savoir jusque quelle tension nous devons alimenter la grille afin de laisser passer un maximum de 2 ampères entre le drain et la source.

[[Fichier:courbe_mosfet.png]]

Nous pouvons voir que pour une tension Vds de 50V il faut une commande de 6.5V afin d'obtenir au minimum 2A.

De plus à 25°C et pour Vds à 5v il faut au minimum Vgs à 6.5V afin d'obtenir 2A.
Enfin nous pouvons aussi voir pour des température plus basse que 20 degrés, nous aurons une conductions plus faible.

Avec ses information nous pensons que si l'on prend une tension maximal de de commande à 9V nous pourrons obtenir la gamme de courants necessaire au différents mode de chauffage.

Il faut donc maintenant, trouver la solution afin d'obtenir 9V a l'entrée.
Le moyen le plus simple est de mettre un circuit aop non inverseur afin d'obtenir nos 9V en commande.
le problème de cette solutions est qu'il faut une alimentation de 9v minimum pour l'aop.
Afin de répondre à ce problème nous avons décider d'ajouter une pile rechargeable de 9V.

Nous savons que le maximum en sortie de l'arduino est de 3.3V et que nous voulons autour de 9v en sortie. Il fallait donc un gain de 2.7.
Or pour un montage non inverseur, nous avons G=1+R1/R2 donc nous avons pris R1=1.8k et R2=1k afin d'obtenir une sortie proche de la tension d'alimentation.

Une fois la théorie appliqué à notre projet, nous avons voulu tester le circuit afin de déterminer si nos besoin étaient respectés.

Nous avons choisi l'AOP LM358N car il peut être alimenté en simple alimentation de +9V.

==Semaine 10 et 11==

=Documents Rendus=

IMA4 2017/2018 P16

2018-04-26T15:25:18Z

Groux : /* Semaine 12 */

__TOC__
 

= SOUS-CHAUSSURE CHAUFFANTE POUR DOCKER =

=Présentation générale=
==Description==

Sur les ports, les conditions de travails peuvent être parfois rudes. En hiver, les températures peuvent vite devenir négatives et il est impératif pour les entreprises de sécuriser leurs ouvriers. Les glissades ou autres chutes sont régulières, et elles peuvent s’avérer très dangereuses. Les ouvriers étant obligés de travailler avec des chaussures de sécurité, certaines entreprises ont décidé de rendre obligatoire le port de sous-chaussures en caoutchouc (matériau avec un pouvoir antidérapant bien connu) lorsque les températures sont trop basses. Néanmoins, la capacité antidérapante du caoutchouc diminue énormément quand cette sous chaussure se refroidit.

Nous allons donc nous pencher sur la conception et la réalisation d’une paire de sous-chaussures chauffantes, qui aura pour but de maintenir le caoutchouc à sa température optimale et ainsi éviter les chutes.

==Objectifs==

Le principal objectif de cette sous-chaussure est son action antidérapante. Notre sous-chaussure devra aussi remplir plusieurs critères importants :
* Facilité pour mettre et enlever les sous-chaussures.
* Légèreté du produit ainsi que de la batterie.
* Stabilité parfaite pour l'utilisateur (sous-chaussure inulite si elle accroche au sol mais que la chaussure s'accroche mal à la sous-chaussure).
* Imperméabilité du produit (surtout de la batterie).
* Épaisseur minimum de la semelle (Un chaussure de sécurité a déjà une semelle très large en général, il s'agit de ne pas sur-élever encore plus l'utilisateur).
* Temps de recharge adéquat. Si la batterie dure une demi journée, il faut qu'elle soit rechargeable sur le temps de pause du midi. Si elle dure une journée complète de travail, il faut qu'elle soit rechargeable en une nuit.
* Adaptabilité avec tout type de chaussures de sécurité.

=Analyse du projet=

==Positionnement par rapport à l'existant==

Ce qui se fait déjà :
Sur le marché, il existe des centaines de types de « semelles chauffantes ». Cependant, elles ont quasiment toutes pour but de réchauffer le pied de l’utilisateur et non la semelle. Ce sont des objets de confort qui n’ont aucun impact sur la sécurité de l’utilisateur.

Il existe également de nombreuses formes de « sur-chaussure de sécurité ». Ce type de produit se met au-dessus d’une chaussure normale. Ce type de produit est utilisé pour des personnes extérieures qui viennent intervenir ou visiter, et qui sont obligées de porter des chaussures de sécurité.

==Analyse des concurrents==

Notre premier concurrent serait la semelle chauffante à placer à l'intérieur de la chaussure, qui sert à garder le pied de l'utilisateur à la bonne température. Il existe des centaines de marques et de types de semelles chauffantes pour tous types de prix allant de 10 à 200 euros. Cependant, ce concurrent ne résout pas du tout le problème d'adhérence qui est notre problématique principale.

En effet, un véritable concurrent doit résoudre les mêmes problématiques par n'importe quel autre moyen.
Donc nous pouvons considérer les entreprises qui installent des sols antidérapants comme des concurrents.

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==

Jean-Yves travaille sur la plateforme multimodale de Dourges depuis maintenant 17 ans. Son job consiste à assurer la bonne coordination et le déchargement des porte-conteneurs. Il passe beaucoup de temps dehors. Il y a 4 ans, il a eu une urgence sur un des ponts de la plateforme. Dans la précipitation, il a glissé sur une plaque métallique gelée. 2 mois d’arrêt de travail s’en sont suivi à cause d’une hanche cassée.
Après étude, l’entreprise s’est retrouvée confrontée à un problème qu’elle ne savait pas palier. En effet, la loi oblige les ouvriers à travailler avec des chaussures de sécurité, un casque, des gants… Cependant, l’hiver, quand la température chute, le caoutchouc antidérapant des chaussures de Jean-Yves durcit et perd son effet antidérapant.
Les responsables de la plateforme multimodale ont donc décidé d'investir pour concevoir une sous-chaussure chauffante.
Maintenant, Jean-Yves enfile ses sous-chaussures antidérapantes tous les matins. Il lui suffit de récupérer les deux batteries qui ont chargé la nuit, de les accrocher à ses mollets, de les brancher, et c’est parti pour la journée. Ses chaussures accrochent beaucoup mieux à tout type de surface et en plus, les résidus thermiques chauffent ses pieds. Il s’agit donc également d’un produit de confort. Le port de ces sous-chaussure est maintenant obligatoire lorsque la température est négative. Chaque soir, en les enlevant, il lui suffit de retirer la batterie de sa pochette en bas du mollet, de la poser sur son chargeur afin qu’elle charge toute la nuit.

==Réponse à la question difficile==
Pour notre projet, la plus grosse problématique est clairement la batterie. Quelle type de batterie utiliser, quelles dimensions et quel poids possible ? Ou positionner cette batterie pour qu'elle gène le moins possible l'utilisateur.
Il faut également que la batterie soit bien mise à l'écart du froid et de l'humidité, pour des questions de sécurité évidentes.

Pour répondre à cette problématique, nous avons décidé de fixer la batterie sur le bas des mollets de l'utilisateur à l'aide d'une sangle et d'un scratch. En effet, il serait difficile de placer la batterie directement dans la sous-chaussure car nous allons essayer de minimiser l'épaisseur de celle-ci. De plus, il pourrait être plus dangereux de placer la batterie sur un coté de la chaussure car en cas de choc, la batterie pourrait être endommagée.

=Préparation du projet=

==Choix techniques : matériel et logiciel==

*2 Arduino Pro Mini [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2377?qs=sGAEpiMZZMsMyYRRhGMFNrePrikk4IpJQBQo3elmwiI%3d]
*1 bouclier USB vers UART pour mini Arduino [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Digilent/410-212?qs=sGAEpiMZZMsF1ODjcwEocFxZWH6k8YAWBC6KMJ05oOA%3d]
*4 capteurs de température et humidité DHT22 [https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-t-et-d-humidite-dht22-20719.htm]
*2 MOSFET [https://fr.rs-online.com/web/p/transistors-mosfet/5431184/]
*1 batterie [https://fr.rs-online.com/web/p/batteries-externes/7757508/?searchTerm=pb+A5200&relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E4C446573635461786F6E6F6D794272616E645365617263685465726D325F74656D70266C753D6672266D6D3D6D617463687061727469616C6D617826706D3D5E5B5C707B4C7D5C707B4E647D3F5C707B5A737D2D2C2F255C2E5D2B2426706F3D31313326736E3D592673743D4B4559574F52445F4D554C54495F414C5048415F414E445F4D554C54495F414C5048415F4E554D455249432673633D592677633D4E4F4E45267573743D7062204135323030267374613D706220413532303026]
*1 film de tranfert thermique [https://fr.rs-online.com/web/p/tampons-decart-thermiques/5075605/] Référence SILPAD400AC
*1 Bobine fil résisitif [https://fr.rs-online.com/web/p/cable-industriel-multiconducteur/7496344/]
*1 paire de chaussure de sécurité (utilisation de nos chaussure)
*1 plaque de caoutchouc antidérapant antivibration [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/dalle-antiderapante-noir-gpi-e128988] (achetez, remboursement par la suite)
*1 Rouleau de scratch [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/ruban-adhesif-mini-ruban-scratch-auto-agrippant-scratch-grip-l-2000-x-l-10-mm-e1400146133] (achetez, remboursement par la suite)

==Liste des tâches à effectuer==

- Code de l'Arduino Pro Mini
*Doit convertir la trame binaire des DHT 22 en une température
*Doit comparer cette température à un seuil.
*Si la température est inférieure au seuil, on active la sortie de l'Arduino pour commander le MOSFET

- Choisir la manière de chauffage
Deux choix s'offrent à nous pour l'instant
* Chauffer via un film de la forme de la semelle sur lequel on colle un fil résistif
* Utiliser des LED Infrarouge pour chauffer qu'on mettrait en série avec une résistance pour commander le courant entrant

- En fonction de la manière de chauffage
Choisir la batterie adéquat (courant et tension)

- Choisir le MOSFET


- Tester la chaleur émise par le fil résistif en fonction de la tension d'alimentation et du courant de sortie max.


- Etudier le montage Arduino - PWM - MOSFET 

- Tester l'efficacité du film de transfert thermique.

- Faire le schéma PCB de notre montage pour y souder en CMS le MOSFET.

- Etudier la partie mécanique du projet : découpage laser de la semelle, collage des deux demi-semelles, installation des capteurs de température et création du boitier de la batterie et de l'Arduino.

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable"
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Total
|-
| Analyse du projet
| 4
| 4
| 0
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 40
|}

==Semaine 1==

[[Fichier:Projet16 schema.JPG|800px|thumb|center]]

Les premières idées que nous avions, et que nous avons pu rapidement éliminer ou remplacer étaient : 
- Contrôler la chaleur avec une tension variable car l'Arduino peut uniquement sortir une seule tension. 
- Utiliser un JFET comme interrupteur contrôlé. En effet, il est préférable de commander l'interrupteur en tension plutôt qu'en courant donc d'utiliser un MOSFET. 
- Utiliser des résistances de puissance en série pour chauffer la semelle. Nous avons deux autres solutions plus optimales. La première consiste à utiliser un fil résistif chauffant sur un film thermique et la deuxième à utiliser des LED Infrarouges sur un film de transfert thermique également. 

==Semaine 2==

Nous avons pu chercher plus précisément les références des produits recherchés, trouver le lien de l'Arduino mini pro, de son bouclier USB vers UART pour pouvoir le programmer.
Nous avons également décidé de changer d'interrupteur. En effet, nous avions décidé d'utiliser un JFET (commandé en courant). Il sera plus simple d'utiliser un MOSFET (commandé en tension) à la sortie de l'Arduino car on peut directement contrôler la tension de sortie de l'Arduino.

MOSFET :

Nous avions besoin d'un MOSFET qui avait un courant de drain maximum assez élevé, de l'ordre de quelques ampères. Il faut que l'interrupteur se ferme quand on a une tension de grille de 5V (tension à la sortie de l'Arduino qui correspond à sa tension d'alimentation). Nous avons également décidé d'utiliser la technologie CMS pour que notre composant soit le plus discret possible. Nous avons donc pu définir la référence de ce MOSFET.

==Semaine 3 et 4==

C'est à cette séance que nous avons pu finaliser la commande de tous nos composants.
Nous avons décidé d'utiliser une batterie rechargeable USB de tension de sortie 5V, avec une capacité de 5000 mAh. Son courant de sortie max étant 2,1 A.

Nous avons également décidé de changer notre capteur de température. En effet, nous avions choisis d'utiliser des DHT11, cependant, ils ne sont pas précis pour des températures négatives. Nous avons donc décidé d'utiliser plutôt des DHT22, qui sont certes plus volumineux, mais plus précis et efficaces dans les températures négatives, qui seront nos températures d'utilisation.

Nous avons récupéré une bobine de fil résistif avec un courant max de 4,1 A et une résistivité de 0,45 Ohm/m.

Pendant cette séance, nous avons récupéré une Arduino Mini Pro, un bouclier USB et un DHT22 ce qui nous a permis de pouvoir commencer et achever notre programme Arduino.

Notre programme doit analyser la trame envoyée par les DHT22 pour en déduire la température extérieure. Puis comparer cette température à un seuil. C'est en dessous de ce seuil que l'on chauffera la semelle. On veut donc activer un MOSFET avec une tension comprise entre 3V et 5,5V. Il faudra donc que nous alimentions notre Arduino dans cette plage de tension.
Donc lorsque l'on compare cette température, on active une sortie de l'Arduino.

Voici le code terminé :



#include "DHT.h" // Librairie des capteurs DHT
#include "DHT_U.h"
#define DHTPIN1 3 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT1
#define DHTPIN2 2 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT2
#define PIN_SORTIE 13 // Choisir le pin de sortie
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
#define SEUIL 25

DHT dht1(DHTPIN1, DHTTYPE);
DHT dht2(DHTPIN2, DHTTYPE);
void setup()
{
pinMode(PIN_SORTIE, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
dht1.begin();
dht2.begin();
}

void loop()
{
// Délai de 2 secondes entre chaque mesure. La lecture prend 250 millisecondes
delay(2000);

// Lecture de la température du premier capteur en Celcius
float t1 = dht1.readTemperature();

// Lecture de la température du deuxième capteur en Celcius
float t2 = dht2.readTemperature();

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t1))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t2))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

float t=(t1+t2)/2;

if(t < SEUIL)
{
Serial.print("Température Basse, on chauffe !\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, HIGH);
}
else
{
Serial.print("Température haute, on chauffe pas!\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, LOW);
}
}


Nous avons pu tester notre programme avec 1 DHT22 et un multimètre, effectivement, on a une sortie à 3,3V lorsque le seuil est dépassé. Ici, il s'agit de 3,3V car nous avons alimenté en USB. Dans notre cas, nous alimenteront l'Arduino grâce à la batterie de 5V et nous aurons 5V en sortie.

==Semaine 5==

Nous avons pu étudier le fonctionnement PWM. Il s'agit simplement de découper la tension qui commande le MOSFET avec un rapport cyclique choisi pour pouvoir commander la valeur moyenne et ainsi chauffer avec des intensité différentes.Sans le PWM, nous pouvines uniquement chauffer à pleine puissance ou ne pas chauffer du tout. Grâce à ça, nous pouvons définir plusieurs seuils pour différentes intensités de chauffe.

Pour utiliser ce PWM, il faut utiliser le pin 3, 5, 6, 9, 10 ou 11 en sortie pour commander le MOSFET (les autres PIN ne peuvent pas être configurées en PWM) et utiliser la commande :
analogWrite(PIN_SORTIE, RapportCyclique);
C'est ce rapport cyclique qui déterminera l'intensité de chauffage, il est compris entre 0 et 255. Le rapport cyclique est proportionnel à la valeur moyenne de la tension.

La fin du notre programme change et devient :

if(t < SEUIL1)
{
Serial.print("\nTempérature Basse : on chauffe !\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 250);
}
else if(t > SEUIL1 && t < SEUIL2)
{
Serial.print("\nTempérature moyenne : on chauffe un peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 127);
}
else
{
Serial.print("\nTempérature haute : on chauffe très peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 40);
}

}
[[Fichier:PWM_2.jpg|450px|thumb|left]]
[[Fichier:PWM_1.jpg|460px|thumb|right]]

 

'''Deuxième partie de la séance'''

Nous sommes allés en C205 pour tester le chauffage de notre fil chauffant. On a utilisé une alimentation qui varie sa tension en fonction du courant demandé. Nous avons fixé le courant à 2,1 A (courant max de sortie de notre batterie). Nous avons pu observer un échauffement du fil. En absence de thermomètre précis, nous n'avons pas pu étalonner notre fil mais il y a bel et bien un échauffement.

==Semaine 6==

Arrivée de la commande Gotronic et Mouser. Nous avons pu récupérer nos DHT22 ainsi que nos 2 Arduinos pro mini.
Nous avons pu tester le bon fonctionnement de notre programme Arduino avec 2 DHT22, chose que nous ne pouvions pas faire avant. Sans trop de surprise, cela fonctionne parfaitement. Aucune raison que cela fonctionne avec 1 DHT et pas avec 2.

Nous avons également récupéré un thermomètre infrarouge. Nous avons pu etalonner notre fil résistif.
En voici sa courbe d'étalonnage à Tambiante=22°C

[[Fichier:Capture_Etalonnage.JPG|800px|thumb|center]]

La partie intéressante de la courbe est celle qui va jusque 2,1A, le courant max de sortie de notre batterie.
A une température ambiante de 22°C, on a pu atteindre 46°C à 2,1A. Cependant, on utilisera nos semelles exclusivement en cas de température négative. Nous devons donc effectuer ces mêmes mesures dans un endroit ou la température ambiante se rapproche de -5°C. Un congélateur serait idéal.

Pendant cette séance, nous avons pu également commencer le dessin de notre plaque PCB, qui contiendra la carte Arduino, 2 résistances, le MOSFET. Nous avons travaillé sur Altium et avons commencé les recherches sur la footprint de notre Arduino Pro Mini.

==Semaine 7==

Durant la séance 7, nous avons commencé la partie pratique. Nous avons dans un premier temps fait les soudures sur l'Arduino.
Dans un second temps nous avons commencé la création de notre circuit électronique sur Altium.
La principale difficulté a été de créer nos composant qui n'étaient pas dans la bibliothèque et plus particulièrement l'Arduino Pro mini.

==Semaine 8==

Cette semaine, nous avons avancé sur la conception de la carte PCB sur Altium. Création des fooprint de notre Arduino pro mini et de notre Mosfet.

Pour la création de la footprint de l'Arduino, nous avons créé 12 trous espacés de 2,54mm. Les trous ont un diamètre de 0,762MM. Voici la footprint crée :

[[Fichier:Arduino_footprint.JPG|400px|thumb|center]]

Voici le schema Altium de notre Arduino

[[Fichier:Arduino_schema.JPG|400px|thumb|center]]

Pour créer la footprint du Mosfet, nous avons utilisé la procédure D-Pak. Pour cela, nous avons eu besoin de la datasheet et principalement de cette partie de la datasheet :

[[Fichier:D_Pak.JPG|400px|thumb|center]]

La procédure va nous demander de lui indiquer les dimensions de notre MOSFET. La footprint sera ensuite crée automatiquement.

En discuttant de notre problème au niveau de la batterie, Thierry nous a fait remarqué qu'il était possible que la batterie ne délivre pas forcément 2,1A max. Nous avons donc fait des tests pour vérifier cela. Après quelques test, nous avons pu determiner que la batterie peut délivrer 2,15A max.

==Semaine 9==

Nous avons rencontré un problème durant cette séance. En voulant tester notre fil rrésistif dans un congélateur à -5°C, nous nous sommes rendu compte que la résistivité de notre fil étatit trop faible. En effet, la tension de sortie est imposée par la batterie : 5V, et le courant de sortie maximu est de 2,1A. Nous sommes donc obligé de mettre un charge en sortie de minimum 2,38 Ohms. Cependant, la résistivité de notre fil est de 0,624 Ohms/m. Cela signifie que nous devont mettre 3,8m de fil dans notre semelle, ce qui représente un trop grande longueur. Nous avons donc 2 solutions pour palier à ce problème : diminuer la tension de sortie ou augmenter la charge en sortie avec des résistance de puissance.
La solution des résistance n'est pas optimale car la chaleur sera concentrée sur cette résistance. Nous avons donc penser à diminuer la tension moyenne de sortie grâce à un convertisseur Buck. Nous avons passé du temps à étudier cette idée. Puis nous avons simplifié ce probème en testant directement la résistivité réelle du fil. Il s'avère que la résistivité réelle est supérieure à la résistivité théorique. Cette résistivité est également sensible à la variation de température.
Après plusieurs test, nous avons pu trouver un longueur raisonnable qui permet d'utiliser notre fil sans convertisseur Buck ni résistance de puissance.

==Semaine 10 et 11==

Ces semaines, nous avons réalisé le routage de notre carte et nous l'avons envoyé en production.

[[Fichier:PCBmairoux.JPG|900px|thumb|center]]

Une fois cette carte imprimé, nous avons donc soudé tous les composants dessus.
Il n'y a pas eu de difficulté majeure dans cette étape.

Pendant les soudures, nous avons également réalisé sur Onshape la modélisation du boitier qui comportera la batterie et le circuit électronique. Nous avons donc laissé la place pour y faaire passer les bandes scratch ainsi que les fils.
Cette boite comportera un couvercle qui servira à pouvoir enlever la batterie afin de la charger.
Dans les mesures du boitier nous avons pris en compte une epaisseur supplémentaire afin, de laisser la place pour une protection isotherme afin de garder la chaleur dégagé par la batterie car la boitier sera exposée à des conditions qui ne lui sont pas favorables (températures négatives).

[[Fichier:boitierP16.png|900px|thumb|center]]

Voici donc la carte finie :

[[Fichier:carte_recto.jpg|900px|thumb|center]]

[[Fichier:carte_verso.jpg|900px|thumb|center]]

On peut remarqué que les trous laissé afin de mettre les fils utilisés pour le capteur et le fil resistif était trrop petit. Nous avons donc dus utiliser une autre méthode afin de rendre les connexions possible.

==Semaine 12==

Maintenant que toutes les soudures sont correctement faite, nous avons commencé les test de régulations :

La première étapes consistait d'abord à vérifier si la lecture des capteurs était correcte.

Comme vous pouvez le voir ci-dessous, nous avons défini trois niveaux de chauffe : "On chauffe" , "On chauffe un peu" et "on chauffe très peu".

[[Fichier:chauffe.png]]

[[Fichier:chauffe_un_peu.png]]

[[Fichier:chauffe_tres_peu.png]]

Nous avons testé ce programme dans les même conditions de température. nous avons donc changé les palier de température afin de voir si les informations envoyées étaient les bonnes.
Pour chaque valeur de température, nous avons défini une sorti PWM différentes afin de réguler le chauffage.

Pour les différents niveaux de chauffe, nous avons des valeurs moyennes en sortie différentes mais les valeurs max seront de 3.3V afin d'activer le MOSFET et laisser passer le courant.

Une fois cette étape finie, noius avons donc voulu vérifier la tension au borne de la résistance afin de connaitre le courant (ajouter un ampèremètre rajouté de la résistance au circuit(pince crocos) ce qui faussé les resultats).

Malheureusement, nous n'obtenons aucune tension au borne de la résistance.

Nous nous posons alors plusieurs questions :

Probleme de routage : -nous vérifions si toutes les bornes du MOSFET sont bien connectées et qu'il n'y a pas eu d’inversion : Aucun problème a ce niveau la.

-tensions à l'entrée assez elevée afin d'activer le MOSFET : Nous décidons de faire des tests sur une plaque d'essais avec un MOSFET possédant les mêmes caractéristiques que celui sur que nous utilisons sur notre circuit final.
Avec une alimentation sur la grille de 3.3V et notre batterie en alimentation du Drain : une fois encore nous n'avons aucune tension au borne de la résistance.
Nous décidons d'augmenter la tension à la grille et apercevons que la résistance se met à chauffer.

Le problème venez donc de la tensions de sortie de l'Arduino qui était trop faible afin d'activer le MOSFET.

Nous retournons sur la datasheet de notre mosfet afin de voir les caractéristiques et nous avons constaté deux choses :
-Ce qui nous a induit en erreur au départ est que l'information "tension de seuil maximale" est la tension maximal à la quelle le MOSFET va se mettre à conduire le courant entre le drain et la source et non la tension maximal que la grille peut supporter. Cette information nous la trouvons a la ligne "tension grille source maximum"

[[Fichier:datasheet_mosfet.png]]

De plus la courbe ci_dessous nous a permis de savoir jusque quelle tension nous devons alimenter la grille afin de laisser passer un maximum de 2 ampères entre le drain et la source.

[[Fichier:courbe_mosfet.png]]

==Semaine 10 et 11==

=Documents Rendus=

Fichier:Courbe mosfet.png

2018-04-26T15:25:03Z

Groux :

IMA4 2017/2018 P16

2018-04-26T14:56:54Z

Groux : /* Semaine 12 */

__TOC__
 

= SOUS-CHAUSSURE CHAUFFANTE POUR DOCKER =

=Présentation générale=
==Description==

Sur les ports, les conditions de travails peuvent être parfois rudes. En hiver, les températures peuvent vite devenir négatives et il est impératif pour les entreprises de sécuriser leurs ouvriers. Les glissades ou autres chutes sont régulières, et elles peuvent s’avérer très dangereuses. Les ouvriers étant obligés de travailler avec des chaussures de sécurité, certaines entreprises ont décidé de rendre obligatoire le port de sous-chaussures en caoutchouc (matériau avec un pouvoir antidérapant bien connu) lorsque les températures sont trop basses. Néanmoins, la capacité antidérapante du caoutchouc diminue énormément quand cette sous chaussure se refroidit.

Nous allons donc nous pencher sur la conception et la réalisation d’une paire de sous-chaussures chauffantes, qui aura pour but de maintenir le caoutchouc à sa température optimale et ainsi éviter les chutes.

==Objectifs==

Le principal objectif de cette sous-chaussure est son action antidérapante. Notre sous-chaussure devra aussi remplir plusieurs critères importants :
* Facilité pour mettre et enlever les sous-chaussures.
* Légèreté du produit ainsi que de la batterie.
* Stabilité parfaite pour l'utilisateur (sous-chaussure inulite si elle accroche au sol mais que la chaussure s'accroche mal à la sous-chaussure).
* Imperméabilité du produit (surtout de la batterie).
* Épaisseur minimum de la semelle (Un chaussure de sécurité a déjà une semelle très large en général, il s'agit de ne pas sur-élever encore plus l'utilisateur).
* Temps de recharge adéquat. Si la batterie dure une demi journée, il faut qu'elle soit rechargeable sur le temps de pause du midi. Si elle dure une journée complète de travail, il faut qu'elle soit rechargeable en une nuit.
* Adaptabilité avec tout type de chaussures de sécurité.

=Analyse du projet=

==Positionnement par rapport à l'existant==

Ce qui se fait déjà :
Sur le marché, il existe des centaines de types de « semelles chauffantes ». Cependant, elles ont quasiment toutes pour but de réchauffer le pied de l’utilisateur et non la semelle. Ce sont des objets de confort qui n’ont aucun impact sur la sécurité de l’utilisateur.

Il existe également de nombreuses formes de « sur-chaussure de sécurité ». Ce type de produit se met au-dessus d’une chaussure normale. Ce type de produit est utilisé pour des personnes extérieures qui viennent intervenir ou visiter, et qui sont obligées de porter des chaussures de sécurité.

==Analyse des concurrents==

Notre premier concurrent serait la semelle chauffante à placer à l'intérieur de la chaussure, qui sert à garder le pied de l'utilisateur à la bonne température. Il existe des centaines de marques et de types de semelles chauffantes pour tous types de prix allant de 10 à 200 euros. Cependant, ce concurrent ne résout pas du tout le problème d'adhérence qui est notre problématique principale.

En effet, un véritable concurrent doit résoudre les mêmes problématiques par n'importe quel autre moyen.
Donc nous pouvons considérer les entreprises qui installent des sols antidérapants comme des concurrents.

==Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé==

Jean-Yves travaille sur la plateforme multimodale de Dourges depuis maintenant 17 ans. Son job consiste à assurer la bonne coordination et le déchargement des porte-conteneurs. Il passe beaucoup de temps dehors. Il y a 4 ans, il a eu une urgence sur un des ponts de la plateforme. Dans la précipitation, il a glissé sur une plaque métallique gelée. 2 mois d’arrêt de travail s’en sont suivi à cause d’une hanche cassée.
Après étude, l’entreprise s’est retrouvée confrontée à un problème qu’elle ne savait pas palier. En effet, la loi oblige les ouvriers à travailler avec des chaussures de sécurité, un casque, des gants… Cependant, l’hiver, quand la température chute, le caoutchouc antidérapant des chaussures de Jean-Yves durcit et perd son effet antidérapant.
Les responsables de la plateforme multimodale ont donc décidé d'investir pour concevoir une sous-chaussure chauffante.
Maintenant, Jean-Yves enfile ses sous-chaussures antidérapantes tous les matins. Il lui suffit de récupérer les deux batteries qui ont chargé la nuit, de les accrocher à ses mollets, de les brancher, et c’est parti pour la journée. Ses chaussures accrochent beaucoup mieux à tout type de surface et en plus, les résidus thermiques chauffent ses pieds. Il s’agit donc également d’un produit de confort. Le port de ces sous-chaussure est maintenant obligatoire lorsque la température est négative. Chaque soir, en les enlevant, il lui suffit de retirer la batterie de sa pochette en bas du mollet, de la poser sur son chargeur afin qu’elle charge toute la nuit.

==Réponse à la question difficile==
Pour notre projet, la plus grosse problématique est clairement la batterie. Quelle type de batterie utiliser, quelles dimensions et quel poids possible ? Ou positionner cette batterie pour qu'elle gène le moins possible l'utilisateur.
Il faut également que la batterie soit bien mise à l'écart du froid et de l'humidité, pour des questions de sécurité évidentes.

Pour répondre à cette problématique, nous avons décidé de fixer la batterie sur le bas des mollets de l'utilisateur à l'aide d'une sangle et d'un scratch. En effet, il serait difficile de placer la batterie directement dans la sous-chaussure car nous allons essayer de minimiser l'épaisseur de celle-ci. De plus, il pourrait être plus dangereux de placer la batterie sur un coté de la chaussure car en cas de choc, la batterie pourrait être endommagée.

=Préparation du projet=

==Choix techniques : matériel et logiciel==

*2 Arduino Pro Mini [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2377?qs=sGAEpiMZZMsMyYRRhGMFNrePrikk4IpJQBQo3elmwiI%3d]
*1 bouclier USB vers UART pour mini Arduino [https://www.mouser.fr/ProductDetail/Digilent/410-212?qs=sGAEpiMZZMsF1ODjcwEocFxZWH6k8YAWBC6KMJ05oOA%3d]
*4 capteurs de température et humidité DHT22 [https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-t-et-d-humidite-dht22-20719.htm]
*2 MOSFET [https://fr.rs-online.com/web/p/transistors-mosfet/5431184/]
*1 batterie [https://fr.rs-online.com/web/p/batteries-externes/7757508/?searchTerm=pb+A5200&relevancy-data=636F3D3126696E3D4931384E4C446573635461786F6E6F6D794272616E645365617263685465726D325F74656D70266C753D6672266D6D3D6D617463687061727469616C6D617826706D3D5E5B5C707B4C7D5C707B4E647D3F5C707B5A737D2D2C2F255C2E5D2B2426706F3D31313326736E3D592673743D4B4559574F52445F4D554C54495F414C5048415F414E445F4D554C54495F414C5048415F4E554D455249432673633D592677633D4E4F4E45267573743D7062204135323030267374613D706220413532303026]
*1 film de tranfert thermique [https://fr.rs-online.com/web/p/tampons-decart-thermiques/5075605/] Référence SILPAD400AC
*1 Bobine fil résisitif [https://fr.rs-online.com/web/p/cable-industriel-multiconducteur/7496344/]
*1 paire de chaussure de sécurité (utilisation de nos chaussure)
*1 plaque de caoutchouc antidérapant antivibration [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/dalle-antiderapante-noir-gpi-e128988] (achetez, remboursement par la suite)
*1 Rouleau de scratch [https://www.leroymerlin.fr/v3/p/produits/ruban-adhesif-mini-ruban-scratch-auto-agrippant-scratch-grip-l-2000-x-l-10-mm-e1400146133] (achetez, remboursement par la suite)

==Liste des tâches à effectuer==

- Code de l'Arduino Pro Mini
*Doit convertir la trame binaire des DHT 22 en une température
*Doit comparer cette température à un seuil.
*Si la température est inférieure au seuil, on active la sortie de l'Arduino pour commander le MOSFET

- Choisir la manière de chauffage
Deux choix s'offrent à nous pour l'instant
* Chauffer via un film de la forme de la semelle sur lequel on colle un fil résistif
* Utiliser des LED Infrarouge pour chauffer qu'on mettrait en série avec une résistance pour commander le courant entrant

- En fonction de la manière de chauffage
Choisir la batterie adéquat (courant et tension)

- Choisir le MOSFET


- Tester la chaleur émise par le fil résistif en fonction de la tension d'alimentation et du courant de sortie max.


- Etudier le montage Arduino - PWM - MOSFET 

- Tester l'efficacité du film de transfert thermique.

- Faire le schéma PCB de notre montage pour y souder en CMS le MOSFET.

- Etudier la partie mécanique du projet : découpage laser de la semelle, collage des deux demi-semelles, installation des capteurs de température et création du boitier de la batterie et de l'Arduino.

=Réalisation du Projet=
==Feuille d'heures==

{| class="wikitable"
!Tâche !! Prélude !! Heures S1 !! Heures S2 !! Heures S3 !! Heures S4 !! Heures S5 !! Heures S6 !! Heures S7 !! Heures S8 !! Heures S9 !! Heures S10 !! Total
|-
| Analyse du projet
| 4
| 4
| 0
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 4
| 40
|}

==Semaine 1==

[[Fichier:Projet16 schema.JPG|800px|thumb|center]]

Les premières idées que nous avions, et que nous avons pu rapidement éliminer ou remplacer étaient : 
- Contrôler la chaleur avec une tension variable car l'Arduino peut uniquement sortir une seule tension. 
- Utiliser un JFET comme interrupteur contrôlé. En effet, il est préférable de commander l'interrupteur en tension plutôt qu'en courant donc d'utiliser un MOSFET. 
- Utiliser des résistances de puissance en série pour chauffer la semelle. Nous avons deux autres solutions plus optimales. La première consiste à utiliser un fil résistif chauffant sur un film thermique et la deuxième à utiliser des LED Infrarouges sur un film de transfert thermique également. 

==Semaine 2==

Nous avons pu chercher plus précisément les références des produits recherchés, trouver le lien de l'Arduino mini pro, de son bouclier USB vers UART pour pouvoir le programmer.
Nous avons également décidé de changer d'interrupteur. En effet, nous avions décidé d'utiliser un JFET (commandé en courant). Il sera plus simple d'utiliser un MOSFET (commandé en tension) à la sortie de l'Arduino car on peut directement contrôler la tension de sortie de l'Arduino.

MOSFET :

Nous avions besoin d'un MOSFET qui avait un courant de drain maximum assez élevé, de l'ordre de quelques ampères. Il faut que l'interrupteur se ferme quand on a une tension de grille de 5V (tension à la sortie de l'Arduino qui correspond à sa tension d'alimentation). Nous avons également décidé d'utiliser la technologie CMS pour que notre composant soit le plus discret possible. Nous avons donc pu définir la référence de ce MOSFET.

==Semaine 3 et 4==

C'est à cette séance que nous avons pu finaliser la commande de tous nos composants.
Nous avons décidé d'utiliser une batterie rechargeable USB de tension de sortie 5V, avec une capacité de 5000 mAh. Son courant de sortie max étant 2,1 A.

Nous avons également décidé de changer notre capteur de température. En effet, nous avions choisis d'utiliser des DHT11, cependant, ils ne sont pas précis pour des températures négatives. Nous avons donc décidé d'utiliser plutôt des DHT22, qui sont certes plus volumineux, mais plus précis et efficaces dans les températures négatives, qui seront nos températures d'utilisation.

Nous avons récupéré une bobine de fil résistif avec un courant max de 4,1 A et une résistivité de 0,45 Ohm/m.

Pendant cette séance, nous avons récupéré une Arduino Mini Pro, un bouclier USB et un DHT22 ce qui nous a permis de pouvoir commencer et achever notre programme Arduino.

Notre programme doit analyser la trame envoyée par les DHT22 pour en déduire la température extérieure. Puis comparer cette température à un seuil. C'est en dessous de ce seuil que l'on chauffera la semelle. On veut donc activer un MOSFET avec une tension comprise entre 3V et 5,5V. Il faudra donc que nous alimentions notre Arduino dans cette plage de tension.
Donc lorsque l'on compare cette température, on active une sortie de l'Arduino.

Voici le code terminé :



#include "DHT.h" // Librairie des capteurs DHT
#include "DHT_U.h"
#define DHTPIN1 3 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT1
#define DHTPIN2 2 // Changer le pin sur lequel est branché le DHT2
#define PIN_SORTIE 13 // Choisir le pin de sortie
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
#define SEUIL 25

DHT dht1(DHTPIN1, DHTTYPE);
DHT dht2(DHTPIN2, DHTTYPE);
void setup()
{
pinMode(PIN_SORTIE, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
dht1.begin();
dht2.begin();
}

void loop()
{
// Délai de 2 secondes entre chaque mesure. La lecture prend 250 millisecondes
delay(2000);

// Lecture de la température du premier capteur en Celcius
float t1 = dht1.readTemperature();

// Lecture de la température du deuxième capteur en Celcius
float t2 = dht2.readTemperature();

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t1))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

// Stop le programme et renvoie un message d'erreur si le capteur 1 ne renvoie aucune mesure
if (isnan(t2))
{
Serial.println("Echec de lecture !");
return;
}

float t=(t1+t2)/2;

if(t < SEUIL)
{
Serial.print("Température Basse, on chauffe !\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, HIGH);
}
else
{
Serial.print("Température haute, on chauffe pas!\n");
digitalWrite(PIN_SORTIE, LOW);
}
}


Nous avons pu tester notre programme avec 1 DHT22 et un multimètre, effectivement, on a une sortie à 3,3V lorsque le seuil est dépassé. Ici, il s'agit de 3,3V car nous avons alimenté en USB. Dans notre cas, nous alimenteront l'Arduino grâce à la batterie de 5V et nous aurons 5V en sortie.

==Semaine 5==

Nous avons pu étudier le fonctionnement PWM. Il s'agit simplement de découper la tension qui commande le MOSFET avec un rapport cyclique choisi pour pouvoir commander la valeur moyenne et ainsi chauffer avec des intensité différentes.Sans le PWM, nous pouvines uniquement chauffer à pleine puissance ou ne pas chauffer du tout. Grâce à ça, nous pouvons définir plusieurs seuils pour différentes intensités de chauffe.

Pour utiliser ce PWM, il faut utiliser le pin 3, 5, 6, 9, 10 ou 11 en sortie pour commander le MOSFET (les autres PIN ne peuvent pas être configurées en PWM) et utiliser la commande :
analogWrite(PIN_SORTIE, RapportCyclique);
C'est ce rapport cyclique qui déterminera l'intensité de chauffage, il est compris entre 0 et 255. Le rapport cyclique est proportionnel à la valeur moyenne de la tension.

La fin du notre programme change et devient :

if(t < SEUIL1)
{
Serial.print("\nTempérature Basse : on chauffe !\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 250);
}
else if(t > SEUIL1 && t < SEUIL2)
{
Serial.print("\nTempérature moyenne : on chauffe un peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 127);
}
else
{
Serial.print("\nTempérature haute : on chauffe très peu!\t");
Serial.print(t);
analogWrite(PIN_SORTIE, 40);
}

}
[[Fichier:PWM_2.jpg|450px|thumb|left]]
[[Fichier:PWM_1.jpg|460px|thumb|right]]

 

'''Deuxième partie de la séance'''

Nous sommes allés en C205 pour tester le chauffage de notre fil chauffant. On a utilisé une alimentation qui varie sa tension en fonction du courant demandé. Nous avons fixé le courant à 2,1 A (courant max de sortie de notre batterie). Nous avons pu observer un échauffement du fil. En absence de thermomètre précis, nous n'avons pas pu étalonner notre fil mais il y a bel et bien un échauffement.

==Semaine 6==

Arrivée de la commande Gotronic et Mouser. Nous avons pu récupérer nos DHT22 ainsi que nos 2 Arduinos pro mini.
Nous avons pu tester le bon fonctionnement de notre programme Arduino avec 2 DHT22, chose que nous ne pouvions pas faire avant. Sans trop de surprise, cela fonctionne parfaitement. Aucune raison que cela fonctionne avec 1 DHT et pas avec 2.

Nous avons également récupéré un thermomètre infrarouge. Nous avons pu etalonner notre fil résistif.
En voici sa courbe d'étalonnage à Tambiante=22°C

[[Fichier:Capture_Etalonnage.JPG|800px|thumb|center]]

La partie intéressante de la courbe est celle qui va jusque 2,1A, le courant max de sortie de notre batterie.
A une température ambiante de 22°C, on a pu atteindre 46°C à 2,1A. Cependant, on utilisera nos semelles exclusivement en cas de température négative. Nous devons donc effectuer ces mêmes mesures dans un endroit ou la température ambiante se rapproche de -5°C. Un congélateur serait idéal.

Pendant cette séance, nous avons pu également commencer le dessin de notre plaque PCB, qui contiendra la carte Arduino, 2 résistances, le MOSFET. Nous avons travaillé sur Altium et avons commencé les recherches sur la footprint de notre Arduino Pro Mini.

==Semaine 7==

Durant la séance 7, nous avons commencé la partie pratique. Nous avons dans un premier temps fait les soudures sur l'Arduino.
Dans un second temps nous avons commencé la création de notre circuit électronique sur Altium.
La principale difficulté a été de créer nos composant qui n'étaient pas dans la bibliothèque et plus particulièrement l'Arduino Pro mini.

==Semaine 8==

Cette semaine, nous avons avancé sur la conception de la carte PCB sur Altium. Création des fooprint de notre Arduino pro mini et de notre Mosfet.

Pour la création de la footprint de l'Arduino, nous avons créé 12 trous espacés de 2,54mm. Les trous ont un diamètre de 0,762MM. Voici la footprint crée :

[[Fichier:Arduino_footprint.JPG|400px|thumb|center]]

Voici le schema Altium de notre Arduino

[[Fichier:Arduino_schema.JPG|400px|thumb|center]]

Pour créer la footprint du Mosfet, nous avons utilisé la procédure D-Pak. Pour cela, nous avons eu besoin de la datasheet et principalement de cette partie de la datasheet :

[[Fichier:D_Pak.JPG|400px|thumb|center]]

La procédure va nous demander de lui indiquer les dimensions de notre MOSFET. La footprint sera ensuite crée automatiquement.

En discuttant de notre problème au niveau de la batterie, Thierry nous a fait remarqué qu'il était possible que la batterie ne délivre pas forcément 2,1A max. Nous avons donc fait des tests pour vérifier cela. Après quelques test, nous avons pu determiner que la batterie peut délivrer 2,15A max.

==Semaine 9==

Nous avons rencontré un problème durant cette séance. En voulant tester notre fil rrésistif dans un congélateur à -5°C, nous nous sommes rendu compte que la résistivité de notre fil étatit trop faible. En effet, la tension de sortie est imposée par la batterie : 5V, et le courant de sortie maximu est de 2,1A. Nous sommes donc obligé de mettre un charge en sortie de minimum 2,38 Ohms. Cependant, la résistivité de notre fil est de 0,624 Ohms/m. Cela signifie que nous devont mettre 3,8m de fil dans notre semelle, ce qui représente un trop grande longueur. Nous avons donc 2 solutions pour palier à ce problème : diminuer la tension de sortie ou augmenter la charge en sortie avec des résistance de puissance.
La solution des résistance n'est pas optimale car la chaleur sera concentrée sur cette résistance. Nous avons donc penser à diminuer la tension moyenne de sortie grâce à un convertisseur Buck. Nous avons passé du temps à étudier cette idée. Puis nous avons simplifié ce probème en testant directement la résistivité réelle du fil. Il s'avère que la résistivité réelle est supérieure à la résistivité théorique. Cette résistivité est également sensible à la variation de température.
Après plusieurs test, nous avons pu trouver un longueur raisonnable qui permet d'utiliser notre fil sans convertisseur Buck ni résistance de puissance.

==Semaine 10 et 11==

Ces semaines, nous avons réalisé le routage de notre carte et nous l'avons envoyé en production.

[[Fichier:PCBmairoux.JPG|900px|thumb|center]]

Une fois cette carte imprimé, nous avons donc soudé tous les composants dessus.
Il n'y a pas eu de difficulté majeure dans cette étape.

Pendant les soudures, nous avons également réalisé sur Onshape la modélisation du boitier qui comportera la batterie et le circuit électronique. Nous avons donc laissé la place pour y faaire passer les bandes scratch ainsi que les fils.
Cette boite comportera un couvercle qui servira à pouvoir enlever la batterie afin de la charger.
Dans les mesures du boitier nous avons pris en compte une epaisseur supplémentaire afin, de laisser la place pour une protection isotherme afin de garder la chaleur dégagé par la batterie car la boitier sera exposée à des conditions qui ne lui sont pas favorables (températures négatives).

[[Fichier:boitierP16.png|900px|thumb|center]]

Voici donc la carte finie :

[[Fichier:carte_recto.jpg|900px|thumb|center]]

[[Fichier:carte_verso.jpg|900px|thumb|center]]

On peut remarqué que les trous laissé afin de mettre les fils utilisés pour le capteur et le fil resistif était trrop petit. Nous avons donc dus utiliser une autre méthode afin de rendre les connexions possible.

==Semaine 12==

Maintenant que toutes les soudures sont correctement faite, nous avons commencé les test de régulations :

La première étapes consistait d'abord à vérifier si la lecture des capteurs était correcte.

Comme vous pouvez le voir ci-dessous, nous avons défini trois niveaux de chauffe : "On chauffe" , "On chauffe un peu" et "on chauffe très peu".

[[Fichier:chauffe.png]]

[[Fichier:chauffe_un_peu.png]]

[[Fichier:chauffe_tres_peu.png]]

Nous avons testé ce programme dans les même conditions de température. nous avons donc changé les palier de température afin de voir si les informations envoyées étaient les bonnes.
Pour chaque valeur de température, nous avons défini une sorti PWM différentes afin de réguler le chauffage.

Pour les différents niveaux de chauffe, nous avons des valeurs moyennes en sortie différentes mais les valeurs max seront de 3.3V afin d'activer le MOSFET et laisser passer le courant.

Une fois cette étape finie, noius avons donc voulu vérifier la tension au borne de la résistance afin de connaitre le courant (ajouter un ampèremètre rajouté de la résistance au circuit(pince crocos) ce qui faussé les resultats).

Malheureusement, nous n'obtenons aucune tension au borne de la résistance.

Nous nous posons alors plusieurs questions :

Probleme de routage : -nous vérifions si toutes les bornes du MOSFET sont bien connectées et qu'il n'y a pas eu d’inversion : Aucun problème a ce niveau la.

-tensions à l'entrée assez elevée afin d'activer le MOSFET : Nous décidons de faire des tests sur une plaque d'essais avec un MOSFET possédant les mêmes caractéristiques que celui sur que nous utilisons sur notre circuit final.
Avec une alimentation sur la grille de 3.3V et notre batterie en alimentation du Drain : une fois encore nous n'avons aucune tension au borne de la résistance.
Nous décidons d'augmenter la tension à la grille et apercevons que la résistance se met à chauffer.

Le problème venez donc de la tensions de sortie de l'Arduino qui était trop faible afin d'activer le MOSFET.

Nous retournons sur la datasheet de notre mosfet afin de voir les caractéristiques et nous avons constaté deux choses :
-Ce qui nous a induit en erreur au départ est que l'information "tension de seuil maximale" est la tension maximal à la quelle le MOSFET va se mettre à conduire le courant entre le drain et la source et non la tension maximal que la grille peut supporter. Cette information nous la trouvons a la ligne "tension grille source maximum"

[[Fichier:datasheet_mosfet.png]]

De plus la courbe ci_dessous nous a permis de savoir jusque quelle tension nous devons alimenter la grille afin de laisser passer un maximum de 2 ampères entre le drain et la source.

==Semaine 10 et 11==

=Documents Rendus=

IMA4 2017/2018 P16

IMA4 2017/2018 P16

2018-03-28T13:55:34Z

Groux : /* Réalisation du Projet */

Discussion:Projets IMA4 SC & SA 2017/2018

2018-03-28T13:35:07Z

Groux : /* Fiche de présence */

== Notes sur les projets ==

{| class="wikitable"
| Projet || Analyse du projet || Retour sur l'analyse || Matériel || Mi-parcours || Wiki terminé || Rapport || Vidéo
|-
| P1 [[IMA4 2017/2018 P1|Automatisation de la production de bière]]
| Présentation sans supports, bonne analyse de la concurrence. Par contre le scénario d'usage est à revoir en précisant l'usage pour le particulier.
| Le scénario est précisé mais aucune réponse aux questions difficiles "gestion des températures et procédure d'entretien".
| Rien.
| Si le contenu du Wiki reflète la quantité de travail fourni, c'est inquiétant.
|
|
|
|-
| P3 [[IMA4 2017/2018 P3|Sécurisation de l'Internet des Objets par surveillance globale]]
| Présentation focalisée sur les réseaux de neurones. Exercice mal compris (pas d'introduction du contexte, pas de scénario d'usage).
| Toujours pas d'analyse de la concurrence, ni de scénario d'usage. Pas de réponse aux questions difficiles "quel est le matériel ? quel est le protocole ? quelles sont les entrées du réseau de neurones ?".
| Une liste mais il manque des références vers les fournisseurs agréés (voir page de l'an dernier).
| Illustrez votre Wiki avec des schémas ou des photos de votre montage. Décrivez mieux votre plateforme de test et les résultats obtenus. Essayez de corriger les problèmes de français.
|
|
|
|-
| P4 [[IMA4 2017/2018 P4|Développement d'un module d'énergie pour Internet des Objets]]
| Exercice correctement réalisé.
| Pas de réponse aux questions difficiles "Architecture de la source d'énergie (nombre de chemins d'énergie ?)".
| Rien.
| Vous devriez avoir quelques éléments sur la réalisation. Complétez votre Wiki.
|
|
|
|-
| P5 [[IMA4 2017/2018 P5|Réseau de capteurs de pollution]]
| Présentation focalisée sur la création du site Web. Effort fait pour rédiger un scénario d'usage.
| Réponses aux questions mais l'analyse de la consommation est imprécise. 
| Du matériel listé dans la page Wiki mais à reporter en bas de la page des projets de cette année avec des références valides.
| Un effort de documentation mais illustrez par des schémas, des pages de l'application et des tests.
|
|
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|-
| P6 [[IMA4 2017/2018 P6|Réseau LoRaWAN]]
| Exercice correctement réalisé. Scénario d'usage à préciser sur la partie réseau de capteurs.
| Scénario d'usage non précisé. Pas de réponse à la question difficile.
| Du matériel listé mais sans référence, êtes-vous sur que le matériel n'a pas besoin d'être acheté ?
| Très bonne description de l'avancé du projet. N'hésitez pas à solliciter votre encadrant direct en cas de blocage !
|
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|
|-
| P7 [[IMA4 2017/2018 P7|Brique pour apprentissage informatique]]
| Pas de support. Exercice très bien réalisé.
| Pas de réponse aux questions difficiles "quelle alimentation ? comment faire pour différencier les briques ? comment les briques vont-elles communiquer ? quelle sécurité vis-à-vis des enfants ?"
| Pas de liste de matériel.
| Très bonne description de l'avancé du projet. Faites un effort de formatage du texte (par exemple en utilisant des sous-titres plutôt que de souligner des lignes).
|
|
|
|-
| P10 [[IMA4 2017/2018 P10|Portage de RIOT-OS sur MSP430 pour IOT]]
| Rien à signaler (juste une confusion entre le MSP430 et le CC430).
| Questions difficiles évacuées. 
| Du matériel listé mais sans référence.
| Une bonne description de l'avancé du projet.
|
|
|
|-
| P12 [[IMA4 2017/2018 P12|Système d'ostéophonie pour magicien]]
| Un peu rapide, exercice réalisé. 
| Pas d'analyse de la concurrence. Peu d'effort de rédaction. Des coquilles. Une réponse rapide à la question difficile.
| Du matériel listé mais pas forcément exhaustif et sans référence valide.
| Très bonne description de l'avancé du projet. Wiki agréable à lire.
|
|
|
|-
| P14 [[IMA4 2017/2018 P14|Ecran géant modulaire]]
| Doublant
| Doublant
| Page Wiki vide, pas de liste de matériel.
| Une bonne description de l'avancé du projet. Essayez de mieux formater votre texte pour une meilleure facilité de lecture.
|
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|
|-
| P15 [[IMA4 2017/2018 P15|Balle vibrante connectée pour enfants sourd]]
| Présentation acceptable mais avec des supports non soignés. Pas d'analyse de la concurrence, pas de scénario d'usage.
| L'analyse de la concurrence et le scénario d'usage ont été ajoutés. Par contre pas de réponse aux questions difficiles "quelle sera l'autonomie de la balle et quel sera le système de rechargement ?".
| Pas de liste de matériel.
| Rien sur l'avancé du projet au 18/02/2018. Wiki mis à jour en catastrophe le 19/02/2018. Peu d'informations, seul le routage d'une carte semble avoir été entrepris.
|
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|
|-
| P16 [[IMA4 2017/2018 P16|Sous-chaussure chauffante pour docker]]
| Présentation acceptable mais avec des supports non soignés. Trouver des concurrents indirects. Une histoire mais pas de scénario d'usage.
| Page Wiki modifiée après la présentation. Une réponse incomplète à la question difficile. Trop de coquilles pour ce niveau d'études.
| Pas de liste de matériel.
| Bonne description du travail. Cinq séances pour faire chauffer une résistance, n'est-ce pas trop ?
|
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| P17 [[IMA4 2017/2018 P17|Safe Watch]]
| Doublant
| Doublant
| Aucune modification de la page Wiki depuis début octobre.
| Une bonne description de l'avancé du projet. Projet encore dans la phase de prototypage. Comment vous comptez recevoir une carte SIM ?
|
|
|
|-
| P18 [[IMA4 2017/2018 P18|Mandala électronique]]
| Supports très textuels, pas de scénario d'usage mais une rédaction sur l'intérêt psychologique, pas vraiment de partie "concurrents".
| Un effort pour trouver des "concurrents", pas de réponses aux questions difficiles "combien de LEDs ? quelle alimentation pour quelle autonomie".
| Pas de liste de matériel.
| Le travail est a peu près décrit mais la page Wiki ressemble a un brouillon.
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| P19 [[IMA4 2017/2018 P19|Bijou électronique]]
| Bonne présentation orale. Utilisation du bluetooth peu convainquant. Pas de scénario d'usage. Un "concurrent" trouvé.
| Concept de scénario d'usage non compris. Une réponse à la question difficile très rapide et non convaincante.
| Une liste de matériel dans la page Wiki mais à insérer dans le tableau en bas de la page principale. Pas de référence (voir sur la page de l'an passé).
| Le travail avec le prototype pilote de LEDs est très bien décrit et de façon agréable à lire. Par contre le schéma du futur circuit est très mal engagé. Il faut commencer par faire un schéma plus précis du collier.
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| P20 [[IMA4 2017/2018 P20|Solution de messagerie à base de conteneurs]]
| Support assez corrects, sujet non entièrement compris, scénario d'usage minimal.
| Un problème dans le scénario d'usage : les conteneurs doivent être lancés sur un serveur. Une réponse acceptable à la question difficile.
| Pas de matériel particulier.
| Rien sur l'avancé du projet. Aucun travail ?
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| P22 [[IMA4 2017/2018 P22|Horloge numérique DCF77, serveur de temps et ludique]]
| Analyse très correcte.
| Réponse à la question difficile.
| Aucune liste de matériel.
| Compte-rendu du travail très lapidaire et parfois illisible à cause des coquilles. Le Wiki ne donne pas l'impression que le projet avance.
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| P23 [[IMA4 2017/2018 P23|Table de bar connectée]]
| Présentation trop impécise, pas vraiment de scénario d'usage. Par contre des concurrents ont été présentés.
| Un scénario d'usage éloigné de la future utilisation. Trop de coquilles dans ce scénario. Réponse à la question difficile.
| Une liste du matériel mais pas dans la page principale. Pas de référence (voir page de l'an passé).
| Compte-rendu non à jour au 18/02/2018 alors que la feuille d'heures est à jour. Le Wiki manque d'illustration, par exemple donnez le schéma du circuit. Des informations sur la carte en gestation.
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| P25 [[IMA4 2017/2018 P25|Essaim de robots]]
| Analyse très correcte. Un concurrent assez peu en rapport avec les essaims de robots mais dans la ligne des dispositifs de déminage.
| Pas de question difficile.
| Liste du matériel. Préciser pour le chassis.
| Impossible de connaître l'avancé du projet à la lecture du Wiki. N'êtes-vous pas entrain de vous perdre dans vos problèmes avec FreeRTOS ?
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| P30 [[IMA4 2017/2018 P30|Contrôle d'une caméra WiFi.]]
| Objectif mal expliqué. Exercice réalisé.
| Mieux définir l'objectif suite à la visite en entreprise. Pas de réponse à la question difficile.
| Aucune liste de matériel.
| Bonne description du travail. Votre Wiki manque d'illustrations sur un sujet qui le permet.
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| P32 [[IMA4 2017/2018 P32|Tribute to Peter Vogel]]
| Excellente présentation et excellent travail préparatoire, Scénario d'usage à préciser, trouver des concurrents.
| Réponse à la question difficile.
| Aucune liste de matériel.
| Tout simplement parfait ! Bien illustré, bien rédigé, le travail est très bien décrit. Attention quand vous dites qu'un ATMega328p n'a pas assez de sorties pour commander 8 oscillateurs, il dispose tout de même de plus de 20 E/S.
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| P35 [[IMA4 2017/2018 P35|Manette de jeu vidéo pour personne en situation de handicap]]
| Exercice réussi. Cependant précisez les acteurs dans le scénario d'usage.
| Pas de modification du scénario. Pas de réponse à la question difficile.
| Rien à redire sur la liste de matériel.
| Description du travail correct, des illustrations. Essayez de formater avec la syntaxe Wiki.
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| P39 [[IMA4 2017/2018 P39|Musique des plantes]]
| Analyse très correcte.
| Réponses aux questions difficiles.
| Aucune liste de matériel.
| Le travail effectué est décrit. Un nombre de coquilles non acceptable, la lecture en devient difficile. Utilisez la syntaxe de formatage du Wiki.
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| P40 [[IMA4 2017/2018 P40|Exploration du réseau d'anonymisation Tor]]
| Sujet se prêtant peu à l'exercice mais très bonne présentation. Sujet travaillé.
| Pas vraiment de question, la suggestion est noté dans la page Wiki.
| Pas de matériel à commander.
| Description du travail un peu rapide (DNS leak quesako ?). Rédaction en cours au moment de la lecture du Wiki.Effort de rédaction entre le 18/02/2018 et le 19/02/2018. Il manque des sections mais le travail effectué devient lisible.
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| P42 [[IMA4 2017/2018 P42|Automatisation de l'assemblage de LEGO]]
| Analyse très correcte.
| Pas de réponse aux questions difficiles "Comment démarrer l'imprimante à distance ? Comment sera calibrée la plaque d’impression ?
Comment la plaque va se fixer sur le sol ? 
| Aucune liste de matériel.
| Tout simplement parfait ! Bien illustré, bien rédigé, le travail est très bien décrit. Il est possible de mettre une copie d'écran de l'application de plus. Pas la peine de vous tirer dans les pattes.
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| P44 [[IMA4 2017/2018 P44|Reconnaissance d’objets via Traitement d’image]]
| Le projet ne semble pas encore avoir été sérieusement étudié.
| Net effort de documentation de la page Wiki. Pas de réponse directe à la question difficile sur la Kinect mais une discussion sur le problème posé.
| Aucune liste de matériel.
| Très bonne description du travail. Des illustrations mais il pourrait y avoir des photos du système robotino / kinect.
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| P49 [[IMA4 2017/2018 P49|Suivi de la qualité de l’air]]
| Contexte mal présenté, sujet flou. Scénario d'usage à préciser. Pas de contact avec les encadrants avant la présentation.
| Page de Wiki vide.
| Aucune liste de matériel.
| Compte-rendu rapide du travail. Ce compte-rendu est inquiétant. Il ne semble y avoir aucun résultat depuis le début du projet. Un module a été abandonné sans que le module en question n'ait été décrit ou que la raison de l'abandon ait été précisé. Attention votre projet est en voie d'échec.
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| P50 [[IMA4 2017/2018 P50|Etage commande de Centaure]]
| Doublant
| Page de Wiki assez vide.
| Aucune liste de matériel.
| Le robot centaure est en plus mauvais état maintenant qu'au début du projet. Vous semblez avoir une nouvelle fois abandonné votre projet. Des ajouts mineurs au Wiki le 19/02/2018.
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| P60 [[IMA4 2017/2018 P60|Commande de niveaux d’eau]]
| Présentation très correcte.
| Pas de réponse à la question difficile. Page Wiki un peu vide.
| Pas de matériel à commander.
| Un Wiki incomplet alors que la feuille d'heures est actualisée. Vous semblez toujours bloqués sur les problèmes d'étalonnage !
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|-
| P64 [[IMA4 2017/2018 P64|Simulation Labview et mise en réseau Modbus d’un ascenseur]]
| Doublant
| Wiki avec quelques informations sur le travail accompli depuis fin novembre : étude sur modbus et labview. Quelques coquilles.
| Aucune liste de matériel.
| Très peu d'illustrations. Texte mal formaté et avec des coquilles intolérable à ce niveau d'étude. Le compte-rendu donne l'impression d'une méthode de travail très brouillonne.
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|-
| P65 [[IMA4 2017/2018 P65|Exosquelette pour apprentissage]]
| Présentation sans support. Trouver des concurrents indirects. Pas de scénario d'usage.
| Page Wiki vide.
| Aucune liste de matériel.
| Rien sur l'avancé du projet. Projet en échec ?
|
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| P66 [[IMA4 2017/2018 P66|Coupe de France de robotique]]
| Analyse très correcte.
| Page Wiki bien tenue. Ajoutez des illustrations.
| Quelques éléments sur le matériel dans la page Wiki mais aucune liste avec références.
| Tout simplement parfait ! Bien illustré, bien rédigé, le travail est très bien décrit. Presque à jour. Vous n'aviez pas des cartes à faire fabriquer à l'extérieur ?
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| P67 [[IMA4 2017/2018 P67|Scanner 3D DIY]]
| Exercice bien réalisé.
| Page Wiki très complète. Ajoutez des illustrations.
| Une liste probablement pas exhaustive.
|Exceptionnel ! Très illustré, bien rédigé, le travail de recherche est très bien décrit. Je ne suis pas un fan de la mise en gras d'un quart du texte et la syntaxe Wiki n'est pas vraiment utilisée mais c'est du détail?
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|
|-
| P68 [[IMA4 2017/2018 P68|Générateur de chronogrammes d'ordonnancement]]
| Doublant
| Page Wiki vide.
| Pas de matériel à commander.
| Rien sur l'avancé du projet. Projet en échec ?
|
|
|
|-
| PP1 [[IMA4 2017/2018 Pré-projet 1|Robot hexapode pour escalier]]
| Erasmus
|
|
| Projet en échec constaté.
|
|
|
|-
|}

== Fiche de présence ==

{| class="wikitable"
! Projet !! Elèves !! Séance 1 (17/01) !! Séance 2 (24/01) !! Séance 3 (31/01) !! Séance 4 (7/02) !! Séance 5 (14/02) !! Séance 6 (21/02) !! Séance 7 (7/03) !! Séance 8 (14/03) !! Séance 9 (21/03) !! Séance 10 (28/03) !! Séance 11 (4/04) !! Séance 12 (11/04) !! Séance 13 (18/04)
|-
| P1 [[IMA4 2017/2018 P1|Automatisation de la production de bière]]
|Quentin Boëns / Henri Carlier
|E304
|E304/305
|E304
|E304
|E304
|C201
|C201
|C201/E304
|E304/Fab
|Fab
|-
| P3 [[IMA4 2017/2018 P3|Sécurisation de l'Internet des Objets par surveillance globale]]
|Ji Yang
|E306
|E303
| Pas de salle 
|E301
|E306
|-
| P4 [[IMA4 2017/2018 P4|Développement d'un module d'énergie pour Internet des Objets]]
| Alexis Viscogliosi / Abass Ayoub
|C008
|C008
|E304 Alexis Viscogliosi Absent excusé pour entretien stage
|C008
|C008
|C201
|C201
|C201
|C201
|C201
|-
| P5 [[IMA4 2017/2018 P5|Réseau de capteurs de pollution]]
| Paul Ribeiro / Mehanna Naïf
|E303
|E301
|A204 Absents 
|E301
|E301 puis B309 puis B207
|E301
|E301
|C201 puis E304
|C201 et E304
|C201
|-
| P6 [[IMA4 2017/2018 P6|Réseau LoRaWAN]]
| Antoine Gosse
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
|-
| P7 [[IMA4 2017/2018 P7|Brique pour apprentissage informatique]]
| Maëva Delaporte / Simon Blas
| E304 
| E304 
| E304 
| E301 
| E301 
| E301 
| E301 
| C201/E304 
| E301 
|-
| P10 [[IMA4 2017/2018 P10|Portage de RIOT-OS sur MSP430 pour IOT]]
| Baptiste Cartier
| E306
| E301
| E306
| E301
| E301
| E301
| E306
| E304
| E306
|-
| P12 [[IMA4 2017/2018 P12|Système d'ostéophonie pour magicien]]
| Amine El Messaoudi / Simon Feutrier
| E301
| E301
| C201
| C201
| B207
| C201
| C201
| C201
|-
| P14 [[IMA4 2017/2018 P14|Ecran géant modulaire]]
| Jade Dupont
|E304
|E304
|E304
|E304
|E304
|Absence Maladie
|E304
|E304
|E304
|E304
|-
| P15 [[IMA4 2017/2018 P15|Balle vibrante connectée pour enfants sourd]]
| Thomas Cunin / Thibault Cattelain
| E304
| B306/E304
| Pas de salle (E304 - A305)
| E301
| E301
| E301
| E301
| E304
| E304/C200
|-
| P16 [[IMA4 2017/2018 P16|Sous-chaussure chauffante pour docker]]
| Rémi Mairesse / Gustave Roux
| E304
| E301
| Pas de salle 
| E304
| E304
| E304 / C201
| C201
| C201
| C201
| C201
|-
| P17 [[IMA4 2017/2018 P17|Safe Watch]]
| Oumaima Naanaa
|E302
|E304
|E304
|E304
|E304
|E304
|E304
|E304
|-
| P18 [[IMA4 2017/2018 P18|Mandala électronique]]
| Lirui Zhang / Lihe Zhang
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| C201
|-
| P19 [[IMA4 2017/2018 P19|Bijou électronique]]
| Lijie Yao / Keren Qiang
| E303
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304
|-
| P20 [[IMA4 2017/2018 P20|Solution de messagerie à base de conteneurs]]
| Maxime Creteur / Gao Fan
|E303
|E301
|A204 Absents 
|E303
|B309 puis B207
|E301
|E301
|E304
|E301
|E301
|-
| P22 [[IMA4 2017/2018 P22|Horloge numérique DCF77, serveur de temps et ludique]]
| Amaury Knockaert / Fabrice Taingland
| E304
| E304
| E304/E302
| C203/E306
| E306/E304
| Forum stages euratech/E304
| E304
| E306
| E306
| E306
|-
| P23 [[IMA4 2017/2018 P23|Table de bar connectée]]
| Matthieu Delobelle
| E306
| E306
| E303 - C201
| E306 - C201
| E304
| E306
| E306
|-
| P25 [[IMA4 2017/2018 P25|Essaim de robots]]
| Benjamin Canu / Ganix Etcheguibel
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| Forum Euratech jusque 17h E306
| E306
| E306
| E306
|-
| P30 [[IMA4 2017/2018 P30|Contrôle d'une caméra WiFi.]]
| Taky Djeraba / Thomas Hubert
| E306
| E306
| Pas de salle 
| E306
| E306
| E306
| E306
|-
| P32 [[IMA4 2017/2018 P32|Tribute to Peter Vogel]]
| Jean-Baptiste Watine / Antoine Untereiner
| E306/C201
| E301
| Pas de salle (C201) 
| C205
| C205/E301
| C205/E301
| E301
| C205
|-
| P35 [[IMA4 2017/2018 P35|Manette de jeu vidéo pour personne en situation de handicap]]
| Transley Gracias / Camille Saad
| E306
| E306
| E305
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306/C202
| E306
|-
| P39 [[IMA4 2017/2018 P39|Musique des plantes]]
| Xavier Chenot / Rodolphe Toin
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306 puis C201
|-
| P40 [[IMA4 2017/2018 P40|Exploration du réseau d'anonymisation Tor]]
| Antoine Duquenoy / Anthony Durot
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
| E305
|-
| P42 [[IMA4 2017/2018 P42|Automatisation de l'assemblage de LEGO]]
| Eloi Zalczer / Justine Senellart
|E302/E306
|E302/E306
|E304/E302
|E304/E302
|E306/E302
|Hors Polytech/E302
|E302/E304
|E302/E304
|E304/E302
|E306/E302
|
|-
|-
| P44 [[IMA4 2017/2018 P44|Reconnaissance d’objets via Traitement d’image]]
| Damien Narbais / Zoé Briois
| E306
| E301
| Pas de salle (E301)
| E304 + 17h réunion C00X
| C205
| E304 + 17h réunion C00X
| A317
| E304
| E30X
| C205
|-
| P49 [[IMA4 2017/2018 P49|Suivi de la qualité de l’air]]
| Hugo Delbroucq / Nicolas Havard
| E301
| INRIA
| Pas de salle (INRIA)
| E301
| E301 puis E304
| E301
| E301
| E304
| INRIA
| E301
|
|
|
|-
| P50 [[IMA4 2017/2018 P50|Etage commande de Centaure]]
|-
| P60 [[IMA4 2017/2018 P60|Commande de niveaux d’eau]]
| Claire Vandamme / Alexandra Villa
|C008
|C008
|Hors Polytech/B106
|C008
|C008
|Bureau de Mr Pekpe/E306
|C008
|C008
|C008(Claire : jusque 16h, RDV médical)
|C008
|-
| P64 [[IMA4 2017/2018 P64|Simulation Labview et mise en réseau Modbus d’un ascenseur]]
|-
| P65 [[IMA4 2017/2018 P65|Exosquelette pour apprentissage]]
| Florian Le Foll
| E301
| E301
| (Pas de salle) E303
|E303
|E303
|C201
|C201
|C201
|-
| P66 [[IMA4 2017/2018 P66|Coupe de France de robotique]]
| Carval Amaury/ Prud'Homme Geoffrey
| fabricarium
| fabricarium puis Hors Polytech
| E304
| E301
| Carval E306 - Preud'homme E301
| E301
| Carval C20X - Preud'homme Fabricarium
|-
| P67 [[IMA4 2017/2018 P67|Scanner 3D DIY]]
| Erwan Dufresne
| E302/E306
| E301
| E304
| E301
| E302
| E306
| E302
| E302/Fabricarium
| E302/Fabricarium
| Fabricarium/E304
|
|-
| PP1 [[IMA4 2017/2018 PP1|Robot hexapode pour escalier]]
| Eduardo Gomez
| C201
| C201
| C201
| Fabricarium
| Fabricarium
| C201
| C201/Fabricarium
| C201/Fabricarium
| C201/Fabricarium
|-
| P68 [[IMA4 2017/2018 P68|Générateur de chronogrammes d'ordonnancement]]
|}

Discussion:Projets IMA4 SC & SA 2017/2018

2018-02-21T11:03:44Z

Groux : /* Fiche de présence */

== Notes sur les projets ==

{| class="wikitable"
| Projet || Analyse du projet || Retour sur l'analyse || Matériel || Mi-parcours || Wiki terminé || Rapport || Vidéo
|-
| P1 [[IMA4 2017/2018 P1|Automatisation de la production de bière]]
| Présentation sans supports, bonne analyse de la concurrence. Par contre le scénario d'usage est à revoir en précisant l'usage pour le particulier.
| Le scénario est précisé mais aucune réponse aux questions difficiles "gestion des températures et procédure d'entretien".
| Rien.
| Si le contenu du Wiki reflète la quantité de travail fourni, c'est inquiétant.
|
|
|
|-
| P3 [[IMA4 2017/2018 P3|Sécurisation de l'Internet des Objets par surveillance globale]]
| Présentation focalisée sur les réseaux de neurones. Exercice mal compris (pas d'introduction du contexte, pas de scénario d'usage).
| Toujours pas d'analyse de la concurrence, ni de scénario d'usage. Pas de réponse aux questions difficiles "quel est le matériel ? quel est le protocole ? quelles sont les entrées du réseau de neurones ?".
| Une liste mais il manque des références vers les fournisseurs agréés (voir page de l'an dernier).
| Illustrez votre Wiki avec des schémas ou des photos de votre montage. Décrivez mieux votre plateforme de test et les résultats obtenus. Essayez de corriger les problèmes de français.
|
|
|
|-
| P4 [[IMA4 2017/2018 P4|Développement d'un module d'énergie pour Internet des Objets]]
| Exercice correctement réalisé.
| Pas de réponse aux questions difficiles "Architecture de la source d'énergie (nombre de chemins d'énergie ?)".
| Rien.
| Vous devriez avoir quelques éléments sur la réalisation. Complétez votre Wiki.
|
|
|
|-
| P5 [[IMA4 2017/2018 P5|Réseau de capteurs de pollution]]
| Présentation focalisée sur la création du site Web. Effort fait pour rédiger un scénario d'usage.
| Réponses aux questions mais l'analyse de la consommation est imprécise. 
| Du matériel listé dans la page Wiki mais à reporter en bas de la page des projets de cette année avec des références valides.
| Un effort de documentation mais illustrez par des schémas, des pages de l'application et des tests.
|
|
|
|-
| P6 [[IMA4 2017/2018 P6|Réseau LoRaWAN]]
| Exercice correctement réalisé. Scénario d'usage à préciser sur la partie réseau de capteurs.
| Scénario d'usage non précisé. Pas de réponse à la question difficile.
| Du matériel listé mais sans référence, êtes-vous sur que le matériel n'a pas besoin d'être acheté ?
| Très bonne description de l'avancé du projet. N'hésitez pas à solliciter votre encadrant direct en cas de blocage !
|
|
|
|-
| P7 [[IMA4 2017/2018 P7|Brique pour apprentissage informatique]]
| Pas de support. Exercice très bien réalisé.
| Pas de réponse aux questions difficiles "quelle alimentation ? comment faire pour différencier les briques ? comment les briques vont-elles communiquer ? quelle sécurité vis-à-vis des enfants ?"
| Pas de liste de matériel.
| Très bonne description de l'avancé du projet. Faites un effort de formatage du texte (par exemple en utilisant des sous-titres plutôt que de souligner des lignes).
|
|
|
|-
| P10 [[IMA4 2017/2018 P10|Portage de RIOT-OS sur MSP430 pour IOT]]
| Rien à signaler (juste une confusion entre le MSP430 et le CC430).
| Questions difficiles évacuées. 
| Du matériel listé mais sans référence.
| Une bonne description de l'avancé du projet.
|
|
|
|-
| P12 [[IMA4 2017/2018 P12|Système d'ostéophonie pour magicien]]
| Un peu rapide, exercice réalisé. 
| Pas d'analyse de la concurrence. Peu d'effort de rédaction. Des coquilles. Une réponse rapide à la question difficile.
| Du matériel listé mais pas forcément exhaustif et sans référence valide.
| Très bonne description de l'avancé du projet. Wiki agréable à lire.
|
|
|
|-
| P14 [[IMA4 2017/2018 P14|Ecran géant modulaire]]
| Doublant
| Doublant
| Page Wiki vide, pas de liste de matériel.
| Une bonne description de l'avancé du projet. Essayez de mieux formater votre texte pour une meilleure facilité de lecture.
|
|
|
|-
| P15 [[IMA4 2017/2018 P15|Balle vibrante connectée pour enfants sourd]]
| Présentation acceptable mais avec des supports non soignés. Pas d'analyse de la concurrence, pas de scénario d'usage.
| L'analyse de la concurrence et le scénario d'usage ont été ajoutés. Par contre pas de réponse aux questions difficiles "quelle sera l'autonomie de la balle et quel sera le système de rechargement ?".
| Pas de liste de matériel.
| Rien sur l'avancé du projet au 18/02/2018. Wiki mis à jour en catastrophe le 19/02/2018. Peu d'informations, seul le routage d'une carte semble avoir été entrepris.
|
|
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| P16 [[IMA4 2017/2018 P16|Sous-chaussure chauffante pour docker]]
| Présentation acceptable mais avec des supports non soignés. Trouver des concurrents indirects. Une histoire mais pas de scénario d'usage.
| Page Wiki modifiée après la présentation. Une réponse incomplète à la question difficile. Trop de coquilles pour ce niveau d'études.
| Pas de liste de matériel.
| Bonne description du travail. Cinq séances pour faire chauffer une résistance, n'est-ce pas trop ?
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| P17 [[IMA4 2017/2018 P17|Safe Watch]]
| Doublant
| Doublant
| Aucune modification de la page Wiki depuis début octobre.
| Une bonne description de l'avancé du projet. Projet encore dans la phase de prototypage. Comment vous comptez recevoir une carte SIM ?
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| P18 [[IMA4 2017/2018 P18|Mandala électronique]]
| Supports très textuels, pas de scénario d'usage mais une rédaction sur l'intérêt psychologique, pas vraiment de partie "concurrents".
| Un effort pour trouver des "concurrents", pas de réponses aux questions difficiles "combien de LEDs ? quelle alimentation pour quelle autonomie".
| Pas de liste de matériel.
| Le travail est a peu près décrit mais la page Wiki ressemble a un brouillon.
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| P19 [[IMA4 2017/2018 P19|Bijou électronique]]
| Bonne présentation orale. Utilisation du bluetooth peu convainquant. Pas de scénario d'usage. Un "concurrent" trouvé.
| Concept de scénario d'usage non compris. Une réponse à la question difficile très rapide et non convaincante.
| Une liste de matériel dans la page Wiki mais à insérer dans le tableau en bas de la page principale. Pas de référence (voir sur la page de l'an passé).
| Le travail avec le prototype pilote de LEDs est très bien décrit et de façon agréable à lire. Par contre le schéma du futur circuit est très mal engagé. Il faut commencer par faire un schéma plus précis du collier.
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| P20 [[IMA4 2017/2018 P20|Solution de messagerie à base de conteneurs]]
| Support assez corrects, sujet non entièrement compris, scénario d'usage minimal.
| Un problème dans le scénario d'usage : les conteneurs doivent être lancés sur un serveur. Une réponse acceptable à la question difficile.
| Pas de matériel particulier.
| Rien sur l'avancé du projet. Aucun travail ?
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| P22 [[IMA4 2017/2018 P22|Horloge numérique DCF77, serveur de temps et ludique]]
| Analyse très correcte.
| Réponse à la question difficile.
| Aucune liste de matériel.
| Compte-rendu du travail très lapidaire et parfois illisible à cause des coquilles. Le Wiki ne donne pas l'impression que le projet avance.
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| P23 [[IMA4 2017/2018 P23|Table de bar connectée]]
| Présentation trop impécise, pas vraiment de scénario d'usage. Par contre des concurrents ont été présentés.
| Un scénario d'usage éloigné de la future utilisation. Trop de coquilles dans ce scénario. Réponse à la question difficile.
| Une liste du matériel mais pas dans la page principale. Pas de référence (voir page de l'an passé).
| Compte-rendu non à jour au 18/02/2018 alors que la feuille d'heures est à jour. Le Wiki manque d'illustration, par exemple donnez le schéma du circuit. Des informations sur la carte en gestation.
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| P25 [[IMA4 2017/2018 P25|Essaim de robots]]
| Analyse très correcte. Un concurrent assez peu en rapport avec les essaims de robots mais dans la ligne des dispositifs de déminage.
| Pas de question difficile.
| Liste du matériel. Préciser pour le chassis.
| Impossible de connaître l'avancé du projet à la lecture du Wiki. N'êtes-vous pas entrain de vous perdre dans vos problèmes avec FreeRTOS ?
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| P30 [[IMA4 2017/2018 P30|Contrôle d'une caméra WiFi.]]
| Objectif mal expliqué. Exercice réalisé.
| Mieux définir l'objectif suite à la visite en entreprise. Pas de réponse à la question difficile.
| Aucune liste de matériel.
| Bonne description du travail. Votre Wiki manque d'illustrations sur un sujet qui le permet.
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| P32 [[IMA4 2017/2018 P32|Tribute to Peter Vogel]]
| Excellente présentation et excellent travail préparatoire, Scénario d'usage à préciser, trouver des concurrents.
| Réponse à la question difficile.
| Aucune liste de matériel.
| Tout simplement parfait ! Bien illustré, bien rédigé, le travail est très bien décrit. Attention quand vous dites qu'un ATMega328p n'a pas assez de sorties pour commander 8 oscillateurs, il dispose tout de même de plus de 20 E/S.
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| P35 [[IMA4 2017/2018 P35|Manette de jeu vidéo pour personne en situation de handicap]]
| Exercice réussi. Cependant précisez les acteurs dans le scénario d'usage.
| Pas de modification du scénario. Pas de réponse à la question difficile.
| Rien à redire sur la liste de matériel.
| Description du travail correct, des illustrations. Essayez de formater avec la syntaxe Wiki.
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| P39 [[IMA4 2017/2018 P39|Musique des plantes]]
| Analyse très correcte.
| Réponses aux questions difficiles.
| Aucune liste de matériel.
| Le travail effectué est décrit. Un nombre de coquilles non acceptable, la lecture en devient difficile. Utilisez la syntaxe de formatage du Wiki.
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| P40 [[IMA4 2017/2018 P40|Exploration du réseau d'anonymisation Tor]]
| Sujet se prêtant peu à l'exercice mais très bonne présentation. Sujet travaillé.
| Pas vraiment de question, la suggestion est noté dans la page Wiki.
| Pas de matériel à commander.
| Description du travail un peu rapide (DNS leak quesako ?). Rédaction en cours au moment de la lecture du Wiki.Effort de rédaction entre le 18/02/2018 et le 19/02/2018. Il manque des sections mais le travail effectué devient lisible.
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| P42 [[IMA4 2017/2018 P42|Automatisation de l'assemblage de LEGO]]
| Analyse très correcte.
| Pas de réponse aux questions difficiles "Comment démarrer l'imprimante à distance ? Comment sera calibrée la plaque d’impression ?
Comment la plaque va se fixer sur le sol ? 
| Aucune liste de matériel.
| Tout simplement parfait ! Bien illustré, bien rédigé, le travail est très bien décrit. Il est possible de mettre une copie d'écran de l'application de plus. Pas la peine de vous tirer dans les pattes.
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| P44 [[IMA4 2017/2018 P44|Reconnaissance d’objets via Traitement d’image]]
| Le projet ne semble pas encore avoir été sérieusement étudié.
| Net effort de documentation de la page Wiki. Pas de réponse directe à la question difficile sur la Kinect mais une discussion sur le problème posé.
| Aucune liste de matériel.
| Très bonne description du travail. Des illustrations mais il pourrait y avoir des photos du système robotino / kinect. Feuille d'heure étrange.
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| P49 [[IMA4 2017/2018 P49|Suivi de la qualité de l’air]]
| Contexte mal présenté, sujet flou. Scénario d'usage à préciser. Pas de contact avec les encadrants avant la présentation.
| Page de Wiki vide.
| Aucune liste de matériel.
| Compte-rendu rapide du travail. Ce compte-rendu est inquiétant. Il ne semble y avoir aucun résultat depuis le début du projet. Un module a été abandonné sans que le module en question n'ait été décrit ou que la raison de l'abandon ait été précisé. Attention votre projet est en voie d'échec.
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| P50 [[IMA4 2017/2018 P50|Etage commande de Centaure]]
| Doublant
| Page de Wiki assez vide.
| Aucune liste de matériel.
| Le robot centaure est en plus mauvais état maintenant qu'au début du projet. Vous semblez avoir une nouvelle fois abandonné votre projet. Des ajouts mineurs au Wiki le 19/02/2018.
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| P60 [[IMA4 2017/2018 P60|Commande de niveaux d’eau]]
| Présentation très correcte.
| Pas de réponse à la question difficile. Page Wiki un peu vide.
| Pas de matériel à commander.
| Un Wiki incomplet alors que la feuille d'heures est actualisée. Vous semblez toujours bloqués sur les problèmes d'étalonnage !
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| P64 [[IMA4 2017/2018 P64|Simulation Labview et mise en réseau Modbus d’un ascenseur]]
| Doublant
| Wiki avec quelques informations sur le travail accompli depuis fin novembre : étude sur modbus et labview. Quelques coquilles.
| Aucune liste de matériel.
| Très peu d'illustrations. Texte mal formaté et avec des coquilles intolérable à ce niveau d'étude. Le compte-rendu donne l'impression d'une méthode de travail très brouillonne.
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| P65 [[IMA4 2017/2018 P65|Exosquelette pour apprentissage]]
| Présentation sans support. Trouver des concurrents indirects. Pas de scénario d'usage.
| Page Wiki vide.
| Aucune liste de matériel.
| Rien sur l'avancé du projet. Projet en échec ?
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| P66 [[IMA4 2017/2018 P66|Coupe de France de robotique]]
| Analyse très correcte.
| Page Wiki bien tenue. Ajoutez des illustrations.
| Quelques éléments sur le matériel dans la page Wiki mais aucune liste avec références.
| Tout simplement parfait ! Bien illustré, bien rédigé, le travail est très bien décrit. Presque à jour. Vous n'aviez pas des cartes à faire fabriquer à l'extérieur ?
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| P67 [[IMA4 2017/2018 P67|Scanner 3D DIY]]
| Exercice bien réalisé.
| Page Wiki très complète. Ajoutez des illustrations.
| Une liste probablement pas exhaustive.
|Exceptionnel ! Très illustré, bien rédigé, le travail de recherche est très bien décrit. Je ne suis pas un fan de la mise en gras d'un quart du texte et la syntaxe Wiki n'est pas vraiment utilisée mais c'est du détail?
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| P68 [[IMA4 2017/2018 P68|Générateur de chronogrammes d'ordonnancement]]
| Doublant
| Page Wiki vide.
| Pas de matériel à commander.
| Rien sur l'avancé du projet. Projet en échec ?
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| PP1 [[IMA4 2017/2018 Pré-projet 1|Robot hexapode pour escalier]]
| Erasmus
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| Projet en échec constaté.
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|-
|}

== Fiche de présence ==

{| class="wikitable"
! Projet !! Elèves !! Séance 1 (17/01) !! Séance 2 (24/01) !! Séance 3 (31/01) !! Séance 4 (7/02) !! Séance 5 (14/02) !! Séance 6 (21/02) !! Séance 7 (7/03) !! Séance 8 (14/03) !! Séance 9 (21/03) !! Séance 10 (28/03) !! Séance 11 (4/04) !! Séance 12 (11/04) !! Séance 13 (18/04)
|-
| P1 [[IMA4 2017/2018 P1|Automatisation de la production de bière]]
|Quentin Boëns / Henri Carlier
|E304
|E304/305
|E304
|E304
|E304
|-
| P3 [[IMA4 2017/2018 P3|Sécurisation de l'Internet des Objets par surveillance globale]]
|Ji Yang
|E306
|E303
| Pas de salle 
|E301
|E306
|-
| P4 [[IMA4 2017/2018 P4|Développement d'un module d'énergie pour Internet des Objets]]
| Alexis Viscogliosi / Abass Ayoub
|C008
|C008
|E304 Alexis Viscogliosi Absent excusé pour entretien stage
|C008
|C008
|-
| P5 [[IMA4 2017/2018 P5|Réseau de capteurs de pollution]]
| Paul Ribeiro / Mehanna Naïf
|E303
|E301
|A204 Absents 
|E301
|E301 puis B309 puis B207
|-
| P6 [[IMA4 2017/2018 P6|Réseau LoRaWAN]]
| Antoine Gosse
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
|-
| P7 [[IMA4 2017/2018 P7|Brique pour apprentissage informatique]]
| Maëva Delaporte / Simon Blas
| E304 
| E304 
| E304 
| E301 
| E301 
|-
| P10 [[IMA4 2017/2018 P10|Portage de RIOT-OS sur MSP430 pour IOT]]
| Baptiste Cartier
| E306
| E301
| E306
| E301
| E301
|-
| P12 [[IMA4 2017/2018 P12|Système d'ostéophonie pour magicien]]
| Amine El Messaoudi / Simon Feutrier
| E301
| E301
| C201
| C201
| B207
|-
| P14 [[IMA4 2017/2018 P14|Ecran géant modulaire]]
| Jade Dupont
|E304
|E304
|E304
|E304
|E304
|-
| P15 [[IMA4 2017/2018 P15|Balle vibrante connectée pour enfants sourd]]
| Thomas Cunin / Thibault Cattelain
| E304
| B306/E304
| Pas de salle (E304 - A305)
| E301
|-
| P16 [[IMA4 2017/2018 P16|Sous-chaussure chauffante pour docker]]
| Rémi Mairesse / Gustave Roux
| E304
| E301
| Pas de salle 
| E304
| E304
|-
| P17 [[IMA4 2017/2018 P17|Safe Watch]]
| Oumaima Naanaa
|E302
|E304
|E304
|E304
|E304
|-
| P18 [[IMA4 2017/2018 P18|Mandala électronique]]
| Lirui Zhang / Lihe Zhang
| E304
| E304
| E304
| E304
| E304

|-
| P19 [[IMA4 2017/2018 P19|Bijou électronique]]
| Lijie Yao / Keren Qiang
| E303
| E304
| E304
| E304
| E304
|-
| P20 [[IMA4 2017/2018 P20|Solution de messagerie à base de conteneurs]]
| Maxime Creteur / Gao Fan
|E303
|E301
|A204 Absents 
|E303
|B309 puis B207
|-
| P22 [[IMA4 2017/2018 P22|Horloge numérique DCF77, serveur de temps et ludique]]
| Amaury Knockaert / Fabrice Taingland
| E304
| E304
| E304/E302
| C203/E306
|-
| P23 [[IMA4 2017/2018 P23|Table de bar connectée]]
| Matthieu Delobelle
| E306
| E306
| E303 - C201
| E306 - C201
| E304
|-
| P25 [[IMA4 2017/2018 P25|Essaim de robots]]
| Benjamin Canu / Ganix Etcheguibel
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
|-
| P30 [[IMA4 2017/2018 P30|Contrôle d'une caméra WiFi.]]
| Taky Djeraba / Thomas Hubert
| E306
| E306
| Pas de salle 
|-
| P32 [[IMA4 2017/2018 P32|Tribute to Peter Vogel]]
| Jean-Baptiste Watine / Antoine Untereiner
| E306/C201
| E301
| Pas de salle (C201) 
| C205
| C205/E301
|-
| P35 [[IMA4 2017/2018 P35|Manette de jeu vidéo pour personne en situation de handicap]]
| Transley Gracias / Camille Saad
| E306
| E306
| E305
| E306
| E306
|-
| P39 [[IMA4 2017/2018 P39|Musique des plantes]]
| Xavier Chenot / Rodolphe Toin
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
|-
| P40 [[IMA4 2017/2018 P40|Exploration du réseau d'anonymisation Tor]]
| Antoine Duquenoy / Anthony Durot
| E306
| E306
| E306
| E306
| E306
|-
| P42 [[IMA4 2017/2018 P42|Automatisation de l'assemblage de LEGO]]
| Eloi Zalczer / Justine Senellart
|E302/E306
|E302/E306
|E304/E302
|E304/E302
|E306/E302
|-
|-
| P44 [[IMA4 2017/2018 P44|Reconnaissance d’objets via Traitement d’image]]
| Damien Narbais / Zoé Briois
| E306
| E301
| Pas de salle (E301)
| E304 + 17h réunion C00X
| C205
|-
| P49 [[IMA4 2017/2018 P49|Suivi de la qualité de l’air]]
| Hugo Delbroucq / Nicolas Havard
| E301
| INRIA
| Pas de salle (INRIA)
| E301
| E301 puis E304
|
|
|
|
|-
| P50 [[IMA4 2017/2018 P50|Etage commande de Centaure]]
|-
| P60 [[IMA4 2017/2018 P60|Commande de niveaux d’eau]]
| Claire Vandamme / Alexandra Villa
|C008
|C008
|Hors Polytech/B106 Pas de salle Absentes 
|C008
|C008
|-
| P64 [[IMA4 2017/2018 P64|Simulation Labview et mise en réseau Modbus d’un ascenseur]]
|-
| P65 [[IMA4 2017/2018 P65|Exosquelette pour apprentissage]]
| Florian Le Foll
| E301
| E301
| (Pas de salle) E303
|E303
|E303
|-
| P66 [[IMA4 2017/2018 P66|Coupe de France de robotique]]
| Carval Amaury/ Prud'Homme Geoffrey
| fabricarium
| fabricarium puis Hors Polytech
| E304
| E301
| Carval E306 - Preud'homme E301
|-
| P67 [[IMA4 2017/2018 P67|Scanner 3D DIY]]
| Erwan Dufresne
| E302/E306
| E301
| E304
| E301
| E302
|-
| P68 [[IMA4 2017/2018 P68|Générateur de chronogrammes d'ordonnancement]]
|}

Projet IMA3 P7, 2016/2017, TD2

2017-06-18T14:53:21Z

Groux : /* Conclusion */

= Projet IMA3-SC 2016/2017 : Station météo connectée =

== Cahier des charges ==

Pour notre projet Système Communicant, nous avons choisi de réaliser une station météo qui pourrait mesurer la température, l'humidité et la pression atmosphérique. Nous pourrions songer également à relever la luminosité, la quantité de précipitation etc mais il faut rester vigilent au nombre de pins de l'Arduino. Grâce à celui-ci, nous pourrons réaliser une application web qui afficherait en détails les grandeurs mesurées.

'''=== Le matériel ==='''

*Un capteur de pression (type BMP180)
*Un capteur d'humidité (A0SONG AM2302)
*Un capteur de température
*Un Raspberry Pi
*Une alimentation
*Un Arduino
*Une nanoboard
*Plaque d'essais
*Fils

== Séance 1 ==

=== Partie électronique ===

Pour le capteur AM2302, on constate que la broche de sortie SDA est une broche complexe et bidirectionnelle.
On souhaite, grâce au FPGA, lire les informations envoyées par le capteur AM2302 toutes les n secondes.
Pour lire une mesure, il faut envoyer un front descendant sur SDA, puis le capteur envoie 5 octets :

[[Fichier:AM2302.jpeg]]

Pour pouvoir gérer la bidirectionnalité de la broche SDA, on utilisera un composant spécifique de Altium : le IOBUF

Voici les caractéristiques sensorielles du capteur de température et d'humidité

[[Fichier:AM2302_sensor.jpeg]]

=== Partie informatique ===

Pour la programmation, nous avons décidé de ne pas utiliser la carte arduino mais plutôt un circuit logique programmable (puce FPGA). Cette puce servira à collecter les informations envoyées par les différents capteurs et les convertir en valeurs numériques pour pouvoir les afficher sur notre application web.

== Séance 2 ==

=== Partie électronique ===

Etude de la transmission d’informations avec la sonde AM2302 :
Attendre la détection d’un front descendant (entre 0,8 et 20 ms) envoyé par l’utilisateur.
On reçoit ensuit un signal haut nommé Tgo qui correspond à la libération du bus de données compris entre 20 et 200 us
On recoit une réponse du signal bas et une réponse du signal haut compris tous les duex entre 75 et 85 µs
Ensuite, la transmission des 40 caractères de données commence. Pour chaque bit, le capteur envoie un signal bas puis un signal haut. Pour envoyer un 0 ou un 1, le temps du signal bas (TLOW) ne varie pas. C’est donc grâce au temps de signal haut que l’on va distinguer la reception d’un « 0 » ou d’un « 1 »
Pour compter le temps de signal haut et savoir si le capteur nous a envoyé un 1 ou un 0, il faut détecter le front montant, lancer un compteur toutes les 1 µs puis détecter un front descendant pour arrêter le compteur. Si 48 < compteur < 55 µs, alors le capteur nous a envoyé un « 0 » Si 22 < compteur < 30 µs, alors le capteur nous a envoyé un « 1 »
Après avoir envoyé 40 bits de données à traiter, le capteur envoie un dernier signal bas compris entre 45 et 55 µs pour indiquer que la transmission est terminée

[[Fichier:capture1.png]]

[[Fichier:capture2roux.png]]

  [[Fichier:capture3.png]]

[[Fichier:capture4.png]]

Grâce à ce compteur, nous stockons chaque bit reçu grâce à des bascules D. Une fois les 5 octets de données récupérées, il suffit d’effectuer quelques opérations mathématiques pour récupérer les valeurs décimales du pourcentage d’Humidité et de la température.
Voici à quoi correspondent les 5 octets reçus :
Le temps maximum de réception est (55 + 75 µs) x 8 x 5 = 5,2 ms. C’est l’intervalle de temps minimum avec lequel on peut récupérer une nouvelle valeur de température et d’humidité.

[[Fichier:capture5.png]]

Pour vérifier que les informations reçues sont correctes, on additionne les 4 premiers octets (HH + HL + TH + TL). Si cette somme est égale au dernier octet (Parity bit), alors la transmission est correcte.
Pour avoir la valeur décimale de l’hygrométrie (en %), on converti en décimal les deux octets HH et HL puis on divise cette valeur par 10.
On applique les mêmes manipulations pour la température en °C.
Exemple : 40 bits recus :
0000 0010 1001 0010 0000 0001 0000 1101 1010 0010 High Humidity Low Humidity High Temperature Low Temperature Parity bit
Calculs :
0000 0010 + 1001 0010 + 0000 0001 + 0000 1101 = 1010 0010 Ici, cette égalité est vraie, donc la transmission est correcte.
Humidité : 0000 0010 1001 0010 = 0292H = 2 x 256 + 9x16 + 2 = 658  On divise cette valeur décimale par 10  Humidité = 65,8%RH
Température : 0000 0001 0000 1101 = 010DH = 1 x 256 + 0 x x16 + 13 = 269 On divise cette valeur décimale par 10  Température = 26,9°C

=== Partie informatique ===
Lors de cette deuxième séance nous nous sommes intéressé au programme arduino de nos deux capteurs : Le BMP180 et la sonde DHT22

Voici donc leur code arduino :
BMP180 (on télécharge la librairie Adafruit_BMP085 préalablement)

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_BMP085.h>

Adafruit_BMP085 bmp;

void setup() {
Serial.begin(9600);
if (!bmp.begin()) {
Serial.println("Could not find a valid BMP085 sensor, check wiring!");
while (1) {}
}
}

void loop() {
Serial.print("Temperature = ");
Serial.print(bmp.readTemperature());
Serial.println(" *C");
Serial.print("Pressure = ");
Serial.print(bmp.readPressure());
Serial.println(" Pa");

// Calculate altitude assuming 'standard' barometric
// pressure of 1013.25 millibar = 101325 Pascal
Serial.print("Altitude = ");
Serial.print(bmp.readAltitude());
Serial.println(" meters");

Serial.print("Real altitude = ");
Serial.print(bmp.readAltitude(101500));
Serial.println(" meters");

Serial.println();
delay(500);
}

''Pour le DHT22''

{
#include "DHT.h"
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT22
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println("DHTxx test!");
dht.begin();
}

void loop() {
float h = dht.readHumidity();
float t = dht.readTemperature();
if (isnan(t) || isnan(h)) {
Serial.println("Failed to read from DHT");
}
else {
Serial.print("Humidity: ");
Serial.print(h);
Serial.print(" %\t");
Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(t);
Serial.println(" *C");
}
}

== Séance 3 ==

=== Partie électronique ===
Lors de la troisième séance nous avons décider de créer la partie FPGA de notre système.
Après avoir réaliser le tutoriel proposé nous avons essayé de comprendre la façon dont fonctionne nos capteurs afin de réaliser au mieux l'interface FPGA afin de réussir a lire les informations envoyé par les capteurs.
Malgré de nombreux essais et de nombreuse recherche sur internet nous n'avons pas réussi a aboutir a un sytème concret afin de lire les information.

Voici les différent lien qui nous nt aidé dans la réalisation de notre projet :

[https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Pressure/BMP180%20breakout.pdf BMP180]
[https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Pressure/BMP180.pdf Datasheet BMP180]

Et pour le DHT22 nous avons trouvé ce model :
[[Fichier:DHT22.png]]

=== Partie informatique ===
Pour cette partie informatique nous avons suivi quelque tutoriel afin de créer une page HTML qui nous servira d'application WEB.
Voici le code HTML :

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Station météo</title>
</head>
<body>
<div id="corps">
<h1>Station météo</h1>
<h2>Roux-Mairesse</h2>
Bienvenue sur notre station météo connectée
<div id="relevesMeteo">
<button onclick="requeteEnvoi();">Affichage des données</button>
<table>
<tr>
<th>Température DHT122</th>
<th>Température BMP180</th>
<th>Humidité</th>
<th>Pression</th>
</tr>
<tr>
<td class="temperature DHT122">0 °C</td>
<td class="temperature BMP180">0 °C</td>
<td class="humidite">0 %</td>
<td class="pression">0 hPa</td>
</tr>
</table>
</div>
</div>
</body>
</html>

[[Fichier:web2.png]]

Cependant, après avoir réaliser cette partie nous ne savons pas comment obtenir les information des capteurs obtenu par arduino et les envoyer sur notre page web...

== Conclusion ==

Pour conclure, ce projet n'est pas une grande réussite... Nous avons passé beaucoup de temps a essayer de comprendre le fonctionnement du FPGA afin de ne pas utiliser d'arduino comme on nous l'avais demandé.
La plus grosse Partei manquante du projet est la liaison entre l'application web et l'arduino. A ce jour, malgré les recherches et les séance de projet, nous manquons de compétences nécessaires a la bonne réalisation de notre projet.
Cependant, nous avons pu approcher la filière sc grâce a ce projet et cela a pu nous montrer ce que cette filière pourra nous apporter l'année prochaine.

Projet IMA3 P7, 2016/2017, TD2

2017-06-18T14:43:26Z

Groux : /* Séance supplémentaire 1 */