Voir la source de P3 Chaise vibrante pour enfant sourd

== Contexte du sujet ==

La technologie étant de plus en plus présente dans nos vies, notamment dans le but d'améliorer notre interaction avec l'environnement, il est logique de voir aujourd'hui des groupes de recherches travailler sur des technologies pour remplacer certains sens, membres ou organes du corps humain. C'est dans ce contexte que s'inscrit le sujet de projet de fin d'étude : réaliser une chaise ou dispositif vibrant pour faire ressentir les sons à des personnes atteintes de surdité. Le CAMSP a fait appel à Polytech'Lille afin de développer une solution ciblée pour des enfants atteints de différents types de surdités. L'association a besoin qu'on lui développe un outil afin d'améliorer l’apprentissage, la rééducation et l’éveil des enfants. Ce besoin s'est exprimé après le constat qu'aucune technologie n'était disponible sur le marché. Il fallait donc que le CAMSP s’entoure de personnes pouvant répondre à leurs besoins.

== Objectif du projet ==

Le but de se projet sera de réaliser une série de prototypes visant à valider le process pour faire ressentir la musique à des personnes sourdes.


== Recherches Bibliographiques et approche technologique ==

=== Vidéos ===


Les étonnants pouvoirs De Transformation Du Cerveau [https://www.youtube.com/watch?v=LlHiyOcL7UY], vidéo Youtube en français.

Can we create new senses for humans? | David Eagleman [https://www.youtube.com/watch?v=4c1lqFXHvqI], vidéo Youtube en anglais.

The Emoti-Chair [https://www.youtube.com/watch?v=gA--cOs87p4], vidéo Youtube en anglais.

=== Sites Web ===

NeoSensery, [http://neosensory.com/], Site en anglais.

"Feeling the beat", [http://www.abc.net.au/news/2016-05-27/feeling-the-beat-what-it-is-like-to-be-a-deaf-music-fan/7445408?pfmredir=sm], Site en anglais.

Vibeat, [http://www.dezeen.com/2016/08/07/liron-gino-design-vibeat-listening-devices-wearable-hearing-impaired-tactile-music/], site en anglais.

Beyond Vibrations, [http://gapersblock.com/transmission/2010/07/22/beyond_vibrations_the_deaf_musical_experience/], site en anglais.

Helping deaf ppl to hear & see sounds, [http://www.bbc.com/future/story/20130731-helping-the-deaf-to-see-sound], site en anglais.

Internet facilite le quotidien des sourds et malentendants, [http://sites.arte.tv/futuremag/fr/internet-facilite-le-quotidien-des-sourds-et-malentendants-futuremag], site en français;

Entendre avec sa langue, [http://sourds.waliceo.fr/actualites/informations/technologie-entendre-avec-langue], site en français.

== Planning et Réunions ==

=== Réunions ===

-Le Vendredi 7 Octobre, 13h30 au Fablab, Réunion de présentation des technologies existantes.

-Le Mardi 18 Octobre, 16h30 au CAMSP, Réunion avec l'équipe du CAMSP, définition d'un premier cahier des charges.

-Prochaine réunion sur le choix des vibreurs, du choix des matériaux, de la partie électronique embarquée et de la stratégie globale du projet. 

-Le Mardi 17 janvier, 15h au CAMSP, Retours sur le premier prototype, redéfinition du cahier des charges, prochain prototype.

=== Planning ===

-Choix définitif du PFE le 20 septembre 2016

-Premier mail envoyé le 26 septembre

-RDV fixé le 3 octobre pour le 18 octobre

-Réunion du 18 octobre

-Remise du prototype au CAMSP le 25 Novembre

-Premier retours le 28 novembre

-Réception des premiers résultats du 29, 1 ,2 décembre 

-Prochain RDV le 17 janvier

== Compte-rendu de réunion ==

-Première réunion du 18 Octobre, [[Fichier:Cr-reunion-18-10-2016-2.pdf]] au format pdf.

=== Résultats ===

Ces résultats sont issues des différents tests effectués au CAMPS sur plusieurs enfants. Ces résultats seront utilisés pour améliorer les prochains prototypes, certains points faibles de nos réalisations.

Résultats du premier prototype :


Résultats couvrant la période du 29 novembre au 2 décembre : [[Fichier:Resultat premier proto.xls]]


=== Présentations et Pdf ===

Présentation préliminaire du 7 Octobre : État de l'art des différentes technologies mises à disposition pour les sourds et malentendants.

[[Fichier:Presentation-du-7-octobre.pdf]] au format Pdf.

Présentation préliminaire Projet de Fin d’Étude :

[[Fichier:Pre soutenance pfe.pdf]]

== Matériel ==

-2 vibreurs Lilypad [donnés en E306]

-1 vibreur de téléphone [Alexandre Boé]

-1 tablette androïd

-Recherche préliminaire de vibreurs [[Fichier:Composants-vibreur.txt‎]]


{| class="Projet vibration"
 |-
 ! Matériel !!Fournisseur !! Quantité !!Prix à l'unité (€) !! Prix Total (€) !! URL
 |-
 ! Atmega328p
 | Mouser Electronics
 | 10
 |  2.89 € 
 |  28.90 € 
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/Atmel/ATMEGA328P-AU/?qs=sGAEpiMZZMvqv2n3s2xjscfa4zIkTHJIJIWLupw%252bFlg%3d
 |-
 ! Quartz 16MHz
 | Mouser Electronics
 | 10 
 | 0.32 €
 | 3.20 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/ECS/ECS-160-20-3X-EN-TR/?qs=sGAEpiMZZMukHu%252bjC5l7YRyTpMCZmzZvsAKDGQs4r3w%3d
 |-
 !  Transceiver Modules
 | Mouser Electronics
 | 5
 | 8.63 € 
 | 43.15 € 
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/Microchip-Technology/MRF89XAM8A-I-RM/?qs=sGAEpiMZZMuIes%252bYBRf57WqUpc%252bwMvG0364bi14H5w8%3d
 |-
 ! Vibreur plat
 | Amazon
 | 
 |  
 |  
 |https://www.amazon.fr/Pinzhi-Remplacement-Vibreur-T%C3%A9l%C3%A9phone-Dia-10mm/dp/B00H4PM1WO/ref=sr_1_18?ie=UTF8&qid=1477056373&sr=8-18&keywords=moteur+vibreur
 |-
 ! Vibreur iphone
 | Amazon
 | 
 |  
 |  
 | https://www.amazon.fr/iPhone-Module-Vibreur-vibration-r%C3%A9paration/dp/B00AAZMAEO/ref=sr_1_3?ie=UTF8&qid=1477056893&sr=8-3&keywords=moteur+vibreur
 |-
 ! Vibreur Manette
 | Amazon
 | 
 |  
 |  
 | https://www.amazon.fr/Vibration-Vibreur-Jouets-%C3%A9lectriques-5200rpm/dp/B01F0T54A6/ref=sr_1_62?ie=UTF8&qid=1477059300&sr=8-62&keywords=moteur+vibreurkeywords=moteur+vibreur
 |-
 ! Batteries rechargeables
 | Farnell
 | 5(idéal 3 mini)
 | 13.06 € 
 | 39 € ou 65
 | http://fr.farnell.com/bak/18650ca-1s-3j/batterie-lithium-ion-3-7v-2250/dp/2401852
 |-
 ! Microphone electret
 | Mouser
 | 2
 | 3.28 € 
 | 6.56 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/CUI/CMI-4537-SN69/?qs=sGAEpiMZZMs%2fTM%252bNyf4ziPS8PWYhl5PIgnl4JIK7ByhgIDhXpRJWsQ%3d%3d
 |-
 ! Résistance 1kOhms
 | Mouser
 | 10
 | 0.094€ 
 | 0.94 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR03EZPF1001/?qs=sGAEpiMZZMtG0KNrPCHnjfgxrTtCmcjjp3upVDTrU3w%3d
 |-
 ! Résistance 2KOmhs
 | Mouser
 | 10
 | 0.065 € 
 | 0.65 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR10EZPJ202/?qs=sGAEpiMZZMtG0KNrPCHnjfgxrTtCmcjj72gORyNWlx4%3d
 |-
 ! Résistance 15KOhms
 | Mouser
 | 10
 | 0.094 € 
 | 0.94 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR03EZPF1502/?qs=sGAEpiMZZMtG0KNrPCHnjfgxrTtCmcjj5roGr736lO0%3d
 |-
 ! Résistance 22KOhms
 | Mouser
 | 10
 | 0.065 € 
 | 0.65 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR03EZPJ223/?qs=sGAEpiMZZMtG0KNrPCHnjfgxrTtCmcjjnrgFf%252bCIuXs%3d
 |-
 ! Résistance 150KOhms
 | Mouser
 | 10
 | 0.094 € 
 | 0.94 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/ROHM-Semiconductor/ESR03EZPF1503/?qs=sGAEpiMZZMtG0KNrPCHnjfgxrTtCmcjjeQp%2fdczAYkA%3d
 |-
 ! AOP TS972
 | Mouser
 | 5
 | 0.842 € 
 |  4.21 €
 | 
 |-
 ! Capa 100pF
 | Mouser
 | 5
 | 0.29 € 
 | 1.45 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/Kemet/C1206C101K5RACTU/?qs=sGAEpiMZZMsh%252b1woXyUXj1qIEIazkU7FUqnS5cGrehs%3d
 |-
 ! Capa 220 pF
 | Mouser
 | 5
 | 0.091 € 
 | 0.455 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/Murata-Electronics/GCM1885C1H221JA16D/?qs=sGAEpiMZZMsh%252b1woXyUXj8r6kqWYBxcAXuh%2fSjGRhQI%3d
 |-
 ! Capa 1 uF
 | Mouser
 | 3
 | 0.229 € 
 | 1.145 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/AVX/04026C105KAT2A/?qs=sGAEpiMZZMsh%252b1woXyUXj26PLa8gJ3St63K3QVpewHo%3d
 |-
 ! Capa 10 uF
 | Mouser
 | 10
 | 0.063 € 
 | 0.63 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/Murata-Electronics/GRM155C80J106ME11D/?qs=sGAEpiMZZMsh%252b1woXyUXjxHEpf2Q6q57xRAXrIPXzeM%3d
 |-
 ! Capa 33nF
 | Mouser
 | 5
 | 0.128 € 
 | 0.64 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/Yageo/CC0402MRX7R7BB333/?qs=sGAEpiMZZMsh%252b1woXyUXjzfuHVctiE89uQs3MdyvI7w%3d
 |-
 ! Capa 100nF
 | Mouser
 | 5
 | 0.091 € 
 | 0.455 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/AVX/02016D104KAT2A/?qs=sGAEpiMZZMsh%252b1woXyUXj8fuA0pr8zQHqqgj0865Yco%3d
 |-
 ! Capa 330nF
 | Mouser
 | 5
 | 0.137 € 
 | 0.685 €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/Yageo/CC1206ZRY5V8BB334/?qs=sGAEpiMZZMsh%252b1woXyUXj80UPPYatVW%252bymn3pq%2fLQ8A%3d
 |-
 ! Potentiomètre 100kOhms
 | Mouser
 | 1
 | 0.739 € 
 |  €
 | http://www.mouser.fr/ProductDetail/Bourns/PTV09A-4020S-B104/?qs=sGAEpiMZZMtC25l1F4XBUyZdyM1XBpRKOUQofFTtuZJ1sXS%2fFASqYg%3d%3d
 |-
 ! Total
 | 
 | 
 |   
 | 134.56 ou 160 €
 | 
 |-
 
 |}

== Cahier des charges ==

-Cahier des charges préliminaire :

   ● Réaliser un prototype capable de transmettre à partir d'un microphone, des vibrations issue d'un traitement analogique
   ● On cherchera à produire des vibrations pendant qu'une personne parle dans un microphone, et rien si aucun son
   ● Réfléchir comment fixer les vibreur

== Prototypes ==

=== Premier prototype ===

Pour ce premier prototype, nous nous sommes inspirés des différentes technologies en développement. L'idée est d'utiliser un microcontrôleur pour générer à partir d'un fichier son, des combinaisons de leds ou de vibrations pour représenter un son, une note, un bruit. 


<center>
{|
| [[Fichier:Montage-vibreur.jpg|vignette|upright=2|Montage arduino + haut-parleur + Led + vibreur]]
| [[Fichier:Vibreur.jpg|thumb|upright=2|Vibreur de téléphone]]
|}
</center>



Vidéo illustrant le fonctionnement du prototype : 

[[Fichier:Video-demo-premier-proto.mp4 ]]

=== Deuxième Prototype ===

L'idée ici serait de réaliser une "boîte" contenant tout l’électronique nécessaire permettant à une personne de produire des son dans un microphone, et retranscrire ces sons en vibrations par le biais d'un vibreur placé sur le bras à l'aide d'un brassard.

<center>
{|
| [[Fichier:Schema_proto_1.jpg|vignette|upright=2|Schéma du dispositif]]
|}
</center>

==== Partie électronique ====

Cette partie se décomposera en deux étapes :

    -Une partie pour réaliser le circuit amplificateur nécessaire pour utiliser un microphone electret
    -Une partie programmation du microcontrôleur pour traiter les informations envoyées par le microphone


'''Circuit Amplificateur :'''

Pour réaliser le circuit amplificateur, nous nous sommes basé sur le schéma ci-dessous : 

<center>
{|
| [[ Fichier:Projet-geoffrey-circuit.PNG|vignette|upright=2|Schéma du circuit amplificateur]]
|}
</center>

Nous avons modifié la tension d'alimentation du circuit à 5v et modifié en conséquence la valeur de certain composant électrique. Nous avons ensuite réaliser ce montage sur une plaque à essais (Breadbord Arduino):

<center>
{|
| [[  Fichier:Projet-geoffrey-breadbord-test1.jpg|vignette|upright=2|Circuit amplificateur test]]
|}
</center>

Voici la réponse du circuit, lorsqu'un son est émis dans le microphone, analysée sur un oscilloscope :


<center>
{|
| [[  Fichier:Giphy.gif|vignette|upright=2|Réponse du circuit visualisée sur l'oscilloscope]]
|}
</center>

Le microphone est un microphone directif. Il se chargera de capturer essentiellement la voix de son utilisateur, puis un traitement via un microcontrôleur se chargera de "découper" la voix en plusieurs niveau sonore et de les retranscrire en vibrations. Pour ressentir ces vibrations, il suffira de porter le brassard avec vibreur.

Dans un premier temps, le traitement de la voix sera très sommaire ( son ou pas de son).


==== Partie programmation ====

Le code a été réalisé sur Arduino.
Les fichiers sources sont disponible ici : [[Fichier:Code premier proto projet vibrant.zip]]

Un support au cas où les vibrations deviennent continues : (suivre les différentes étapes )

[[Fichier:Support premier proto projet vibrant.pdf ]]

==== Partie conception du boitier ====

Pour réaliser ce boîtier, nous avons utilisé l'impression 3D pour concevoir des pièces "sur-mesure". Nous avons réaliser ces pièces sur ordinateur avec l'aide d'un logiciel de CAO :

<center>
{|
| [[ Fichier:Projet-geoffrey-top.PNG|vignette|upright=1|Haut du boîtier]]
| [[ Fichier:Projet-geoffrey-bot.PNG|vignette|upright=1|Bas du boîtier]]
| [[ Fichier:Projet-geoffrey-pipe.PNG |vignette|upright=1|Tube pour micro]]
| [[ Fichier:Projet-geoffrey-micro.PNG |vignette|upright=1|Support pour microphone]]
|}
</center>

Puis nous les avons imprimé avec les paramètres suivants:

<pre>Plastique : PLA
Température : 210°C
Vitesse : Moyenne 50mm/s
Plaque chauffante : 50°C
temps : 2h20
</pre>

<center>
{|
| [[ Fichier:Projet-geoffrey-top+pot.jpg |vignette|upright=1|Haut du boîtier avec potentiomètre]]
| [[ Fichier:Projet-geoffrey-ensemble-pieces.jpg |vignette|upright=1|Support pour Microphone]]
| [[ Fichier:Projet-geoffrey-ensemble-piece2.jpg  |vignette|upright=1|Ensemble du prototype]]
| [[ Fichier:Projet-geoffrey-circuit-ampli-batterie.jpg  |vignette|upright=1|Intérieur du boitier avec circuit amplificateur+microcontrôleur+batterie]]
|}
</center>

Fichier source des différentes pièces :


[[Fichier:Boite fichier stl premier proto.zip]]


Rendu final du premier prototype :
<center>
{|
|[[Fichier:Proto 1 final.jpg |vignette|upright=2|Premier prototype]]
|}
</center>

=== Troisième prototype ===


=== Doc source ===

Dossier complet contenant :
  -La présentation du 14 décembre (pdf)
  -Le rapport de mi-parcours (pdf)
  -Le Cr de réunion (pdf)
  -La documentation pour le prototype (pdf)
  -Le code arduino (.ino)
  -Les fichiers .STL des différentes pièces plastiques

 [[Fichier:Pre-soutenance-pfe-geoffrey-piekacz.zip]]