IMA4 2018/2019 P28 : Différence entre versions
(→Choix techniques : matériel et logiciel) |
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Version du 8 décembre 2018 à 19:29
Sommaire
Présentation générale
- Projet : Afficheur d'images à billes
- Le but de ce projet est de réaliser un nouveau format d'afficheur capable de concurrencer les systèmes préexistants. Il devra pouvoir afficher des images en continu grâce à des billes de couleurs.
Etudiants: Flora DZIEDZIC et Martin MICHEL
Encadrants : Messieurs Xavier Redon, Alexandre Boé et Thomas Vantroys
Description
Nous voyons souvent aujourd'hui des afficheurs composés de LED, que ce soit sur nos écrans de téléphone, pour afficher des publicités ou des informations dans des halls de gare par exemple. Contrairement aux idées répandues, même si de grands progrès ont été faits dans la gestion d'énergie, ces afficheurs à LED consomment beaucoup même s'ils sont utilisés pour des affichages semi-statiques.
Nous devrons partir de zéro afin de penser un tout nouveau système capable d'afficher une image en couleur et en continu. Pour réaliser un tel système, nous avons choisi de nous orienter vers un afficheur à billes. L'élément principal de notre projet sera l'écran d'affichage, jumelé à un système de tri et de stockage des billes.
Objectifs
Le but est que, lorsque l'image affichée est fixe, le système ne consomme pas d'énergie. En effet, le système d'affichage auquel nous sommes confrontés au quotidien nécessite d'être alimenté en permanence pour maintenir l'image à l'écran : sans cela, le panneau s'éteindrait.
De plus, il faudrait que notre système puisse lui aussi afficher des images en plusieurs couleurs prédéfinies. Enfin, nous porterons évidemment une attention particulière au coût global de la structure.
Nous travaillerons bien sûr à une échelle réduite : bien que nous cherchions à concurrencer des systèmes d'affichage de plusieurs mètres carrés, notre réalisation sera un prototype qui pourra être adapté à toute sorte d'utilisation.
- Conception mécanique
Nous devons construire un système capable d'amener, d'afficher et de ranger des billes. Il nous faut donc concevoir :
- la structure d'affichage
- le système de remontée
- le système de tri
- le système d'ouverture d'un réservoir
- l'acheminement de la bille vers l'écran
- Circuit électronique
Nous avons également besoin de connecter différents composants :
- une partie capteur pour évaluer la couleur de la bille et sélectionner le bon réservoir
- des moteurs pour actionner les différentes parties
- Développement informatique
Afin de contrôler les actions mécaniques en prenant en compte les données (des capteurs par exemple) nous devons développer un programme permettant de :
- commander les moteurs en fonctions des mesures (voir capteurs)
- sélectionner les réservoirs en fonction des données reçues (image à afficher)
- définir la trame/format des données et de la transmission de celles-ci :
- soit les données sont envoyées ligne par ligne avec N octets pour les N colonnes
- soit toutes les données sont envoyées en une fois
L'alimentation du système pourrait s'adapter au type d'utilisation du projet : elle peut se faire via une alimentation filaire externe, pour les grandes installations de type affichage publicitaire, mais également via une batterie pour des applications portatives.
Analyse du projet
Positionnement par rapport à l'existant
De nos jours, les LED font partie de notre quotidien. En effet, que ce soit pour certains types d'éclairage ou des afficheurs publicitaires intérieurs comme extérieurs, les LED sont omniprésentes. On trouve également aujourd'hui des télévisions à LED. Cependant, celles-ci n'affichant pas d'images pseudo-statiques, nous ne les considérons pas comme un concurrent de notre projet.
Analyse du premier concurrent
Un grand fabricant de panneaux à LED est l'entreprise Winlight, basé à Hambach en France.
Leader en panneaux à LED Digital Media, Winlight propose des solutions d'affichage à LED. Leur spécificité est de fabriquer des écrans géants à LED sur mesure. De plus, depuis plus de 10 ans, Winlight fabrique également des croix de pharmacie avec des LED bleues, spécificité de leurs croix.
Avantages :
- Possibilité de faire de grands panneaux
- Attire l’œil des consommateurs
- Permet de faire des images non statiques
Inconvénients :
- Consommation énorme
Analyse du second concurrent
Dans le milieu publicitaire, nous trouvons également des affichages imprimés. Le leader mondial d'afficheur publicitaire en papier se nomme JCDecaux. Sur les abribus, dans la rue, sur les routes avec des panneaux déroulants, les panneaux publicitaires JCDecaux sont omniprésents.
Avantages :
- Différentes tailles de panneaux
- Permet de changer d'images régulièrement
- Supports multiples : les affiches peuvent être collées partout
Inconvénients :
- Consommation énorme
- La toile est fragile, potentiellement déchirable
- Les affiches sont réimprimées sans arrêt, ce qui coûte cher et n'est pas écologique
Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé
Xavier, employé chez Pubextra, entreprise d'affichage publicitaire, est chargé de trouver un nouveau moyen d'affichage peu onéreux. En effet, Catherine de la compta, a fait remonté au patron les dépenses astronomiques de l'entreprise pour la consommation des panneaux publicitaires à LED récemment installés par l'entreprise dans toute la France. Afin de ne pas réduire ses effectifs, le patron a demandé à Xavier de trouver un système permettant de moins consommer d'énergie, tout en gardant le même principe : afficher plusieurs images de marques différentes sur un même panneau, afin d'avoir plus de clients et donc, plus de revenus. Ne pouvant pas dépenser des sommes astronomiques, l'entreprise ne peut se permettre d'acheter de nouveaux panneaux hors de prix.
Après quelques recherches, Xavier tombe sur un site internet de vente de panneaux d'affichage à billes. Il s'agît d'un système automatique à base de billes permettant d'afficher des images. En fonction de l'image désirée, des billes de couleurs vont se placer à la place correspondante. Une fois que l'on désire afficher une nouvelle image, les billes présentes sont évacuées et la nouvelle image est affichée. Pas besoin de la présence d'un être humain, étant donné que les billes remontent dans le système automatiquement. C'est exactement ce qu'il lui faut ! De plus, il y a possibilité de fabriquer n'importe quelle taille d'afficheur étant donné qu'ils sont fabriqués sur mesure. Le système ayant très peu de composants électroniques, le prix reste peu onéreux. Quant à la consommation, une fois l'image affichée, cela ne consomme plus rien, étant donné que l'image est créée avec des billes. Si l'entreprise ne possède qu'un seul client sur un panneau d'affichage, l'image peut rester la même, ce qui ne consomme absolument rien. Grâce à cette solution, Pubextra économisera des centaines d'euros par mois, ce qui lui vaudra bien une promotion. Utiliser ce système fera donc plaisir à Xavier, mais également à la planète !
Réponse aux questions difficiles
- Combien consomme un panneau à LED?
2018: « Un panneau avec une face numérique consomme 7 fois plus que le plus énergivore des mobiliers non numériques, et un panneau avec deux faces numériques consomme 13 fois plus » La consommation d'un afficheur numérique 1 face (de 2m^2) serait de 12 565 kWh par an au lieu de 948 kWh pour les afficheurs publicitaires déroulants de la même taille. La nouvelle question serait ainsi: à partir de quelle durée l'affichage d'une image via notre système est-il rentable par rapport à un afficheur à LED?
- Afin d'économiser des couleurs de billes, serait-il possible de grouper plusieurs billes de différentes couleurs afin de créer d'autres teintes?
Chaque couleur peut être créée grâce à une combinaison de couleurs primaires : c'est ainsi que fonctionnent les pixels. En réglant l'intensité de Rouge, Bleu et Vert, il est possible de répondre à l'ensemble du spectre visible. Nous pourrions donc nous contenter de ces trois couleurs, en en stockant différentes intensités.
-On pourrait fixer 3 afficheurs (semblables à celui retenu) les uns derrières les autres et transparents entre chacun. Chaque afficheur est rempli de billes transparentes teintées. La superposition de 3 billes va créer une teinte particulière et donc permet d'utiliser moins de couleurs de billes. Cependant, le nombre de billes total serait bien plus important, puisqu'il faut pouvoir être capable d'afficher une "image" monochrome, et donc avoir les teintes de Rouge, Bleu et Vert correspondantes, soit 3 fois la capacité initiale.
-En deuxième solution, on peut penser à des billes très petites. A chaque place, 3 billes de couleurs seraient présentes. Sur le même principe que les pixels, la couleurs des 3 billes forment, de loin, une autre couleur. Cependant, comme la première solution, cela implique un nombre plus important de billes. De plus, nous serions confrontés à de plus grandes contraintes de précisions : plus les billes sont petites, moins grande est la marge sur la taille des trous, cela augmenterait donc les coûts de fabrication.
Préparation du projet
Cahier des charges
Notre afficheur doit avoir une taille de 8x8 et doit pouvoir:
- Changer d'image sans intervention humaine
- Ne pas consommer (ou peu) lors de l'affichage d'une image
- Ne pas afficher deux fois de suite une image complète de la même couleur (afin de gérer le stock de billes)
- Recevoir les images voulu via liaison série
Choix techniques : matériel et logiciel
-8 Moteurs: 5 permettant de réaliser une liaison glissière
3 effectuant des rotations à 360°
-70 billes en plastique par couleurs souhaitées
-1 capteur de couleur
-Planches de bois et plexiglas
-Arduino
Liste des tâches à effectuer
Calendrier prévisionnel
Réalisation du Projet
Feuille d'heures
| Tâche | Prélude | Heures S1 | Heures S2 | Heures S3 | Heures S4 | Heures S5 | Heures S6 | Heures S7 | Heures S8 | Heures S9 | Heures S10 | Total |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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