Présentation générale

Robe augmentée

Etudiants :Xuelu Yan & Brinda Muzakare

Encandrants :M. Xavier Redon ,M. Thomas Vantroys et M. Alexandre Boé

Description

Sur un vêtement ou un accessoire classique , nous allons y intégré de la luminosité afin qu' il puisse scintiller. Ensuite, nous allons configurer la luminosité de façon à ce que l'éclairage de la pièce puisse changer en fonction du rythme cardiaque . Pour cela on va utiliser des capteurs de fréquences cardiaque , un microcontrôleur pour contrôler la luminosité et un circuit pour combiner le tout.

Objectifs

Pour ce projet les défis seront de:

Concevoir une pièce à partir des modèles classique qui est capable de s'illuminer.
integrer de l'animation à l'éclairage
Combiner l'ensemble vestimentaire et la technique apporter tout en gardant le côté esthétique.

Analyse du projet

Positionnement par rapport à l'existant

Il existe actuellement une grande tendance de vêtements lumineux. Les pièces vont s'allumer ou s'éteindre selon la commande. Notre produit va nous permettre de joindre l'utile à l'agréable. On va apporter de l'animation à cette éclairage en y ajoutant des capteurs de rythme cardiaque ou sonore qui vont faire varié la luminosité de ce vêtement.

Analyse du premier concurrent

LUMIGRAM est un fabricant de produits textiles à base de tissus lumineux en fibres optiques. Le tissu lumineux est disponible dans une douzaine de couleurs.

le domaines d’applications sont:

l’habillement
décoration
architecture intérieure
spectacles (costumes, scène)

Technologies utilisés:

Fibre optique
LED
Batterie rechargeable

http://www.lumigram.com/

Analyse du second concurrent

Brochier Technologies est une entreprise spécialisé dans les textiles lumineux servant avant tout à être vu pour des questions de sécurité, de publicité ou d'esthétique

Ils utilisent la technologie Lightex particulièrement adaptée pour les vêtements de sécurité. Dans le domaine de la santé ils ont mis au point une couverture lumineuse capable de traiter la jaunisse du nourrisson.

Caractéristiques électroniques:

LEDs de puissances différentes.

Pilotage électronique des diodes ( DMX, DALI, Bluetooth, WIFI, RF).

Basse tension (5V, 12V, 24V ou secteur)

Faible consommation électrique.

Durée de vie : 50 000 à 100 000h.

http://www.brochiertechnologies.com/

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Scénaro1: Julien est un auto-entrepreneur qui se souci du bien être de ses employés. Alors il décide de réaliser une petite expérience dans son entreprise qui consiste à vérifier dans quel état sont ses employés à leurs arrivés et comment ils sont à la fin de la journée .Pour cela, il décide de se procurer nos produits qui s'allume en fonction du rythme cardiaque. Julien conclut après une première expérience que la plupart de ses employés présentent une luminosité très palpitante en fin de travail.Alors, il décide de revoir son management et de proposer plus d'activité et d'espace détente pur améliorer les conditions de ses employés.

Scénario2: Marie va bientôt se marier et comme toutes les mariées elle rêve d'un mariage unique et splendide. Pour apporter une touche spéciale à son mariage, elle décide de se procurer une de nos robes lumineuses pour son grand entrée.

Réponse à la question difficile

Sécurité & ergonomie

Notre projet portant sur le développement d'un produit directement en contact avec l'être humain un soin particulier doit être porté sur le fait que le produit dans toute sa technicité ne présente pas un danger pour le porteur mais aussi garder le côté esthétique et confort.

En effet, après calcul et réflexion nous allons utiliser une alimentation continu inférieure à 50V qui est le seuil potentiel de dangerosité pour l'homme. Néanmoins cela présente un dégagement de chaleur lié à l'effet joule , donc nous recommandons une utilisation temporaire du produit. Pour garder l'ergonomie de la robe nous allons limiter l'utilisation des câbles et réaliser une carte électronique sur laquelle sera souder tous nos composants et la diffusion de la lumière sera faite au moyen des fibres optiques.

Préparation du projet

Cahier des charges

1. Réalisation d'une carte électronique

2. Incorporer la carte électronique à la robe

3. Fixer les fibres optiques aux LEDS

4. Dynamiser la luminosité en fonction du rythme cardiaque

Choix techniques : matériel et logiciel

50x LEDS [1]
1 capteur de fréquence cardiaque [2]
1 rouleau de fibre optique striée [3]
des terminaisons de fibres optiques[4]
4 pilotes de LEDS TLC5947 [5]
1 Microcontroleur ATmega 328p [6]
1 oscillateur 16MHz [7]
1 resistance de 10k ohm [8]
1 resistance de 220 ohm
2 condensateurs de 22 pF (mauvais format) [9]
1 Batterie [10]
Gaine thermorétractable pour fixer les fibres optiques aux leds [11]
Un arduino UNO

Liste des tâches à effectuer

Etude du fonctionnement du pilote de LEDS TLC5947
Programmation de l'ATmega 328p avec l'arduino UNO
Etude du capteur de fréquence cardiaque
Réaliser la carte PCB pour lier tous les composants
Tester la carte électronique
Fixer la carte sur la robe
Intégrer les fibres optiques sur les LEDS

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
Analyse du projet	0

Prologue

Tout d'abord nous avons établie ce que sera le modèle de notre robe à la fin du projet. Nous allons partir sur une robe à laquelle nous allons ajouter une carte électronique avec tous nos composants dessus. Les fibres optiques partiront de l'avant de la robe ensuite nous allons les faire contourner tout autour de la robe grâce aux propriétés de réfractions et de se mouvoir que possède la fibre optique.

Semaine 1 & 2

Le grand challenge de notre projet consistant à fixer les fibre optiques aux leds, nous avons au cours de cette séance cherché le type de leds et de fibres optiques qui pourraient convenir à notre projet et ainsi finalisé notre liste de matériels. Au départ on était parti sur des leds RGB cms ,mais cela s’avérer compliqué de trouver un moyen de les connecter aux fibres optiques. Nous nous sommes donc convenus sur des leds RGB traversantes où nous allions nous inspirer de la technique utilisée sur le tissu commandé chez Lumigram pour éclairer nos Leds. En effet cette technique consiste à grouper plusieurs fibres optiques en un nœud et de les diriger en face de la led pour recevoir et diffuser la lumière.

LEDs

Les caractéristiques sont:

Leds RGB à cathode commune (red, green blue), transparentes pour plus d'intensité lumineuse et un angle de diffusion de 30° pou que le maximum de la lumière soit diffusé dans les fibres optiques.

2. Les fibres optiques

On a choisi les fibres optiques striée. c'est à dire avec des points lumineux tous les 2 cm le long de la fibre optique et possède un diamètre de 1mm. Au bout de ces fibres nous allons ajouter des kits de terminaisons trouvés sur le site sur lequel on a commandé les fibres optique pour recueillir la lumière diffuse au bout des fibres.

Semaine 3

Nous avons commencé à réaliser la carte PCB sur laquelle nous allons fixer les LEDs , les pilotes de LEDs , le microcontrôleur atmega 328p et le capteur de fréquence cardiaque. Nous utilisons Fritzing , un logiciel de conception de circuit imprimé gratuit et facile d'utilisation. Nous avons décidé d'utiliser 32 Leds. Le pilote de leds TLC 5947 que nous utilisons contrôle 24 canaux en sorties. Comme nous disposons des LEDs RGB, donc on ne peut pas connecter sur chaque pilote que 8 Leds. On n'en déduit qu'on a donc besoin de 4 TLC 5947.Nous avons consulté la datasheet du TLC 5947 pour réaliser son schéma. De même nous avons consulté le schema de l'arduino UNO pour voir comment l'adapter à notre atmega 328p.

Semaine 4 & 5

La carte électronique est composée essentiellement de 4 parties principales:

Partie microcôntroleur:

cette partie est constitué d'un atmega 328p.Mais avant de le rendre fonctionnel on a besoin d'autres composant pour le configurer. Parmis le elemets de configuration de l'atmega on a un bus spi que l'on va utiliser dans un premier temps pour lancer un bootloader l'atmega328p avant de lui envoyer des instructions par liason serie.Cette communication passera par les interfaces SPI (MOSI, SCK ,MISO) que l'on retrouve aussi sur le microcontroleur sur les port PB3,PB4,PB5.

Un ftdi qui va justemet assurer la liaison serie entre port USB et l'atmega 328p et surlequel nous allons programmer .La transmission et la reception des instructions entre le ftdi et l'atmega se fera sur leur port respectif TXD et RXD.On a ajouter des leds de test sur le microcontrôleur.

Partie USB:

constitué d'un FTDI pour programmer l'atmega 328p. En effet le code pour programmer l'interaction des lumières avec le capteur de fréquence cardiaque  sera programmer dans l'atmega 328p après la soudure du composant  sur la carte car il s'agit d'un composant cms donc il ne peut être programmer avant.

la partie alimentation :

On a ensuite la partie d'alimentation constituer d'un regulateur de tension (78ADJ) pour reguler la tension de 9v à 5v afin d'eviter la surchauffe des composants .On y a ajouter des leds de tests , une led beue pour tester la si on une tension de 5v , une led verte pour tester la tension de 9v. On a egalement un switch (s10) qui servira pour le reset du microcôntoleur.

La partie Leds:

Il nous permettra de piloter les leds RGB . L'alimentation de la tlc et la transmission de information se font sur les port D4 D5 D6

Le schématique du circuit principal ：

Le breadboard：

Semaine 6

On a établit le schéma d'implantation des PCB sur la robe pour savoir comment les router. On aura 5 morceaux de PCB: 1 morceau regroupant le FTDI et l'Atmega 328p, 4 morceaux constitués chacun d'un TLC 5947 et d'une rangée de 8 leds RGB alignés. Ces morceaux seront connectés entre eux avec des câbles en nappes pour avoir un meilleur rendu visuel. Ensuite au bout des nappes on va y coller des rubans de tissus pour former une ceinture que l'on attachera sous forme d'un noeud.

On a ensuite chercher le modèle de robe qui pourrait convenir à notre ceinture électronique.

Notre encadrant nous a demandé de réfléchir si on devait utiliser 3 piles de boutons à 3V ou une batterie à 9V. On a finalement décidé d'utiliser une batterie de 9v car elle aurait une durée plus longue que 3 piles de 3V en série. On mettra un sac en étui sur la ceinture pour mettre dedans la batterie.

Semaine 7

Nous avons testé les propriétés des fibres optiques sur les LEDS notamment leurs conductions et en même temps voir comment les assembler sur notre robe. On a groupé les fibres optiques en une grappe qu'on a lié sur la led à l'aide d'un scotch.On a remarqué qu'il y'en avait qui diffusaient bien la lumière et d'autres qui ne diffusaient pas. Pour remédier à cela nos encadrants nous ont conseillé de les poncer car cela permet une meilleur diffusion de la lumière à travers les fibres optiques. La même technique de regrouper plusieurs fibres optiques sur une LED sera réutilisé sur notre Robe. On a également continuer le routage de notre carte électronique en corrigeant les erreurs soulevés par notre encadrant sur notre PCB

Semaine 8

Cette semaine, nous avons déterminé notre PCB finale. Nous le divisons en 5 parties.

Nous avons receptionné la commande de 2 types de fibres optiques;

Des fibres optiques plastiques de 1mm de diamètre striée par pas de 3cm.
Des fibres optiques plastiques de 0.50mm de diamètre diffuseur avec des terminaisons décoratives.

Nous avons commencé par testé la 1ère catégories de fibres optiques. La luminosité tous les pas de 3cm n'était pas aussi forte qu'on l’espérait . On a remarqué que l'éclairage était beaucoup plus importante aux extrémités que tout le long de la fibre optique. Pour les connecter sur la Led on a utilisé une gaine thermorétractable de 5mm. On a du assembler 15 fibres optiques de 1mm chacune pour tenir dans la gaine. Elles sont courbées et pourraient alourdir la robe.

La 2ème catégories de fibres optiques sont beaucoup plus fines, moins courbées et donc par conséquent n'alourdirait pas la robe. Par contre pour les faire tenir dans une gaine de 5mm de diamètre,il faut une quantité assez importante de fibres optiques, mais l'effet avec les terminaisons décoratives diffuseurs était très esthétique .

Un problème lié à la connexion des fibres optiques et des leds s'est relevé. Pour répondre à cette problématique nous avons suggérer une solution que nous allons tester: utiliser un décapeur thermique pour réduire le diamètre de la gaine d'un côté

Semaine 9

Nous avons reçu nos cartes pcb et nous avons entamer la soudure des composants sur la carte. Nous avons commencer par souder la carte principale qui comporte le microcontrôleur , la prise USB , le FTDI, et la partie d'alimentation. Notre encadrant nous a aidé à souder l'atmega 328pb et le quartz qui étaient assez complexe à souder sur la carte. Nous avons tout d'abord commencé à souder les composants directement lié à l'atmega328pb pour pouvoir le tester et s'assurer de son bon fonctionnement. Nous l'avons ensuite tester en le connectant à un autre arduino grâce à un connecteur que nous avons soudé sur la carte. On a eu quelque difficulté à le tester du fait qu' on a utilisé un atmega328pb alors que le système de configuration d'arduino reconnaît les microcontrôleurs du type atmega 328p. On a dû modifier le système arduino. On a lancé sur l'interface de développement intégré arduino un simple programme qui commande l'affichage d'une Led sur notre carte . La led s'est allumé donc notre l'atmega fonctionne bien. Nous avons ensuite soudé la partie qui va gérer l'alimentation des TLC et le port USB.

IMA4 2018/2019 P32

Sommaire