IMA4 2017/2018 P18

Présentation générale

Description

Le mot mandala vient d‘une très ancienne langue indienne.Il signifiant：

1. disque, cercle, sphère ;
2. toute figure géométrique apparentée au cercle ;
3. structure, forme d'organisation ;
4. dessin que l'on trace sur le sol ou sur un autre support à l'occasion de divers rites.

Il s'exprime dans un dessin circulaire, convergeant vers un centre porteur d'infini. Dans la tradition orientale, le cercle représente le Divin, sa manifestation, sa création. Ce symbole du cercle se retrouve dans toutes les cultures et toutes les traditions, tant occidentales qu'orientales.

Le cercle est le symbole de la vie: la naissance, la maturité, la mort et la résurrection ou la renaissance. Dans le bouddhisme, il est utilisé surtout pour la méditation. Le diagramme est dans tous les cas rempli de symboles; il peut être associé à une divinité.

Objectifs

L'objectif est de réaliser un mandala électronique.

Analyse du projet

Analyse du premier concurrent

Un premier concurrent pourrait être ce kit électronique de sapin de noël avec 16 LEDs clignotantes. Par rapport à notre mandala ce kit comporte peu de LEDs et ne réalise qu'une seule animation sans interaction avec les visiteurs.

Analyse du second concurrent

Un second concurrent plus en rapport avec l'apparence de notre mandala est un tableau lumineux pour décoration de chambre d'enfant. Il s'agit d'une peinture avec un éclairage par LEDs. Là encore moins de LEDs et d'interaction qu'avec notre mandala.

Originalité de notre mandala

L'originalité de notre mandala, par rapport aux objets décoratifs déjà existants, est qu'il comportant un grand nombre de LEDs (environ 200), qu'il intègre un micro-contrôleur permettant des animations variées (contrôle de la luminosité des LEDs) et qu'enfin le mandala est interactif grâce à un détecteur de gestes.

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Notre mandala est un élément de décoration et, avec des animations adaptées, peut être un objet de relaxation.

Le visiteur est tout d'abord attiré par l'objet artistique, en effet quand il entre dans la pièce, le mandala apparaît comme une peinture sur bois. Au second regard le circuit central pique la curiosité du visiteur. En s'approchant le visiteur déclenche une animation lumineuse. Surpris, il fait un mouvement involontaire qui déclenche un autre type d'animation. Le visiteur teste alors d'autres gestes pour rentrer en interaction avec le mandala.

Le mandala réagissant aux gestes du visiteur, des gestes lents conduisent à des animations relaxantes.

Réponse à la question difficile

Durant la présentation de notre projet les deux questions suivantes nous ont été posées.

Première question

Combien de LEDs le mandala va-t-il comporter, combien de groupes de LEDs indépendants pour les animations ?

Nous avons fait une première esquisse de notre mandala :

Au vu de ce premier dessin, nous avons décidé de rajouter encore des LEDs. Nous partons sur 5 groupes de LEDs pour un total de 192 LEDs :

• un premier cercle de 32 LEDs rouges ;
• un deuxième cercle de 32 LEDs jaunes ;
• un troisième cercle de 48 LEDs bleues ;
• un quatrième cercle de 48 LEDs oranges ;
• enfin un dernier cercle de 32 LEDs jaunes.

Seconde question

Le mandala sera alimenté de quelle façon pour quelle autonomie ?

Un rapide calcul de la consommation des LEDs toutes allumées donne un total de 20mA par 192 LEDs soit près de 4A. Même pour une autonomie de 24h, il faudrait une batterie trop importante. Les LEDs ne doivent donc être allumées que lorsqu'un visiteur est présent et les animations doivent éviter les tableaux avec toutes les LEDs allumées à pleine puissance. En partant sur l'équivalent de deux LEDs allumées à pleine puissance tout le temps et sur une consommation du circuit d'environ 40mA nous obtenons une consommation moyenne d'environ 100mA. Avec une alimentation par 8 piles rechargeables AA de 2600MAh nous avons une autonomie d'environ un jour. Il faut donc prévoir que la carte électronique puisse entrer dans un mode d'économie d'énergie ou plus simplement un interrupteur pour éviter de décharger les piles.

Extension de fonction

Utiliser avec ZX Distance et Gesture Sensor

Préparation du projet

Cahier des charges

L'objet final sera constitué des composants ci-dessous.

1. une peinture de type mandala sur une planche de contre-plaqué réalisée à la gouache ;
2. une carte électronique centrale à base de micro-contrôleur utilisant des pilotes de LEDs ;
3. des petites cartes dissiminés sur l'ensemble de la peinture pour porter les LEDs, les connexions avec la carte centrale se fait par des fils passant à l'arrière de la planche ;
4. les boitiers de piles sont aussi à fixer à l'arrière du mandala ;
5. pour la détection des gestes nous utiliserons une carte "ZX Distance et Gesture Sensor" de SparkFun.

Liste des tâches à effectuer

Les tâches à effectuer pour ce projet sont :

1. faire un dessin précis du mandala avec la position des cartes électronique et celles des trous pour faire passer les câbles permettant de relier les cartes, il faut aussi ajouter les ouvertures permettant d'intégrer le détecteur de gestes ;
2. choisir un dispositif pour contrôleur les LEDs (registre à décalage ou pilote de LEDs) ;
3. concevoir le circuit à base de micro-contrôleur pour contrôler les très nombreuses LEDs ;
4. réaliser (souder) la carte électronique et la tester ;
5. concevoir les cartes électroniques porte LEDs et les réaliser ;
6. Programmer des animations pouvant être déclenchées par le capteur de gestes.

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
Dessin du mandala	0
Contrôle des LEDs	0
Réalisation du circuit principal	0
Réalisation des circuits porte-LEDs	0
Réalisation du mandala	0
Programmation des animations	0

Semaine 1

Nous avons établi une première liste de matériel nécessaire pour le mandala.

Nous avons aussi utilisé le logiciel inkscape pour dessiner les éléments artistiques du mandala. Le fichier vectoriel est disponible : Media:2018_P18_Mandala Drawing.svg, l'image ci-dessous en donne un aperçu.

Semaine 2

• Nous avons étudié le façon pour faire des composants.D'abord,nous avons trouvé un composant IC qui est le plus similaire que TLC5947 et nous avons souhaité de le transformer en 32 broches.Nous avons utilisé inkscape pour dessiner le schéma et puis le conduit dans fritzing.Nous avons fini de faire le schéma de breadboard et le schéma de schématique à la fin.

Nouveau composant :

  schéma de la vue "breadboard" : Fichier:Prefix0000 a1941e7c86a490de9f9642d78cd1ee33 12 breadboard1.svg

  schéma de la vue "schematic" : Fichier:Prefix0000 a1941e7c86a490de9f9642d78cd1ee33 9 schematic.svg

• Modifier le cahier des charges.

Semaine 3

Nous avons utilisé un montage réalisé dans breadboard pour tester le TLC5947 contrôler des LEDs.Nous avons connecté le TCL5947 à Arduino et le programmer pour allumer des LEDs en differentes sorties alternativement. Voici le montage sur plaque d'essai pour allumer 8 LEDs alternativement en 4 sorties.（Nous avons utilisé 4 sorties de TLC5947 et il y a 2 LEDs en série en chaque sorties） Et ca marche.

Document Adafruit sur les pilotes de LEDs tlc59711 & tlc5947 : [1]

Code pour controler : Media:Test-1.ino.zip

Fichier:LED2.png

300px

Semaine 4

• Nous avons continu à faire le composante et puis nous avons réalisé le schéma PCB du TLC5947.

• Nous avons modifier le cahier des charges.

• Nous avons commencé à faire le circuit principale.

 schéma de la vue "pcb" : Fichier:Tlc5947 pcb new big.png

Semaine 5

Travail restant à effectuer :

• vérification des "Design Rules Check" sur le PCB version 7 ;
• vérification de la schématique du circuit ;
• diminution de la taille du circuit ;
• ajouter de pastilles pour pouvoir utiliser les entrées/sorties libre de l'ATMega28p (par exemple pour connecter le ZX gesture par la suite) ;
• création des PCB porte-LEDs avec contours à façon ;
• modifier le dessin du mandala pour ajouter les trous passe fils.