IMA4 2018/2019 P33

Présentation générale

Description

aspect envisageable

L'utilisation des LEDs devient de plus en plus intéressant lorsqu'il sagit de concevoir des accessoires plus ou moins artistiques, qui assurent des jeux de lumières particuliers. C'est dans ce cadre que s'inscrit mon projet, celui de la création d'un collier à animations lumineuses. Il me faudra créer un collier de type plaston constitué de plusieurs plaques réliées entre elles. Ces dernières devront être semi-indépendantes au moins du point de vue éléctronique. Chacune des plaques possèdera son propre micro-contrôleur qui communiquera avec les autres micro-contrôleurs à l'aide d'un protocole de communication spécifique (I2C, Serie...) afin d'assurer une animation cohérente. Les micro-contrôleurs embarqueront un pilote de LEDs pour la gestion des LEDS liées à leurs plaques.

Cette architecture nous permettra de nous affranchir d'un cablâge laborieux.

Aussi, pour rajouter du dynamisme au collier, il est suggérée d'user d'un accéléromètre qui en fonction des mouvements du porteur, permettra d'obtenir différentes animations. Ainsi, nous pourrons jouer sur la vitesse de déplacement du porteur afin d'avoir en sortie différentes animations traduisant cette vitesse.

Nous partirons sur le modèle de LEDs de type CMS, car sa forme plus ou moins discrète sera plus agréable au porteur et sa faible consommation en énergie ne peut être qu'un plus.

Objectifs

concevoir un collier de type plastron ayant une certaine attractivité visuelle et comportant un nombre important de LEDs de surface afin de créer des animations lumineuses en fonction des mouvements du porteur captés par un accéléromètre.

Il faudra donc , pour cela, faire particulièrement attention à l'alimentation mais aussi à la mise au point d'un protocole de communication entre les micro-contrôleurs pour obtenir une animation intéressante.

Analyse du projet

Positionnement par rapport à l'existant

Il existe de nombreux produits utilisant les LEDs pour réaliser des animations en tout genre. Nous trouvons ainsi, des colliers pour chien, des robes, des bagues, des bracelets disposant d'animations lumineuses pour rajouter une touche de beau au porteur. En voici quelques idées de créations existantes.

Analyse du premier concurrent

Robe de mariée scintillante

robe

Baligane Paris est une marque française associant technologie et textile, créé par deux étudiants parisiens, une designer de robes de mariées et un ingénieur, voulant créer des émotions avec des jeux de lumières.

Leur collaboration a donné naissance à un jupon connecté qui s'adapte à toutes les robes de mariée (en tulle ou en tissu transparent de préférence pour laisser passer la lumière) dont celles que vous aurez choisie. Ces petites lumières scintillantes sont commandées par une application. Grâce à cette application, on peut faire varier les effets, la couleur et l'intensité de l'éclairage Ainsi les invités peuvent alors piloter l'éclairage de votre robe en choisissant l'effet, l'intensité et la couleur.

--- Près de 240 LEDs

--- des batteries pouvant aller jusqu'à 2h d'autonomie.

--- Prix de 1500 euros.

Baligane Paris

Analyse du second concurrent

Collier Plaston à LEDs d'ESTY

collier ESTY

---Collier ras du cou sur support métallique.

---Aucun fil exposé

---Alimenté par une batterie rechargeable, il peut rester allumé du crépuscule à l’aube.

---Peut être allumé ou éteint à l'aide d'un bouton caché à la vue, il offre un beau visuel de jour comme de nuit.

---Mini câble de charge USB inclut - petite batterie rechargeable.

---La chaîne du tour de cou est ajustable de 20"

--- Prix de 81.02 euros

Collier à LEDS

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Thomas, la presse à scandale

Paris, Juin 2032.

En 2032, le milieu de la mode subit de grands changements internes. La concurrence faisant rage et il devient de plus en plus difficile de se faire une place car, seuls quelques marques privilégiées ,diront certains, faisant preuve d'ingéniosité en utilisant des ressources qu'offre la technologie, arrivent à s'imposer et passer au dessus du lot.

Emmanuelle, fondatrice d'ARTIS, petite nouvelle marque de création de vêtements extravaguant observe ses mannequins de près en vue de la très prochaine Fashion week.

Pointilleuse, exigeante et un poil trop perfectionniste sur les bords, elle accorde un importance capitale à la démarche de ses mannequins. Selon elle, les déplacements des mannequins font réellement une différence. Seulement, elle cherche un moyen autre que son jugement visuel pour atteindre son but.

Bien décidée à rentrer dans la cours des grands et se faire rapidement un nom, elle recherche un collaborateur qui pourrait lui apporter ce qu'elle souhaite, mais quoi ? telle est la question.

Thomas, dit la presse à scandale par ses collègues, un de ses jeunes couturier sans grand talent, beaucoup plus attentif à tout ce qui se passe au sein d'ARTIS qu'à ses points de coutures a écouté à la porte d'Emmanuelle faisant part de son idée à sa sœur, et a ainsi entrevu une opportunité.

Il faut savoir que Thomas, possède en fait un diplôme d'ingénieur en électronique mais n'a pas été capable de garder un boulot plus de 3 mois, pourtant très doué dans ce domaine. Il a ensuite enchaîné quelques petit jobs aussi différents les uns des autres avant de se faire embauché par Emmanuelle qui d'ailleurs prévoit de le virer depuis quelques jours déjà.

C'est une occasion en or pour Thomas. Il a justement une idée à la fois technologique et artistique qui le sauvera et augmentera d'un coup sa valeur : Le collier à animations lumineuses. Il s'est intéressé pendant quelques jours à l'observation de la démarche des mannequins et passa ses nuits à tenter de trouver des variables utiles à son projet. Il a alors remarqué que bien des mannequins lors de leurs défilés, ne respectaient pas correctement le rythme de marche voulu par la directrice. Durant des phases de marches régulières, ils ralentissaient ou accéléraient parfois alors que la situation ne s'y prêtait pas. Persuadé qu'il tient là son Joker, il le propose à Emmanuelle qui se laisse curieuse.

Thomas met alors en place un collier à animations lumineuses embarquant un accéléromètre avec lequel il crée différents jeux de lumières qui interviennent lors du déplacement des mannequins et indique si de façon qualitatif si le mannequin se déplace plus vite qu'il n'en faut ou pas, ou s'il se tient bien droit ou non. Mais cela n'est pas le seul usage du collier de Thomas, outre l'aide qu'il apporte à Emmanuelle, il sert surtout d’accessoire de mode avec lequel s'affiche les femmes durant des soirées et Galas, d'ailleurs Emmanuelle s'en ait procuré elle aussi.

ARTIS a ainsi fait travailler ses mannequins et pu faire sensation à la fashion week grâce à la création de Thomas, devenu son plus proche collaborateur. Peu à peu, ARTIS a pu engrangé des marches du podium grâce aux inventions de Thomas, "la presse à scandale".

Réponse à la question difficile

Les principales questions soulevées lors de la séance de présentation des sujets portaient essentiellement sur deux points: l'ergonomie du système et la sécurité du porteur du collier.

L'ergonomie

la préoccupation concernant ce point porte essentiellement sur la manière dont seront agencer les éléments du collier de façon à garantir un aspect visuel attrayant et à ne pas nuire au confort du porteur.

En recensant les différents composant électroniques que j'aurai à manipuler, j'ai choisi de mettre l'alimentation à l'arrière du cou, au niveau de la fermeture du collier. Le type d'alimentation que je pense utiliser ne sera pas pas gênant pour l'utilisateur, non seulement parce qu'il ne devrait pas être d'un poids considérable mais aussi parce qu'à l'arrière du coup, ce poids ne serait pas très perceptible.

De plus l'accéléromètre pourra aussi éventuellement être posé de ce coté là.

Concernant les plaques ou seront implantés les ATMEGA328P et les pilotes de LEDS, elles ne pourront être présentées qu'à l'avant du collier. Mais leurs poids pas très élevés joueront en notre faveur. En outre, pour une meilleur présentation du collier, il serait intéressant de leurs trouver un emplacement discret, comme à l'arrière des lignes que formeront les leds par exemple.

La sécurité

Ici, il s'agit éventuellement de garantir la sécurité électrique du collier vis à vis du porteur, notamment à travers une éventuelle chauffe de la batterie ou des câbles ou des composants mal isolés par rapport à sa peau.

Malgré le nombre important de LEDS que nous utiliserons, et des besoins des autres composants en matière d'alimentation, il devrait être difficile que la chauffe de la batterie soit gênante pour l'utilisateur. Dans tous les cas, une fois la réalisation complète du collier, il est prévu une phase d'amélioration esthétique du collier qui nous permettra entre autres de rajouter des matériaux destinés à isoler la peau du porteur aux éléments pouvant être en contact direct avec lui.

Préparation du projet

Cahier des charges

Le cahier des charges est susceptible d'évoluer suite à la commande possible ou non de certaines pièces et matériaux dont nous pourrions avoir besoin.

Choix techniques : matériel et logiciel

• 120 LED RGB de type SMD 5050
• 1 Arduino UNO
• 1 Accéléromètre de type ADXL335 - 3 axes
• 3 Atmega328p
• 3 Pilote de leds de type TLC5947
• 1 Breadboard
• 3 piles de boutons de 3V
• 1 fil de fer

Pour le logiciel, nous pourrons utiliser l'environnement de développement Arduino, ou le langage C essentiellement.

Liste des tâches à effectuer

Tout d'abord, nous entamerons une phase d'étude, utile pour comprendre le fonctionnement des composants à utiliser et pour poser l'idée du prototype voulu ainsi que pour dimensionner l'alimentation nécessaire.

- Il s'agira d'abord de concevoir graphiquement le prototype du collier de façon à avoir trois plaques gérées chacune par un Atmega328P.

- Étude et test de l'accéléromètre ADXL35.

- Étude du pilote de leds TLC5947 et des protocoles de communications entre microcontrôleurs.

Ensuite, il s'agira de rentrer dans la phase de réalisation proprement dite. - Réalisation des différents PCBs (et tests de ceux-ci) pour accueillir les plaques une fois le prototype du collier bien établi.

- Constitution du circuit global, en liant les LEDs sur le collier selon la forme voulu et test du circuit.

- Programmation des Atmega328p à l'aide de l'Arduino UNO pour contrôler les LEDs et disposer des animations lumineuses selon les réponses de l'accéléromètre, puis on les rajoutera au circuit.

Enfin, nous terminerons par la phase de test complet et d'amélioration si le temps nous le permet. Les améliorations pourront être d'ordre esthétique une fois la simulation finale concluante.

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
Étude préliminaire	0	2
Réflexion sur l'alimentation	0	2	2
Réflexion sur les animations	0		2
Design du collier	0		2
Conception du schématique des plaques (Atméga328p + TCL5947 + LEDs)	0
Conception du schématique porte-LEDs	0

Semaine 1

Durant cette première semaine, nous nous sommes intéressés à une étude théorique sur les différents composants dont nous aurons besoin - à savoir, le pilote de Leds à 24 sorties TCL5947 et l'ADLX335 Ainsi, à l'aide de leurs Datasheets, nous avons appris un peu plus sur leurs fonctionnement propres, la manière dont nous pourrions les utiliser au sein de notre circuit.

Nous avons pu alors lever quelques ambiguïtés sur la manière dont le projet était initialement envisagé dans son ensemble.

En effet, dans notre liste préliminaire de matériel, nous avons pensé pouvoir utiliser 120 LEDs RGB pilotées par 3 TCL5947 pour un collier de 3 plaques.

M. REDON, nous a fait remarquer que trois ne serait pas très pertinent. De plus, après une première étude du pilotage par TCL5947, pour une LED de type RGB il faudrait 3 fois plus de sorties que pour des LEDs monochromes - sachant que seules 24 sorties sont disponibles sur le TCL5947.