IMA3/IMA4 2018/2020 P23

De Wiki de Projets IMA
Révision datée du 6 mai 2019 à 20:03 par Qbargiba (discussion | contributions) (Modèle envisagé)


Présentation générale

Remplacer dans tout le wiki le mot "armature" par "harnais (de poitrine réglable)" !

Description

Ce projet a pour but de concevoir un vêtement (robe, jupe, veste ou accessoires) agrémenté d'animations lumineuses. Ce vêtement serait le complément idéal pour des occasions spéciales (anniversaires, mariages, soirées) afin d'attirer l'attention sur vous et d'intriguer les personnes aux alentours.

Pour cela, nous utiliserons des modules de LEDs situés sous un vêtement et pilotés par des microcontrôleurs. L'objectif est de réaliser une extension légère à porter et simple à câbler.

Une armature viendra se placer sous un t-shirt et le premier motif serait un spectre lumineux d'un égaliseur audio (voir ci-dessous) présent sur le côté avant. Il réagirait en fonction du niveau sonore dans l'environnement autour de lui (écoute avec un microphone). D'autres motifs pourront être programmé par la suite.

Égaliseur audio

Objectifs

L'objectif principal est d'animer via des effets lumineux un vêtement pour attirer l’attention. Pour ce faire, nous allons découper le projet en différents objectifs :

  • Capter et analyser un signal sonore ambiant (musique)
  • Créer des animations lumineuses suivant les fréquences captées ou niveaux d'intensité
  • Si le temps le permet, ajouter et harmoniser des modules complémentaires sur le vêtement

Ces premiers objectifs vont nous permettre de concevoir notre cahier des charges et par la suite nous guider dans le choix des technologies à choisir et à utiliser.

Analyse du projet

Positionnement par rapport à l'existant

Il existe déjà plusieurs fabricants de vêtements lumineux, cependant les prix sont très élevés, ou les animations sont limitées.

Nous allons donc essayer de trouver une solution abordable, et ajouter diverses animations lumineuses qui réagiront à l'environnement sonore.

Analyse du premier concurrent: LumiGram

LumiDress Sophia (robe lumineuse en tissu fibre optique) 1699.00EUR

LumiGram est une entreprise italienne créée en 2006. Elle est spécialisée dans le domaine des tissus et textiles lumineux( tissus fibre optique). L'entreprise commercialise ses produits sur sa boutique en ligne et peut également effectuer des commandes sur mesure.

Le tissu lumineux est fait de fibres optiques tissées avec des fibres synthétiques. Ces fibres sont traitées pour émettre de la lumière sur toute leur longueur. Elles sont ensuite connectées à des LEDs qui injectent de la lumière dans le tissu. Les produits sont alimentés par un adaptateur secteur 110/220 Volt pour les applications fixes, ou par piles et sont dirigés par un interrupteur.


Les tissus lumineux produits par LumiGram sont utilisés dans différents domaines:

  • L'habillement: ils créent des vêtements prévues pour des soirées ou des spectacles, utilisés par exemple, par certaines stars lors d’événements internationaux tel que le SuperBowl.
  • La décoration: de nombreux produits de décorations sont vendus: coussins, rideaux, nappes, parures de chaises, etc. Ces éléments peuvent être utilisés à l'occasion de soirées mais également dans la vie quotidienne.


Avantages Inconvénients
  • Qualité
  • Rendu visuel
  • Prix
  • Fragilité (pas de pliage à 180°)


Site web LumiGram

Analyse du second concurrent : Lumiwear

Costume led Light1 RGB

Le second concurrent est Lumiwear (marque française fondée en 2012) proposant des vestes lumineuses modulaires. Cette veste se veut totalement personnalisable avec ses bandes velcro équipé sur le torse, le dos et les manches permettant d'y accrocher des rubans leds monocouleurs ou RGB. Elle est ajustée de façon à rendre son utilisation agréable : poches de rangement (batteries rechargeables), câblage électrique, légèreté, démontable et lavable. Ce vêtement se définit comme "Plug and Play" dans la mesure où il est possible de créer son propre design lumineux sans aucune soudure ni outil.

Lumiwear propose par exemple la veste Light1 entièrement équipée et vendu au prix de 339€ sur leur boutique en ligne. Cette veste comprend à titre informatif:

  • 1 câblage électrique RGB adapté
  • 2 connecteurs 2 sorties et 2 connecteurs 4 sorties
  • 1 batterie rechargeable 4200mAh avec chargeur
  • 4 rubans led RGB de 20cm et 4 rubans led RGB de 40cm prêt à poser
  • 1 contrôleur RGB avec télécommande radiofréquence
Avantages Inconvénients
  • Tissus léger et élastique
  • Câblage optimisé
  • Fixation fiable
  • Prix
  • Personnalisation des LEDs limitée
  • Veste peu esthétique


Site web Lumiwear

Analyse du troisième concurrent : Heart Jacking

T-shirt led vert message lumineux

Heart Jacking est une société française créée en 2006 par Alexandre Tete. La marque est spécialisée dans la création et le commerce de vêtements et accessoires, notamment lumineux. Elle propose des produits à prix abordables, avec des motifs illuminés sur l'avant des vêtements.


L'entreprise propose différents types de technologie, certains produits utilisent la fibre optique comme les produits Lumigram, alors que d'autres utilisent des leds, cachées derrières des motifs situés au niveau du torse sur les vêtements, et destinées à éclairer ces derniers. Les produits proposent des animations lumineuses fixes, chaque vêtement possède une animation lumineuse qui ne peut être modifié après l'achat, excepté un pull et un t-shirt qui permettent d'afficher un message que l'utilisateur programme au préalable.


Avantages Inconvénients
  • Prix
  • Confortable
  • Animation très limitée


Site web Heart Jacking

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Dans notre premier scénario d'usage, nous prenons le cas d'un jeune homme, nommé Jacques, qui veut rejoindre ses amis en soirée.

Jacques aime faire la fête et séduire des filles, or Jacques n'arrive pas à attirer leur attention, elle est déjà accaparée par son ami Franck.

Alors Jacques, enfile sa veste équipée de LEDs et part en soirée. Une fois arrivé, ni une ni deux il allume sa veste et tout le monde se tourne vers lui, en lui demandant de leur expliquer quelle est cette drôle de veste.

Ainsi Jacques a réussi à attirer l'attention de tout le monde, notamment celle des filles et peut maintenant s'amuser.


Dans notre second scénario d'usage, nous prendrons un jeune, nommé Thibault, faisant partie de la sono (association Polytech'Lille).

Thibault aime pendant les soirées mixer et user d'effets de lumière pour créer une bonne ambiance, mais pour s'investir encore plus, il a décidé d'être lui même les effets de lumière en portant un sweat agrémenté de led's réagissant au son mixé par Thibault.

Ainsi, Thibault n'en est que plus satisfait de sa prestation.


Procédé d'utilisation

L'utilisateur souhaite s'équiper de l'armature de LEDs. Pour ce faire, il branche les 2 connecteurs USB sur la batterie externe afin d'alimenter l'arduino et le circuit électronique. Il enfile l'armature au dessus d'un t-shirt et remet par dessus un autre t-shirt. Puis, il se connecte avec son smartphone Android à l'arduino grâce à la communication Bluetooth. A partir de ce moment, l'utilisateur peut décider des modes qu'il souhaite afficher. Lorsqu'il décidera d'enlever l'équipement, il procédera aux mêmes étapes à l'envers, et pourra laver ses vêtements. Enfin, pour une utilisation de longue durée, l'utilisateur devra recharger sa batterie externe au maximum pour profiter pleinement des animations lumineuses.

Réponses aux questions difficiles

- Quels moyens d'affichage existent-ils et lequel choisirez-vous ?

Il existe différents types d'affichage tels que des rubans leds, des écrans "flexible" à leds, des écrans rigides à leds. Dans notre projet, nous avons décidé de construire une matrice de leds à partir de rubans leds. Ce choix est détaillé dans la partie "Réalisation du Projet - Semaine 4 à 7".


- Comment allez-vous procéder à la communication entre les modules ?

La communication sera filaire pour les modules présents sur le vêtement, puis sera piloter depuis un smartphone grâce à un module bluetooth pour contrôler le mode des animations


- Quelle est la puissance requise pour votre conception ?

Nous savons qu'une led consomme à pleine luminosité 60 mA (20 mA par émission de couleur (Rouge, Vert, Bleu)) sous une tension de 5V. Ce qui donne une puissance de 0,06*5=0,3W pour un total de 0,3*144=43,2W. Cette puissance est évidemment très élevée et nécessite les pires conditions d'utilisation tels que l'allumage de toutes les leds en blanc avec la luminosité au maximum. Pour palier ce problème, nous limiterons la luminosité des leds à 10% de ses capacités maximales, ce qui offre une expérience utilisateur toujours agréable. Egalement, nous serons rarement dans le cas où toutes les leds sont allumées au même moment.


- Comment allez-vous estimer la puissance de calcul nécessaire au fonctionnement de votre matrice de leds ?

Nous allons évaluer la puissance de calcul grâce au CPU du téléphone qui communiquera en bluetooth avec l'arduino.


- Comment comptez-vous rendre votre pull lavable ?

Nous collerons les leds sur une armature pouvant s'enfiler sous un vêtement pour que le système ne soit pas fixé à un vêtement. De cette manière, notre système n'empêche pas le lavage, et permet d'être utilisé sous différents vêtements.

Bibliographie et webographie

Sites web des concurrents:

Préparation du projet

Cahier des charges du groupe

Les différents points que nous souhaitons aboutir dans notre projet sont les suivants. Nous voulons des modules de LEDs modulables grâce à une armature de scratch posé en dessous du t-shirt. Notre produit doit être simple d'utilisation et agréable (léger, souple) à porter pour le particulier. Il doit également être rechargeable et lavable. Les câbles et circuits électroniques doivent être résistants aux chocs et sans danger (court-circuit par exemple). L'extension doit avoir une autonomie d'au minimum 2 heures. La matrice de LEDs située sur le torse pourra comprendre plusieurs animations (equalizer, horloge digitale, morpion, jeu du cavalier, ...).

Cahier des charges des équipes

Equipe principale

Dû au départ de Baptiste GIBARU pour sa préparation militaire, le projet se composera d'une équipe principale, comprenant Robin COUBELLE et Quentin BARGIBANT. Par conséquent, le "Cahier des charges du groupe" est le "Cahier des charges de l'équipe principale".

Choix techniques : matériel et logiciel

Equipe principale

Le matériel nécessaire à la réalisation du prototype est le suivant :

  • 1 Arduino Mega; les pixels seront gourmand en RAM, par conséquent l’utilisation de l’Arduino Uno sera limité à 150 LEDs.
  • 1 Batterie externe (Varta Power Bank 57960); capable de délivrer 5V 2400mA et d’une capacité de 6000mAh.
  • 1 Bandeau de LEDs (Adafruit NeoPixel Digital RGBW LED Strip - Black PCB 144 LED/m - 1m).
  • 1 capacité 1000 µF, 6.3V ou plus; entre les bornes + et –. Cela protège les NéoPixels des dommages du "torrent initial" de courant.
  • 1 résistance 470 Ohms; entre la broche de donnée du microcontrôleur et l'entrée de donnée NéoPixels ("data input") sur le ruban NéoPixel pour prévenir pointes de tensions sur la ligne de donnée qui pourrait endommager votre premier Pixel.
  • 1 microphone (Adafruit MAX4466) ; pour l’égaliseur audio.
  • 1 module Bluetooth (HC-05) ; pour la communication smartphone-arduino.
  • 1 harnais de poitrine.
  • Un multimètre pour faire des mesures de courant et de tension.


Les logiciels utilisés seront :

  • Arduino IDE pour la programmation de la carte électronique.
  • Fritzing pour les schémas de câblage.


Ancienne version en dessous

Figure 1 - Explications armature

Equipe principale

Le vêtement serait un pull noir (sans capuche) homme de taille M (taille standard). Ce pull accueillerait à l'intérieur une armature clipsable composée du circuit électrique (câbles électrique, batteries, microcontrôleur). Le but premier de cette armature serait de pouvoir l'enlever afin de laver le pull. Le pull serait composé de scratch sur différentes parties du haut du corps. Voir "Figure 1 - Explications armature".

Pour les bandes Velcro (scratch), il nous faudrait ce genre de produit (revoir la taille): https://www.amazon.fr/TUKA-Scratch-Non-adh%C3%A9sif-Crochet-Fermeture/dp/B077R252GM/ref=sr_1_1?keywords=velcro%2B%C3%A0%2Bcoudre&qid=1552993142&s=gateway&sr=8-1&th=1


L'équipement électronique minimum serait :

  • microcontrôleur
  • microphone
  • 1 panneau LED 16*16 flexible (lien au dessus)
  • 2 panneaux LED 8*8 flexible
  • 1 ou 2 batteries rechargeable
  • câbles électriques (taille à définir)

L'équipement non électronique minimum serait :

  • pull noir homme M
  • tissu pour l'armature
  • bandes Velcro

Un projet qui peut nous inspirer : https://learn.adafruit.com/neopixel-led-harness-bra/overview-2


Après étude, cet équipement électronique demanderait trop de courant (9A), nous nous sommes donc restreint pour le prototypage à 1 panneau LED 8*8 flexible.

  • Flexible 8x8 NeoPixel RGB LED Matrix :

https://www.adafruit.com/product/2612 http://www.ipixelleds.com/index.php?id=140

  • Batterie 5V 5000mAh, nous limiterons à 2A maximum (tester l'intensité avec un plus faible courant) le courant pour illuminer les leds dans le noir.
  • Arduino Uno

Inspiration : https://www.youtube.com/watch?v=sUzdY9qE3Go

Produits validés

A acheter :

Disponible à l'école :

  • 1 batterie 5V 5000mAh
  • Câbles électriques


Paniers sites certifiés :

https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/2612?qs=%2Fha2pyFaduidPXPXSuFTA4Pnb%252BN35ldNNdG1S5Cc1%2FERoLS8CPbYKA%3D%3D

https://www.mouser.fr/ProductDetail/Adafruit/3517?qs=%2Fha2pyFadugqIu0Pmf4m3j7LQvHP69H5mkJTOmp1Wxt3l%252BN%2FkGuLow%3D%3D

Liste des tâches à effectuer

Equipe principale

Calendrier prévisionnel

Veuillez trouver ci-dessous le calendrier prévisionnel sous la forme d'un diagramme de GANTT créé à partir du logiciel MindView.

Equipe principale

Update : 30/04/2019

P23 gantt 30-04-2019.png

Réalisation du Projet

Projet S6

Eventuellement créer des sous-pages par équipe avec le compte-rendu des réunions de groupe sur cette page principale.

Semaine 5 à 8

Etude des différentes possibilités pour le projet: Matrice de leds, circuits imprimés, bandeaux leds.

Modèle envisagé

Schéma du modèle envisagé

Nous avons décidé d'appuyer sur certains aspects de notre projet, qui en feront ses points forts:

  • Premièrement, notre vêtement sera composé de plusieurs modules d'animations: un module principal destiné à se situer au centre du vêtement, et deux modules plus petits, destinés à se trouver sur les cotés du vêtement. Ces modules d'animations seront alimentés par une batterie, et contrôlé par un microcontrôleur, situés tout deux au niveau de la nuque (ou sous forme de sac/sacoche) de l'usager, ce qui nous semble être le plus pratique.
  • En second lieu, notre projet sera de type "Plug&Play", nous voulons mettre en avant le fait que le vêtement soit totalement modulable, aussi bien au niveau des animations qu'au niveau du placement de ces dernières. Pour ce faire, le vêtement sera orné de scratch à plusieurs niveaux, permettant de changer la position des modules.
  • Dernièrement le confort nous semble être un point primordial, nous avons donc décidé que le projet ne se situera pas à même le vêtement, mais il sera placé sur un harnais, placé sous le vêtement à éclairer, et qui nous permettra d'éclairer n'importe quel vêtement assez fin pour faire passer la lumière.

- Matrice de leds

Les matrices de leds souple nous paraissent être une solution envisageable pour notre projet: elles permettent de programmer facilement des animations poussées, en commandant chacune des led de la matrice. Le rendu visuel nous parait être le meilleur.

Cependant travailler avec des matrices de leds adressable une par une nous confronte à un gros problème: la gestion de la puissance utilisé par notre système. En effet, en prévoyant de coller 3 matrices sur le vêtement, utiliser chaque led à sa luminosité maximale et en couleur blanche nous oblige a fournir quasiment 9A au système, ce qui est impossible.

Idée affichage : -https://fr.aliexpress.com/item/P4-souple-polychrome-led-panneau-pour-colonne-led-cran-matrice-de-points-rvb-module-smd-affichage/32867621241.html?spm=a2g0w.search0104.3.20.1b984e30FzETcW&ws_ab_test=searchweb0_0%2Csearchweb201602_3_10065_10068_319_10892_317_10696_10084_453_454_10083_10618_10304_10307_10820_10821_537_10302_536_10902_10843_10059_10884_10887_321_322_10103-10892%2Csearchweb201603_51%2CppcSwitch_0&algo_pvid=30e44f7d-46fe-4ac8-b1f2-b68cac47af00&algo_expid=30e44f7d-46fe-4ac8-b1f2-b68cac47af00-3

Panneau led: https://www.amazon.fr/BTF-LIGHTING-Flexible-Individuellement-adressable-%C3%A9clairage/dp/B01DC0IPVU/ref=asc_df_B01DC0IPVU/?tag=googshopfr-21&linkCode=df0&hvadid=90668127652&hvpos=1o4&hvnetw=g&hvrand=14723073499539838854&hvpone=&hvptwo=&hvqmt=&hvdev=c&hvdvcmdl=&hvlocint=&hvlocphy=9055767&hvtargid=pla-339757268357&th=1

Programmation: https://core-electronics.com.au/tutorials/ws2812-addressable-leds-arduino-quickstart-guide.html

Une led demande 60mA maximum, sachant qu'une led consomme 0,3W, et doit être alimenté par du 5V.


1 panneau led 16x16, posé sur le torse: https://www.adafruit.com/product/2735

- Circuits imprimés

Les circuits imprimés comportant des leds sont également une possibilité pour notre projet, elles permettent d'utiliser beaucoup moins de puissance que les deux autres technologies. Cette technologie nous a été conseillé par les enseignants pour son énorme gain d'énergie (notamment si l'on multiplexait les leds).

Cependant, l'objectif de notre projet est de fabriquer un vêtement lumineux, nous avons pensé que les principales contraintes était le confort d'utilisation ainsi que le rendu visuel du projet (qui est subjectif). Les PCB possèdent trop de défauts pour notre projet: premièrement la rigidité de la carte empêche le confort de l'usager lorsqu'il utilise le vêtement. Dans un second temps, les leds multiplexées proposent trop peu d'animations. Nous avons donc préféré ne pas utiliser cette technologie dans notre projet.


- Bandeaux leds

Semaine 9

Définition concrète du projet, réalisation du schéma de câblage + préparation des programmes de test (prise en main de la programmation)

Semaine 10

Obtention du matériel, réalisation du cablage

A faire: Liste du matériel obtenu, programme testé

Semaine 11

Calcul de l'intensité du courant en fonction des différents niveaux de luminosité et du nombre de leds utilisés

Choix des luminosités utilisés en fonction du nombre de leds allumés pendant l'animation: Au début de chaque fonction correspond à une animation, le niveau de luminosité sera ajusté en fonction du courant maximal demandé par l'animation (et du rendu désiré en second lieu).

Semaine 12

Documents Rendus

Projet S7

Documents Rendus

Projet S8

Documents Rendus