Sommaire

1 Cahier des charges
- 1.1 Encadrants
- 1.2 Présentation du projet
2 Avancement du projet
3 Fichiers rendus

Cahier des charges

Encadrants

Emmanuelle Pichonnat et Alexandre Boé

Pour le projet, j'ai pris rendez_vous, en personne, avec Emmanuelle Pichonnat et Alexandre Boé pour discuter de ce qu'ils attendaient du projet. En effet, ils m'ont demandé d' "imaginer" l' organisation d'une Journée Portes Ouvertes (JPO) comme il se fait dans d'autres départements à Polytech Lille.

On a discuté principalement sur des idées possibles à mettre en place pour ce projet. Parmi les idées possibles évoquées, la mise en place d'animation au sein du Hall de Polytech Lille. L'animation pouvaient se faire via des stands ou des shows. L'animation devait avoir pour objectif de valoriser les créations et les projets des élèves IMA de cette années ainsi que des années précédentes. Pour les créations et les projets, je devais chercher dans la "base de données wiki" des projets IMA qui étaient pratiquement terminés. Les encadrants m'ont dit de proposer des projets de la base de donnée sur lesquels il y avait encore du travail à faire et qui pouvaient être présentés sur des stands. Ils m'ont même conseillé quelques projets que je pouvais choisir. Cependant, ils m'ont averti de ne choisir que trois, voire quatre projets. En effet, j'allais travaillé sur ces projets et étant donné que je suis seul pour la "Journée IMA", je ne vais pas promettre de travailler sur une dizaine de projets alors que je n'en ferai que trois. Pour cela, j'allais proposer à partir de la base de donnée de proposer plusieurs projets en donnant des détails, pour chacun de ces projets, sur le travail restant à faire ainsi que sur le matériel nécessaire pour les finaliser. Après, on irait discuter sur lesquels j'allais travailler dessus. Par rapport aux projets, ils m'ont aussi conseillé de prendre contact avec les personnes qui avaient travaillé sur ces projets afin de mieux comprendre ces derniers.

Après, on a discuté sur l'éventualité d' "imaginer" la mise en place de conférences avec des entreprises "partenaires" à la formation IMA ou encore avec des anciens élèves diplômés de la formation IMA qui pourront raconter leurs parcours, leurs expériences ainsi que leurs professions actuelles.

Puis, on a discuté sur la possibilité d' "imaginer" un concours sur un projet en rapport avec la formation IMA. Le concours serait, en principe, destiné aux élèves de Polytech qui ne sont pas en IMA. Je devais imaginer sur quel projet allait porter le projet. De plus, je devais aussi mettre en place les caractéristiques et le matériel nécessaire que composerait ce projet. Enfin, il fallait déterminer sur quels critères, on devait déterminer quel projet est meilleur qu'un autre le tout composé avec un jury qui pourrait être composé des encadrants. Cependant, le coût du matériel nécessaire doit être "très raisonnable".

Enfin, on a parlé sur la manière de promouvoir la journée. Pour la promotion, on s'est convenu de la faire via des affiches dans le Hall de l'école, sur Internet, sur les réseaux sociaux.

Présentation du projet

Objectif

Je dois imaginer l'organisation d'une JPO de la formation IMA dans le but de valoriser cette dernière.

L'organisation doit se faire à travers différentes actions que ce soit des animations à travers les projets de travail issus de la formation, parfois sous forme de shows, des conférences sur des entreprises ou des personnes qui sont liés directement au département IMA (entreprises partenaires ou anciens diplômés) ainsi qu'un concours sur un projet en lien avec la formation IMA.

La valorisation doit se faire auprès des élèves issus des autres départements de l'école pour montrer ce qu'on peut faire et devenir à travers cette formation.

Descriptif

Je dois préparer différentes actions pour valoriser la formation IMA au sein de l'école et vis-à-vis des élèves issus des autres départements de Polytech.

Parmi les événements possibles à organiser pour le département IMA, il y a celui de l'organisation d'une journée IMA au sein de Polytech Lille. Ce type d’événement se fait en général au sein même des étudiants de Polytech Lille, quelque soit leur département. Les étudiants qui ne sont pas en IMA découvrent des projets réalisés par les étudiants IMA et profitent des animations présentent dans le Hall. Par exemple, participer à un jeu en ligne ou encore faire des courses de robots. Dans ce type d'action, il est rare de voir des entreprises ou des étudiants présents au sein de Polytech Lille dû notamment à une promotion de la journée IMA faite seulement en interne à l'école et non à l'extérieur de l'école que ce soit envers des étudiants, des élèves ou des entreprises.

Pour les conférences, il faut prévoir dans un premier temps avec l'administration de l'école s'il est possible de réquisitionner des amphis pour la journée. En effet, si ce n'est pas possible, il faut trouver une autre solution afin que des entreprises partenaires ou des anciens diplômés puissent s'exprimer, par exemple via des stands dans le Hall. S'il est possible d'avoir des amphis, on cherche à prendre contact avec des entreprises partenaires ou des anciens diplômés au département qui seraient intéressés à intervenir dans des conférences. Les recherches peuvent s'effectuer à partir du bureau d'administration du département IMA, de l'association des élèves ingénieurs à Polytech, sur Internet ou encore sur les réseaux sociaux. Il faut aussi gérer les horaires des conférences et aussi sur la venue des intervenants.

Pour l'animation dans le Hall, il peut se faire à travers des stands qu'il faut mettre en place. L'animation doit valoriser les créations et les projets des élèves IMA de cette années ainsi que des années précédentes. Les stands seront composés d'expositions de projets IMA sur lesquels j'aurais travaillé. Concernant les projets exposés, ils seront choisis par moi après avoir lu vu les prototypes et les "pages Wiki" de ceux des années précédentes, pour déterminer lesquelles mettront le plus en valeur notre département. Ces projets IMA doivent être, de préférence, presque terminés. Les projets sur lesquels je vais travailler :

"Matrice de LED 3D" (IMA4 2012/2013 - Matthias De-Bie / Pierre-Jean Petitprez)

"E-Theremin" (IMA4 2014/2015 - Louis CHAUCHARD / Romain IMBERT)

"Dé électronique communiquant" (IMA4 2014/2015 - Corentin DUPLOUY / Méhdi ZEGGAI)

Pour la mise en place d'un concours, il doit se faire sur un projet en rapport avec la formation IMA. Le concours serait destiné aux élèves de Polytech qui ne sont pas en IMA. Le but étant pour l'étudiant lorsqu'il participe à ce concours, de devenir un "étudiant IMA".

Pour la promotion de l’événement, elle passe par une communication interne à l'école avec des affiches ainsi qu'une communication externe via le site de l'école, Internet ou encore les réseaux sociaux.

Matériel à utiliser

Le matériel nécessaire au projet : les prototypes ainsi que les programmes composant chaque projet sur lequel je vais travailler.

Matériel	Quantité requise	Commentaires
Plaques de plexiglas	5	(à part Gotronic, aucun magasin ne le propose) [1]
Réseau de 8 transistors ULN2803A	4	Mouser [2]
Résistance 1kohm	25	MAGASIN POLYTECH
Résistance 10kohm	75	MAGASIN POLYTECH
AOP 74HC574	15	Mouser [3]
AOP 74HC138	4	MAGASIN POLYTECH
Condensateur 22pF	5	MAGASIN POLYTECH
Condensateur 1uF	25	MAGASIN POLYTECH
Condensateur 10uF	4	MAGASIN POLYTECH
Condensateur 100uF	3	MAGASIN POLYTECH
Reseaux de résistance 10kohm	5	farnell [4]
Transistor	25	farnell [5]
Microcontroleur MBED	1	RS [6]
Supercondensateur	4	Mouser [7]
LED IR	6	RS [8]
LED	15	MAGASIN POLYTECH
Mini moteur électrique	3	gotronic [9]
support d'AOP	15	MAGASIN POLYTECH
E-theremin (projet IMA4 2014-2015)	1	MAGASIN POLYTECH
Arduino UNO	1	MAGASIN POLYTECH
Raspberry PI	1	MAGASIN POLYTECH
BreadBoard	1	MAGASIN POLYTECH
Dé électronique communicant(projet IMA4 2014-2015)	1	MAGASIN POLYTECH

Avancement du projet

Matrice de LED 3D

Semaine 1 à 3

Lors d'un entretien avec Mr. Flamen , je lui ai exposé les propositions que j'avais pour ce projet. Ces propositions consistaient à la mise en place d'une carte reliant la matrice avec l'ensemble du système électronique via une "nappe informatique" ainsi que la mise place d'une protection de l'ensemble du prototype. Mr. Flamen m'a répondu que mes propositions allaient dans le bon sens et m'a ainsi expliqué ce que j'allais faire. Ceci passe par la création d'une carte électronique via le logiciel EAGLE. Ce dernier m'a été conseillé par Mr. Flamen par rapport à son utilisation plus facile que par rapport au logiciel Altium Designer. Le travail sur le schematic de la carte électronique est dans le dossier ci-dessous (Logiciel EAGLE).

Fichier:Schématic.zip

La carte électronique doit permettre l'adressage des informations déstinées aux LEDs. Cet adressage se fait au niveau des cathodes pour un mémé étage et les anodes pour déterminer l'étage. Il y a une partie de la carte électronique qui s'occupe du démultiplexage des circuits intégrés permettant ainsi l'adressage des informations déstinées aux LEDs au niveau des cathodes. De plus, la partie, qui s'occupe du démultiplexage des circuits intégrés, est reliée, via une liaison d'un bus de données, à une autre partie de la carte électronique, consacrée à la connexion de l'Arduino. Au niveau de chaque démultiplexeur, sont reliées des capacités de découplages permettant ainsi l'adressage des données aux différents circuits intégrés (les Démultiplexeurs) ainsi que de limiter le courant passant dans les diodes et éviter une usure de celles-ci.

Cependant, après avoir observé mon travail sur le schématic, les encadrants et moi même avions vérifié si la carte électronique de la matrice faite par l'ancien binome de ce projet fonctionnait toujours, et ce fut le cas. Je ne l'avais pas testé suite à ma première discussion avec M.FLAMEN qui m'avait dit de retravailler sur la carte électronique faite auparavant.

Semaine 3 à 5

Sur l'image ci-dessus, est présentée la carte électronique conçue pour la matrice de LED (qui est ici juste en dessous de la carte électronique). Une des principales différences entre la carte électronique et mon schématic se trouve sur la non-présence de capacité de découplages au niveau de chaque démultiplexeur.

L'objectif de mon projet par rapport à ce prototype est de le présenter sur un stand. J'avais pensé à mettre en place une animation sur la matrice. Le binôme qui avait travaillé sur ce prototype, avait mis en place un jeu sur la matrice "SNAKE 3D". Cependant, par rapport à l'objectif de le présenter dans un stand, j'ai pensé qu'il serait mieux de montrer des animations visibles par tout le monde en même temps via des programmes informatiques sur Arduino.

Concernant les animations, après avoir tenté à faire des animations tels qu'une fonction sinusoïdale avec rotation en z ( on effectue une fonction sinusoïdale simple où on peut régler le temps, la période ainsi que les autres variables et de l'appliquer avec une rotation suivant l'axe z) ou encore un feu d'artifice (on lance aléatoirement une fusée dans la matrice. Celle-ci en arrivant au sommet de la matrice et "explose" en plein de débris qui eux sont attirés par la gravité - le bas de la matrice).

Cependant lorsque j'ai effectué les tests sur la matrice, il n'y avait aucun résultat. Suite à cela, j'ai décidé de recréer une autre animation.

Semaine 5 à 7

J'ai voulu mettre en place un rideau de pluie où les leds s'allument du dernier étage - étage le plus haut de la matrice et que les leds de chaque étage en dessous s'allument jusqu'à atteindre le sol - étage le plus bas. Cependant lors des tests sur la matrice, soit il y avaient des erreurs de compilation soit le programme ne fonctionnait pas comme souhaité.De plus, je commençait à accuser beaucoup de retard sur l'ensemble du projet. Je pris la décision de suspendre la partie informatique du projet afin de travailler sur les autres projets. Suite à cette décision, j'ai transmis la matrice à Mr. Flamen afin qu'il intègre le circuit imprimé à cette dernière.

Semaine 13

Suite au travail effectué par M. Flamen voici la nouvelle configuration de la matrice :

Comme on le constate sur les images ci-dessus, la matrice n'est pas terminée. En effet, la partie de la carte arduino n'a pas encore est installée par rapport au nouvel circuit imprimé. Sur la photo de droite, on voit sur le circuit imprimé d'un coté les 64 pistes menant aux cathodes de chaque led (sur chaque étage, il y a 64 leds). Tandis que de l'autre côté, on voit les 8 pistes menant aux anodes répartis sur les 8 étages de la matrice. (une anode sur chaque étage de la matrice).

E-theremin

Semaine 2

Concernant le projet, j'ai eu un retour de Remi IMBERT, qui a travaillé sur ce projet en 2014/2015. Sur ce retour, il a abordé notamment de ce qu'il restait à faire sur le projet. Rémi IMBERT m'a informé qu'il y avait principalement à travailler sur l'émulation de la souris, c'est à dire la communication entre le thérémin et l'application Xwindow. D'après toujours Rémi IMBERT , le problème concernait la transformation de la variation de la fréquence émise par le thérémin en une tension qui pouvait être traitée par l'arduino et donc l'application Xwindows. C'est sur cette partie que je travaillerais durant ce projet.

Semaine 5

Pour cela, je propose la solution d'un convertisseur fréquence-tension (ou redresseur). Ce convertisseur est constituée de deux capacités C1 et C2 de, respectivement 330 pF et 10 uF, d'une diode passante 1N4148 et de trois résistances R1, R2 et R3 de, respectivement, 3.3kohms, 10kohms et de 22 kohms.

Pour faire fonctionner ce convertisseur fréquence / tension, j'ai mis en signal d'entrée un créneau d'amplitude de 10Vpp, c'est à dire soit tantot +5V soit -5V. Le couplet R1 / C1 représente un filtre passe haut et sa constante de temps doit être très inférieure à la plus petite période qui arrivera à son entrée. De cette façon là, la tension évolue en pics d'amplitude 10V aux bornes de C1. A l'oscilloscope, la surface d'un pic n'est déterminée que par la constante de temps R1 * C1. La surface du pic ne dépend donc pas de la fréquence du signal d' entrée. La diode D1 ne laisse passer que les pics de tension positive. R2, R3 et C2, représantant un filtre passe bas, créent une tension continue moyenne. En effet, étant donné que la surface d'un pic est constante, la tension continue moyenne est proportionnelle à la fréquence des pics, donc à la fréquence du signal d'entrée. R3 permet, ainsi, à C2 de se décharger, sinon D1, R2 et C2 formeraient un détecteur de crête (utilisé notamment dans la démodulation d'amplitude).

Sur la photo ci-dessus, nous voyons le montage du redresseur relié à un générateur en entrée et à un oscillateur en sortie. Au niveau de l'oscillateur, nous observons deux signaux :

- le signal jaune en créneau issu du générateur (Chaîne CH1)

- le signal bleu représentant l'amplitude, ou la tension, du signal (Chaîne CH2)

Afin de déterminer la plage de tension à utiliser pour la suite du projet, on fait une série de mesures en faisant varier la fréquence de 20 Hz à 20 kHz. En effet, les sons audibles pour l'être humain est compris entre 20 Hz et 20 kHz. On obtient les résultats suivants ci-dessous.

On constate que la relation entre la fréquence et la tension via le redresseur, est proportionnelle quelle que soit la fréquence.

Semaine 6 à 7

L'objectif de convertisseur fréquence / tension est de l'utiliser en vue d'une idée que je propose pour le thérémin. L' idée est mettre en place une antenne horizontale qui permettrait de gérer le volume. En effet, le binôme précédent avait conçu ce thérémin avec qu'une seul antenne verticale qui générait le son. Le binôme n'avait pas abordé la partie du volume.

A travers cette antenne horizontale, je proposai de le relier avec un mélangeur et du convertisseur fréquence / tension. Puis, cet ensemble serait raccordé avec la partie de l'antenne verticale via un multiplieur dont la sortie donnerait sur le haut-parleur.

Par rapport à l'image ci-dessus, c'est la partie du contrôle de volume que je proposai à mettre en place.

Cependant, suite à ma proposition formulée, Mme. Pichonat m'a conseillé une autre solution qui consiste à utiliser un système avec Arduino + Photorésistance. Le système consiste à utiliser une photorésistance afin de détecter la quantité de lumière. Les données sont ainsi modifiées non pas par des antennes comme pour un Theremin classique, mais en modifiant, par nos mouvements, la quantité de lumière reçue. Le changement de tension déterminera la fréquence de la note jouée.

Pour le réaliser, je vais utiliser un Haut-Parleur, une photorésistance, une résistance 10KOhm, une carte Arduino Uno (Référence Polytech Lile : UNO8). Le systeme se conçoit de la manière suivante:

Cependant, les encadrants ne souhaitaient pas que j'aborde le sous projet via un Arduino mais plutôt de revenir vers à theremin avec 2 antennes: une verticale, représentant le son, correspondant à ce qu'avait fait le binôme précédant et une horizontale, celle que je dois concevoir, représentant la tonalité de ce son.

Semaine 8 à 9

Usuellement, la conception d'un théremin se fait de la façon décrite sur le schéma fonctionnel du thérémin. Cependant, par rapport à ce qu'avait fait le binôme précédent, on a pour le thérémin la configuration ci-dessous:

La zone encerclée en rouge correspond à ce qui à été fait par le binôme précédent. La zone encerclée en vert correspond à la partie du thérémin à réaliser.

Par rapport à la configuration du théremin représentée ci-dessus, je vais créer une carte électronique composé de toute la zone encerclée en vert ainsi que d'un amplificateur commandé en tension et d'un additionneur. La représentation du théremin deviendrait la suivante :

La zone encerclée en noire correspond à la partie que je devrais concevoir sur la carte électronique.

La présence de l'amplificateur commandé en tension est d'éviter de mettre un fil en "plein milieu" de la carte électronique déjà conçue et de privilégier une connexion entre les deux cartes électroniques via la sortie de l'amplificateur commandé en tension de la carte électronique déjà conçue et une des entrées de l'additionneur qui sera présente sur la carte électronique que je vais concevoir.

Vacances de Paques à Semaine 10

Le schématic de la carte eléctronique est représentée ci-dessous :

Dans la partie Oscillateurs se trouve un oscillateur qui génère une fréquence variable issue de l'antenne ainsi qu'un oscillateur qui va générer une fréquence fixe (ici, fréquence de réference - voir schéma du théremin plus haut dans le sous-projet).

Ces deux signaux (de l'ordre de plusieurs kHz) vont ensuite être implantés dans un mélangeur afin d'obtenir à la sortie de celui-ci, la somme de ces signaux ainsi que leur différence.

L'oreille humaine ne pouvant distinguer que des sons compris entre 20 Hz et 20 kHz, un filtre de type "passe-bas" doit être placé à la suite du mélangeur afin de ne garder que la différence des deux signaux. Selon les signaux choisis, la différence devrait être comprise dans la bande de fréquence audible par l'oreille humaine. Pour la gestion du volume, on retrouve à peu près le même principe. Seul le filtrage à la sortie du mélangeur sera différent. En effet, ce ne sera plus un filtre "passe-bas ", mais un convertisseur "fréquence-tension".

Enfin, on met en place un additionneur afin de récupérer les tensions des signaux issues des deux cartes électroniques. Un fil de connexion sera mis en place pour assurer la liaison entre la sortie de la carte électronique déjà établie et une des entrées de l'additionneur. La sortie de cet additionneur sera relié à un Haut-Parleur.

Je propose le PCB pour la carte Thérémin ci-dessous :

La carte est en attente pour savoir elle peut être conçue.

Semaine 11

La carte n'a pas été invalidé dû à notamment à des distances entre une piste et un pin trop faibles sur la carte électronique ainsi qu'à la largesse de certaines pistes et à quelques distances jugées trop petites entre 2 composants. Cependant, les encadrants et Mr Flamen avaient notés la bonne organisation du placement des composants sur la carte PCB.

J'ai donc repris mon schéma PCB afin de faire les modifications nécessaires et voici ci-dessous le PCB que je propose pour le thérémin :

Semaine 12

La carte a été conçue. Ci-dessous, on peut les cotés "Top" et "Bottom" de la carte.

J'ai effectué une commande de certains composants qui me manquent au magasin Polytech et je suis ainsi en attente de ces composants.

Semaine 13

Après avoir reçu les composants du magasin électronique de Polytech et avoir acheté des composants à Sélectronic (magasin spécialisé). La carte électronique soudée est représentée ci-dessus :