Le "DebrouilloKit" permet d'héberger jusqu'à 5 applications simultanées sur base Wemos D1 mini, sans avoir à repasser systématiquement par la case soudage. Il est composé d'un boitier de commande, d'un bloc servomoteur, et d'un bloc de leds. Sous sa forme "mallette pédagogique", les dimensions des éléments ont été calculées pour faciliter le transport d'un ensemble de 6 kits, comme on peut le voir dans l'animation à gauche.
Le boitier de commande comporte 1 potentiomètre, deux boutons, et trois entrées/sorties numériques (via des borniers à vis), ce qui est largement suffisant pour de nombreuses applications. Le passage d'une application hébergée à une autre est simple : on positionne le potentiomètre sur un n° d'application, et on appuie simultanément sur les deux boutons pendant plus de 3 secondes.
Le kit est livré avec des cartes imprimées, permettant de customiser les boitiers du kit, en fonction de l'application choisie.
Difficulté
Technique
Durée
3 heure(s)
Disciplines scientifiques
Arduino, Informatique, Electricité
Sommaire
- 1 Introduction
- 2 Étape 1 - Boitier de commande : partie électronique
- 3 Étape 2 - Découpe et montage de base des boitiers
- 4 Étape 3 - Finalisation de la DebrouilloLight
- 5 Étape 4 - Finalisation du DebrouilloServo
- 6 Étape 5 - Montage électronique de la DebrouilloBox
- 7 Étape 6 - Finalisation de la DebrouilloBox
- 8 Étape 7 - Connexion des éléments
- 9 Étape 8 - Fonctionnement et téléchargement des applications
- 10 Étape 9 - Comment développer de nouvelles applications ?
- 11 Commentaires
Introduction
L'idée de ce DebrouilloKit a germé suite au hackathon "Rudi", organisé par Les Petits Débrouillards Grand Ouest et L'Edulab de l'Université de Rennes 2 en décembre 2021, dans le cadre d'un appel à projet eRudi porté par le Réseau Canopé. L'objet du hackathon était de développer des POCL (Petits Objets Connectés Ludiques), sur base Arduino ou Wemos D1 mini, mettant à profit des données libres ("Open Data"). L'appel à projet indiquait également que Les Petits Débrouillards devaient ensuite concevoir et développer une mallette pédagogique sur la base des ces POCL.
Nous avons alors conçu un DebrouilloKit générique, utilisable en dehors de ce besoin particulier. Il est aujourd'hui composé de trois boitiers, qui accueilleront des fiches imprimées, adaptées à chaque type d'application :
- la DebrouilloBox (boitier de commande), basée sur un Wemos D1 mini, un potentiomètre et deux boutons ;
- la DebrouilloLight, composée d'une bande de 12 leds multicolores ;
- le DebrouilloServo, composé d'un mini servomoteur
A titre d'exemple, nous proposons ici 3 applications (les deux dernières étant issues du hackathon Rudi) ...
- une application de test, permettant de s'assurer que les utilisateurs ont réalisé les bonnes connexions entre les différents éléments
- une application météo, affichant le temps des 5 prochains jours sur Rennes
- une application exploitant les données de trafic de la Rocade de Rennes
... Mais les possibilités d'applications de ce simple kit, dont le coût (hors bois) est inférieur à 10 €, sont multiples, à vous de jouer ! Les propositions d'ajout de boitiers supplémentaires sont également les bienvenus !
- Matériel et outils
- Fichiers
Servomoteur 
Un servomoteur (couramment appelé "servo" du latin "servus" signifiant "esclave") est un moteur capable de maintenir une opposition à un effort statique et dont la position est vérifiée en continu et corrigée en fonction de la mesure.
Ruban de Led - WS2812B 
Ruban de LED constitué d’une succession de LED RGB adressables, c’est à dire que l’on peut définir la luminosité et la couleur de chaque LED indépendamment
D1 mini 
C'est un cousin de l'Arduino, avec du wifi !
Étape 1 - Boitier de commande : partie électronique
L'électronique du boitier de commande est basé sur un Wemos D1 Mini, auquel on ajoute deux boutons, un potentiomètre et quelques connecteurs. Afin de faciliter - et fiabiliser - le montage, nous avons conçu un circuit intégré (*) qui accueillera tous ces composants. (Cf. figure 1).
- Positionnez le jeu de borniers au verso du circuit intégré (Cf. Figure 2), et soudez-les Les modèles de borniers utilisés se clipsent les uns aux autres pour composer un bornier de la longueur voulue, ici 9 connexions.
- Positionnez les deux boutons, et les supports du D1 mini au recto du circuit imprimé (Cf. figure 3), et soudez-les.
- Soudez le potentiomètre (Cf. figure 4), en prévoyant 5 cm de fils souples. En regardant le potentiomètre sur le dessus (côté bouton), avec ses connexions vers le soi, on doit connecter GND à la connexion de gauche , A0 à la connexion centrale, et 3,3V à la connexion de droite.
- Soudez un élément du ruban de leds (Cf. figure 5) conformément aux indications du circuit imprimé. Prévoir là aussi 5 cm de fil souple.
- Soudez les petits connecteurs au D1 mini, et placez le sur les supports soudés - avec l'entrée USB située côté extérieur (Cf. figure 6).
(*) Si ce circuit imprimé n'est pas disponible sur place, demandez à d'autres antennes Petits Debrouillards s'ils n'en n'ont pas en trop; et sinon, vous pouvez en recommander sur le site JLPCB.com en y téléchargeant le fichier DK_PCB.zip disponible dans la section "Fichiers" ci-dessus.
Étape 2 - Découpe et montage de base des boitiers
Les boitiers sont réalisés en bois, par découpe laser (*). Chaque découpe de boitier est défini dans un fichier "svg" séparé (voir 'Fichiers" plus haut), prévu pour du bois d'épaisseur 3 mm. Lors du transfert du fichier svg vers le logiciel associé à la découpeuse laser, il faudra spécifier :
- couleur rouge : découpe laser
- couleur noire : gravure
Le montage des trois boitiers se fait de la même façon, et ne nécessite pas d'instruction particulière (voir également quelques autres photos dans les étapes suivantes). A cette étape ne monter ensemble que la base, les côtés, et les cales intérieures.
Attention : les boitiers DebrouilloLight et DebrouilloServo comportent une encoche sur le côté, et un trou dans la base, qui servent à faire passer les fils. Il faut mettre le trou du côté de l'encoche (voir photos dans les deux étapes suivantes).
(*) Les boites de base ont été créés sur le site https://www.festi.info/boxes.py/?language=fr
Étape 3 - Finalisation de la DebrouilloLight
1/ Montage du dérouleur (photo 1 à gauche)
- Le dérouleur est constitué des deux rectangles arrondis, le plus petit étant le plus proche de la face arrière du boitier.
- Nous avons utilisé des vis de diamètre 3mm (longueur max 15mm), qui se vissent parfaitement dans la base, mais nécessitent d'agrandir délicatement les trous des deux rectangles arrondis.
2/ Soudure du ruban de leds (photo 2 à gauche)
- Le ruban de leds est de type Adafruit NeoPixel (60 leds / mètre). Couper ce ruban de façon à garder 12 leds.
- Prendre un ensemble de trois fils, idéalement rouge, noir, et autre couleur bien différenciée), d'une longueur de 40 à 60cm. souder le fil rouge sur le 5V, le fil noir sur le GND, et l'autre couleur sur le DIn.
3/ Mise en place du ruban de leds (photo 3 à gauche)
- Pour pouvoir faire tenir 12 leds dans un boitier pas trop long, les trous de la face avant ont un écartement inférieur à l'écartement réel des leds. Ceci oblige à mettre le ruban en accordéon pour insérer chaque led rectangulaire dans les trous de la face avant (côté opposé au logo des petits débrouillards).
- Au fur et à mesure de l'installation des leds, mettre un petit bout de scotch fort, puis finir en mettant du scotch tout du long.
- faire passer les fils dans le trou de la face arrière du boitier, et les enrouler autour du dérouleur en attendant une utilisation du DebrouilloLight.
Étape 4 - Finalisation du DebrouilloServo
1/ Montage du dérouleur (photo 1 à gauche)
- montage similaire à celui de la DebrouilloLight, avec les deux pièces circulaires.
2/ Montage du servomoteur (photos 2 et 3 à gauche)
- Apposer les deux pièces supportant le servomoteur l'une contre l'autre
- Insérer le servomoteur et le visser (la longueur des vis fournies avec les servo moteur devraient permettre de coller ensemble les deux pièces en bois)
- connecter ou souder 40 à 60 cm de fils (idéalement rouge, noir, et autre couleur bien différenciée), aux fils sortant du servomoteur.
- Faire passer ces fils dans le trou situé à la base du boitier, et les enrouler autour du dérouleur en attendant une utilisation du DebrouilloServo.
Étape 5 - Montage électronique de la DebrouilloBox
(à faire - dépendra du circuit imprimé)
- photo 1 = schéma électronique
- photo 2 = montage électronique sur le circuit imprimé
Étape 6 - Finalisation de la DebrouilloBox
(à faire - dépendra de la position des boutons et type de potentiomètre sur le circuit imprimé)
Étape 7 - Connexion des éléments
Cette connexion va servir à tester les étapes suivantes. Sous forme de mallette pédagogique, les éléments ne seront pas connectés. La connexion fera partie du travail réalisé par le public.
(à détailler + photos lorsque la DebrouilloBox sera finalisée)
- Connexion des leds au bloc + / - / C1
- Connexion du servo au bloc + / - / C2
Étape 8 - Fonctionnement et téléchargement des applications
Comme indiqué en introduction, la DebrouilloBox peut héberger simultanément jusqu'à 5 applications, et on passe d'une application à une autre, en sélectionnant le n° avec le potentiomètre, et en appuyant simultanément sur les deux boutons pendant plus de trois secondes.
Les cinq applications doivent être définies chacune dans un fichier arduino (xxxx.ino). Tous les fichiers devront être situés dans le même répertoire que les deux fichiers Debrouillo_Box.ino et Debrouillo_Serveur.ino
(... j'arrête là pour ce soir ... fatigue ...)
Étape 9 - Comment développer de nouvelles applications ?
Dernière modification 21/11/2022 par user:Philby.
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