STARTERKIT

A R D U I N O   /  G R O V E  /  A R D U B L O C K

» T E C H N O L O G I E  

» T E C H N O L O G I E   /  S C I E N C E S   P H Y S I Q U E S     [ E P I ]

//////////////////////// EXTRAIT //

StarterKit N1


Thème : Gérer une barrière télécommandée

Démarrer en douceur sur un thème utile à vos élèves

» COMPATIBLE PROGRAMMES 2016

» SANS PRÉ-REQUIS

» PROGRAMMATION 100% graphique

» EPI TECHNO-PHYSIQUE POSSIBLE

        Arduino augmenté : BETA_0.52

David Souder

V1.1

SOMMAIRE


PARTIE

PROG

Rubriques

Page

PARTIE

DÉCOUVERTE & INSTALLATION

INFOS 01

---

Pourquoi ce kit ?

02

ÉTAPE 01

---

C'est quoi Arduino ?

03

ÉTAPE 02

---

Petit tour d'horizon du matériel

05

ÉTAPE 03

---

Installer son matériel

08

ÉTAPE 04

Simplifier les branchements avec Grove

13

ÉTAPE 05

---

Découvrir la programmation graphique avec Ardublock

15

PARTIE

TECHNOLOGIE

ÉTAPE 06

PROG01      

Allumer une simple LED

13

ÉTAPE 07

PROG02

Gérer une condition (Bouton poussoir)

21

ÉTAPE 08

PROG03

PROG04

PROG05

PROG05

Gérer 1 servomoteur angulaire

» Pilotage simple

» Pilotage avec ajustement de vitesse

» Pilotage avec temporisation

19

ÉTAPE 09

PROG07

Découper en sous-programmes

27

ÉTAPE 10

PROG08

Générer un buzzer

32

ÉTAPE T11

PROG09

Gérer 1 répétition

36

ÉTAPE T12

PROG10

Gérer un afficheur LCD

40

ÉTAPE T13

PROG11

Gérer une télécommande infra-rouges

46

ÉTAPE T14

PROG12

Gérer une condition logique

49

ÉTAPE T15

PROG13

Gérer un incrément

58

PARTIE

PHYSIQUES (optionnel) - Fabriquer une barrière optique

63

ÉTAPE P01

Objectif et organisation propre à la Physique

64

ÉTAPE P02

Un montage série à 2 dipôles

67

ÉTAPE P03

Un conducteur ohmique qui change de valeur avec la lumière

72

ÉTAPE P04

Réaliser 1 barrière optique LASER

74

INFOS P01

Quoi faire d'autre en Physique ?

78

PARTIE

TECHNOLOGIE

ÉTAPE T15

PROG14

Mesurer une grandeur analogique

79

FIN


Pourquoi ce kit ?

StaterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

INFOS01

StaterKit N1


Ce starterKit s'adresse aux enseignants souhaitant mettre en place Arduino en collège ou simplement se familiariser avec ce formidable outil autour d'un thème utile aux élèves.

Mais Arduino n'a pas été créé pour les collégiens et reste trop compliqué en l'état. C'est donc au travers d'une solution nommée Arduino augmenté, regroupant différents outils facilitant la programmation, que vous ferez vos premières expérimentations.

Plus tard, vous pourrez passer progressivement au codage si le coeur vous en dit et même utiliser des langages professionnels comme le C ou le C++. Mais rien ne vous y oblige puisque  l'interface graphique que nous vous proposons permet de générer le code à votre place et peut se substituer totalement à la programmation textuelle. C'est d'ailleurs le seul mode de fonctionnement qui sera étudié dans ce tutoriel.

Ce kit, dans sa version complète, regroupe tout ce dont vous avez besoin pour démarrer, tant au niveau logiciel, qu'au niveau matériel.

Ce kit représente donc une solution clé en main ultra évolutive pour les enseignants et élèves de collège. Si malgré nos efforts, certaines choses ne sont pas claires ou présentent des difficultés, n'hésitez pas à demander de l'aide !

   

Besoin d'aide ?

>> http://duinoedu.com/contacterduinoedu.html 

>> ou téléphone

Pour continuer, vous devez disposer d'un minimum de matériel :

Si vous souhaitez acquérir en 1 fois tout le matériel nécessaire aux expérimentations de ce tutoriel, vous pouvez aller sur cette page.

   

Comment obtenir le matériel lié à ce kit ?

 >> http://duinoedu.com/store1/starter-kits-college/287-starterkitn1.html

Commençons par un petit tour d'horizon de ce qu'est Arduino au juste.

C'est quoi Arduino ?

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE 01

StaterKit N1


C'est quoi Arduino ?

Arduino est tout à la fois, une communauté, un logiciel, un langage et un ensemble de cartes. Eh oui, rien que cela ! Dans la suite de ce tutoriel, il ne faudra donc pas confondre :

C'est quoi au juste une carte Arduino ?

Une carte Arduino est une simple carte électronique, sur laquelle nous trouvons un élément essentiel, le microcontrôleur. Ce dernier est comme un cerveau capable de mémoriser, réfléchir et prendre des décisions en fonction d'un programme que nous aurons tout loisir de construire plus loin. Mais sans élément externe à piloter ou délivrant une information, une carte Arduino n'est rien. C'est pourquoi de nombreux connecteurs sont présents pour justement permettre de relier : LED, buzzers, commutateurs, écrans, servomoteurs, et autres capteurs ou actionneurs en tout genre...

Partie non disponible en mode extrait


Petit tour d'horizon du matériel

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE 02

StaterKit N1


Commençons par vérifier notre matériel et voyons à quoi servent les différents éléments.

Ce kit (dans sa version complète) contient tout ce dont vous avez besoin pour réaliser un portail télécommandé simple utilisable directement en classe.

Votre kit doit contenir les éléments suivants :

 

NOM

PHOTO

UTILITÉ / REMARQUES

MATÉRIEL TECHNOLOGIE

Carte Arduino UNO 

(X1)

Sauf si vous avez choisi le kit sans carte Arduino

- Doit contenir votre programme

- Doit exécuter votre programme

- Dispose d'entrées / sorties

- Se branche sur l'ordinateur

- Contient un microcontrôleur

Câble USB A-B

(X1)

Sauf si vous avez choisi le kit sans carte Arduino

- Permet de brancher la carte Arduino à l'ordinateur

- Peut être remplacé par un câble d'imprimante ou autre...

Shield de connexions Grove UNO

(X1)

Sauf si vous avez choisi le kit sans carte shield de connexions Grove

- Permet de connecter facilement les modules

- Se monte sur la carte Arduino UNO

- N'a pas d'intelligence

Arduino augmenté =

  • Le logiciel Arduino +
  • Les librairies déjà installées +
  • Ardublock augmenté

Ardublock.png

- Permet de programmer nos modules en mode graphique ou avec le code.

>> Téléchargeable ici 

(vous le téléchargerez plus tard)

Câbles Grove 

(X5)

- Permettent de brancher les modules Grove sur le shield de connexions Grove

Câbles Grove avec pointes

(X3)

- Permettent de brancher des modules et composants non Grove

(Servomoteur, plaque d'essais LAB...)


NOM (suite)

PHOTO (suite)

UTILITÉ / REMARQUES (suite)

Module LED verte

(X1)

- S'allume ou s'éteint pour signaler l'ouverture de la barrière

- Se branche avec 1 câble Grove

- Utilise 1 seule broche *1

Module Poussoir Grove

(X1)

- Vous permet de détecter un appui

- Se branche avec 1 câble Grove

- Utilise 1 seule broche *1

Module servo Dupont

(X1)

- Vous permet d'ouvrir ou fermer une barrière (ou autre)

- Se branche par un adaptateur mâle Grove / Dupont

- Utilise 1 seule broche *1

Module Afficheur LCD I2C

(X1)

- Permet d'afficher des valeurs ou du texte

- Se branche avec 1 câble Grove

- Utilise 2 broches

- Se branche sur I2C

Module Récepteur infra-rouges 38K

(X1)

- Permet de recevoir des ordres d'une télécommande infra-rouges

- Se branche avec 1 câble Grove

- Utilise 1 broche

Télécommande infra-rouges 38K TEL1

(X1)

- Permet d'envoyer des ordres au récepteur infra-rouges.

- Cette télécommande dispose de la gestion ultra simplifiée DuinoEDU

TECHNOLOGIE / PHYSIQUE

Module borniers

(X1)

- Permet de relier des composants à une carte de connexions Grove

- Se branche avec 1 câble Grove

- Utilise 1 ou 2 seule broche(s) au choix

Photo-résistance 10K grande taille  

(X1) - Lien 

- Peut être remplacé par un équipement de laboratoire de Sciences physique

- Permet d'avoir une simple résistance dont la valeur change avec l'éclairage

- Se branche avec sur les une plaque d'essais ou l'adaptateur

- La résistance varie suivant l'éclairage

Lot de résistances

470 ohms (X2)

100 ohms (X1)

- Peut être remplacé par un équipement de laboratoire de Sciences physique

- Permet de réaliser un montage série avec la photo-résistance

- Se branche en série avec la photo-résistance

Plaque d'essais LAB 170 points

(X2)

- Peut être remplacé par un équipement de laboratoire de Sciences physique

- Permet de connecter des composants sans soudure

- On insère directement les fils et les composants dans les trous

Plaque d'essais 170 points

(X6)

- Peut être remplacé par un équipement de laboratoire de Sciences physique

-Petits morceaux de fil

-Permet de relier les composants sur la plaque d'essais

Diode Laser < 1mW

(X1)

-Permet de générer un faisceau concentré

-Élément indispensable pour notre barrière optique

Vous avez déjà installé votre carte Arduino ?

Dans ce cas, vous pouvez passer directement à la PARTIE 03

Si votre matériel n'est pas correctement installé, vous ne pourrez pas faire vos expérimentations. Nous allons dans la partie suivante réaliser une installation propre qui ne sera à faire qu'une seule fois. Ne négligez pas cette étape ou vous risquez de penser que votre carte fonctionne mal ou est défaillante. C'est important !


Installer son matériel

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE 03

StaterKit N1


Cette partie est consacrée au téléchargement (si besoin) et à l'installation de votre matériel.

La carte Arduino intègre un microcontrôleur. C'est un composant programmable qui pour l'instant ne sait rien faire ou presque. Pour lui apprendre à réaliser des tâches utiles, il va falloir le programmer. Le plus simple pour nous est d'utiliser un ordinateur et quelques logiciels - tous gratuits !

Pour vous simplifier la tâche, nous avons déjà préparé pour vous une archive (un dossier compressé) nommée "Arduino augmenté" avec tout ce qu'il vous faut pour programmer vos montages présents et futurs. Cette archive - après décompression - est directement utilisable par les élèves et intègre les dernières versions d'Arduino, d'Ardublock, et des librairies utiles développées par nous-mêmes ou par la communauté. Arduino augmenté est maintenue à jour par nos soins mais il n'est vraiment pas indispensable de toujours disposer de la dernière version. Si vous souhaitez par la suite installer vous-même ces outils un par un, rien ne vous en empêche - bien entendu. Arduino est ultra évolutif !

      02.A - Nous allons télécharger Arduino augmenté (si besoin)

Si votre kit est fourni avec Arduino augmenté sur clé USB , vous pouvez directement aller à la partie B. Vous pouvez cependant retenir la procédure pour de futures mis à jour.

    02.A.1 - Cliquez sur le lien ci-dessous

Toutes les versions d'Arduino augmenté se trouvent ici :

http://duinoedu.com/dl/logiciels/arduino/arduino_augmente/version_duinoedu/

» Une liste doit apparaître avec les différentes révisons d'Arduino augmenté.

Partie non disponible en mode extrait


Simplifier les branchements

avec Grove

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE 04

StaterKit N1


Pour simplifier les branchements, nous allons utiliser une solution appelées Grove. Elle permet de brancher différents modules sans soudure d'une manière très simple.

La solution regroupe un ensemble de shields, modules et câbles particuliers.

      04.A - Qu'est-ce qu'un shield Grove ?

Partie non disponible en mode extrait

    Enficher votre shield Grove sur votre carte Arduino

 

 

Partie non disponible en mode extrait

 

      04.C - Qu'est-ce qu'un capteur ou un actionneur ?

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Découvrir la programmation graphique avec Ardublock

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE 05

StaterKit N1


Cette partie est consacrée aux rudiments de la programmation graphique avec le plug'in libre Ardublock.

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      05.A - Nous allons lancer Ardublock et tester notre premier programme

   05.A .1 Cliquez sur Outils puis Ardublock

   05.A .2 Attendez quelques instants, Ardublock devrait se lancer et vous obtiendrez ceci :

ARDUBLOCK et ARDUINO

      05.B - Nous allons tester le fonctionnement de toute la chaîne (Ardublock, Arduino, pilotes)

    05.B.1 - Veuillez noter que :

Partie non disponible en mode extrait

    05.B.2 - Regardez bien, un bloc "Boucle" est déjà présent

Le bloc "Boucle" est le bloc de départ. Il existe 2 types de bloc "Boucle" mais le plus simple est représenté ci-dessous. Retenez que tout votre programme (sauf exception) doit être inclus dans ce bloc !

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Gérer 1 servomoteur angulaire

StaterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE 08

StaterKit N1


Les servomoteurs angulaires sont très utilisés en robotique. Ils permettent de faire bouger quelque chose suivant un certain angle.

Un servomoteur est constitué d'une partie mobile (= le palonnier) et d'une partie fixe (le moteur avec tous les engrenages). Mais à la différence d'un moteur classique, on ne fait ici que piloter un angle entre 15° et 165° environ. Bref, juste de quoi ouvrir et fermer une porte ou fermer les mâchoires d'une pince.

PRINCIPE D'UN SERVOMOTEUR ANGULAIRE

-Le palonnier ne peut pas faire un tour complet

-On pilote un angle !

Dans cette section, nous allons juste faire comme si nous voulions ouvrir et fermer une porte en appuyant sur un bouton poussoir.

       8. A - PILOTAGE SIMPLE

    08.A.1 - Le résultat attendu est le suivant :

Objectif du programme PROG03

  1. Si l'interrupteur est fermé,
  1. la LED doit être éteinte
  2. le palonnier doit être positionné sur45°
  1. Sinon,
  1. la LED doit être allumée
  2. le palonnier doit être positionné sur 135°

La seule chose qui manque à notre montage est un servomoteur.

Pour rendre ce test plus visuel :

  • nous vous invitons à monter un des palonniers fournis sur l'axe du servomoteur
  • vous pouvez aussi fixer sur ce palonnier un élément qui matérialisera la porte

   08.A.2 - Ne débranchez rien. Nous allons juste ajouter un servomoteur

Le branchement est un peu différent. Grove est un système très ouvert acceptant nombre de modules d'autres marques. Nous allons vous montrer comment brancher un servo qui n'est pas Grove sur un shield de connexions Grove. Il existe bien sûr des servos Grove mais ils sont un peu plus chers.

  Prenez votre servomoteur

 

  Montez un palonnier fourni sur l'axe de votre servomoteur

Pour cela, vous pouvez simplement l'emboîter, il n'est pas absolument nécessaire de le visser.

Vous devriez obtenir ceci :

SERVOMOTEUR + PALONNIER + VIS

SERVOMOTEUR ASSEMBLE

  Reliez un adaptateur Grove à la prise du servomoteur

 

ADAPTATEUR

BRANCHEMENT

SERVOMOTEUR DUPONT

Procédez comme ceci :

  1. fil noir Grove => fil marron servo
  2. fil rouge Grove => fil rouge servo
  3. fil noir Grove => fil orange servo

Il existe aussi des adaptateurs pour servos

http://duinoedu.com/store1/cables-et-fils/253-gp-adaptateur-pour-1-servo.html  

Il ne reste plus qu'à le brancher avec la prise.

  Reliez votre servomoteur au shield de connexions par l'adaptateur branché précédemment.

Encore une fois, nous avons branché le servomoteur sur une prise paire même si tous ces modules pourraient très bien être branchés les uns à la suite des autres. Mais rappelez-vous : certains modules évolués utilisent 2 prises en même temps et nous ne savons pas encore les différencier.

Partie non disponible en mode extrait


Vous devriez obtenir ceci :

    08.A.4 - Cliquez sur Téléverser vers l'Arduino 

    08.A.5 - Nous allons tester notre montage

  Appuyez sur le Bouton poussoir :

        » La LED devrait s'allumer

        » Le palonnier devrait se positionner sur 135°

  Relâchez le Bouton poussoir :

        » La LED devrait s'éteindre

        » Le palonnier devrait se positionner sur 45°

Si votre LED s'éteint quand vous appuyez sur le Bouton poussoir...

… c'est que vous avez oublié de replacer les bonnes options pour les LED dans Ardublock.

Regardez bien l'exemple juste au-dessus. La LED est éteinte en haut et allumée en bas...

       8.B - PILOTAGE AVEC AJUSTEMENT DE VITESSE 

Partie non disponible en mode extrait

       8.C - PILOTAGE AVEC TEMPORISATEUR

Dans cette partie, nous voulons simplement que le servomoteur attende un certain temps avant de refermer la porte.

 

    08.C.1 - Le résultat attendu est le suivant :

Objectif du programme PRO06

  1. Si l'on appuie sur le Bouton poussoir,
  1. la LED doit être allumée
  2. le palonnier doit se positionner sur 45° en douceur 
  1. Le système doit rester "figé" pendant 5 secondes quoi qu'il arrive
  2. Si l'on appuie pas sur le Bouton poussoir
  1. la LED doit être éteinte
  2. le palonnier doit être positionné sur 135° en douceur 

La seule chose que nous avons à faire est d'ajouter un bloc qui obligera à attendre un certain temps.

    08.C.2 - Voici un nouveau bloc à étudier

  Prenez un instant pour étudier ce bloc

BLOCS ARDUBLOCK

Options

Bloc "delay MILLIS" -

Permet de définir un temps de pause

Millisecondes : temps de pause exprimé en ms

1000 = 1000ms = 1s = 1 secondes

Partie non disponible en mode extrait


Découper en sous-programmes

StaterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE 09

StaterKit N1


Nous allons dans cette partie organiser notre programme en sous-programmes. Cette étape va vous permettre de prendre tout de suite de bonnes habitudes.

Un sous-programme est un ensemble de blocs pouvant être appelés à tout moment par une simple étiquette. Cette étiquette peut être utilisée autant de fois que nécessaire.

Nous allons juste réorganiser les blocs. Le programme ne fera rien de plus qu'avant.

   09.A.1 - Le résultat attendu est le suivant:

Objectif du programme PROG06 

  1. Si on appuie sur le Bouton poussoir :

=> on appelle le sous-programme GESTION OUVERTURE 

  1. Si l'on n'appuie pas sur le Bouton poussoir

=> on appelle le sous-programme GESTION FERMETURE 

(avec)

GESTION OUVERTURE =

  1. allumer la LED
  2. lever la barrière (angle du palonnier = 45° )
  3. attendre 5 secondes

GESTION FERMETURE =

  1. éteindre la LED
  2. baisser doucement la barrière (angle du palonnier = 135°)

Comme le programme se complique un peu, nous allons organiser notre programme en 2 sous-programmes. C'est une bonne habitude à prendre, même si au début on a l'impression de perdre un peu de temps.

Ensuite, nous ajouterons le bloc Buzzer.

    09.A.2 - Voici 2 nouveaux blocs à étudier

  Prenez un instant pour les étudier

BLOCS ARDUBLOCK

Options

Bloc "Sous_programme" - 1er bloc

On place à l'intérieur l'ensemble des blocs de notre sous-programme

Sous_programme : c'est une petite zone de texte où vous pouvez donner un nom à votre sous-programme.

Bloc "Sous_programme" - 2ème bloc

Permet d'appeler un petit programme construit séparément.

Sous_programme : c'est une petite zone de texte où vous pouvez donner un nom à votre sous-programme.

Partie non disponible en mode extrait


Gérer un buzzer

StaterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE 10

StaterKit N1


Nous allons dans cette partie utiliser un simple buzzer pour générer un "bip" sonore.

Un buzzer est capable de produire un son dès l'instant où il est alimenté. Il ne faut pas le confondre avec un haut-parleur qui lui doit être alimenté avec une tension variable pour émettre un son.

Nous allons utiliser ce petit buzzer pour signaler que le temps d'ouverture est terminé.

      10.A - Générer un simple "bip"

   10.A.1 - Le résultat attendu est le suivant :

Objectif du programme PROG08 

  1. Si on appuie sur le Bouton poussoir :

=> on appelle le sous-programme GESTION OUVERTURE 

  1. Si l'on n'appuie pas sur le Bouton poussoir

=> on appelle le sous-programme GESTION FERMETURE 

(avec)

GESTION OUVERTURE =

  1. allumer la LED
  2. lever la barrière (angle du palonnier = 45° )
  3. attendre 5 secondes
  4. émettre un "bip" de 0,01 seconde (= fin d'ouverture)

GESTION FERMETURE =

  1. éteindre la LED
  2. baisser doucement la barrière (angle du palonnier = 135°)

    10.A.2 - Voici un nouveau bloc à étudier

  Prenez un instant pour étudier ce bloc

BLOCS ARDUBLOCK

Options

Bloc "Buzzer" -

Permet de générer un son

Broche : la prise sur laquelle est branchée le buzzer

Statut : permet d'activer ou désactiver le buzzer

    10.A.3 - Voici un principe à étudier

Partie non disponible en mode extrait

    10.A.4 - Nous allons ajouter un module Buzzer à votre montage

Ne débranchez rien.

  Prenez votre module Buzzer, prenez un câble Grove et réalisez le branchement suivant.

Partie non disponible en mode extrait


Gérer 1 répétition

StaterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE T11

StarterKit N1


Nous allons dans cette partie voir comment répéter une action un certain nombre de fois.

En général, à chaque fois qu'une partie de programme doit se répéter un certain nombre de fois (par exemple 10 fois), on l'écrit une seule fois et on la place dans une boucle de répétition.

Il est fortement déconseillé d'écrire 10 fois la même chose.

Nous allons générer un signal sonore un peu spécial. Il va émettre 10 bips courts pour signaler que la barrière va bientôt se baisser. Encore une fois, nous allons créer un petit sous-programme de gestion du signal sonore.

   11.A.1 - Le résultat attendu est le suivant:

Objectif du programme PROG09

  1. Si on appuie sur le Bouton poussoir :

=> on appelle le sous-programme GESTION OUVERTURE 

  1. Si l'on n'appuie pas sur le Bouton poussoir

=> on appelle le sous-programme GESTION FERMETURE 

(avec)

GESTION OUVERTURE =

  1. allumer la LED
  2. lever la barrière (angle du palonnier = 45° )
  3. attendre 5 secondes
  4. GESTION ALERTE

GESTION FERMETURE =

  1. éteindre la LED
  2. baisser doucement la barrière (angle du palonnier = 135°)

(et avec)

GESTION ALERTE =

  1. répéter 10 fois ceci :
  1. émettre 1 bip de 0.01s (= 0.01 seconde = 10ms )
  2. silence pendant 0.150s s (= 0,15 seconde = 150ms)
  1. attendre 0,5 s (=0,5 secondes = 500ms)

Comme on le voit, un sous-programme peut très bien appeler un autre sous-programme. Ce n'est pas un problème. C'est d'ailleurs ce qui se passe dans tous les logiciels…

Il n'y a aucun matériel supplémentaire à ajouter. Tout est déjà branché.

    11.A.2 - Voici 1 nouveau bloc à étudier

  Prenez un instant pour les étudier

BLOCS ARDUBLOCK

Options

Bloc "Répète" -

Permet de répéter plusieurs fois ce qui est dans la mâchoire "Commandes"

Fois : nombre de répétitions

Commandes : tout ce qui doit être répété (autant de blocs que l'on veut)

    11.A.3 - Voici un principe à étudier

BLOCS ARDUBLOCK

Options

Génère 10 bips courts

Pourquoi ?

Car on répète 10 fois ceci

{

     -activer le buzzer (Buzzer Allumé)

     -attendre 10 ms

     -désactiver le buzzer (Buzzer éteint)

     -attendre 150ms (à ne pas oublier)

}

    11.A.4 - Nous allons ajouter le sous-programme GESTION ALERTE 

  Dans Ardublock, faites comme ceci :

  1. Cliquez sur le bouton Contrôle
  1. faites glisser les 2 blocs Sous-programme
  2. nommez-les tous les 2 GESTION ALERTE (attention aux fautes de frappe). Comme ceci :
  3. = bloc Sous-programme
  4.  = Étiquette
  1. Cliquez sur le bouton Contrôle
  1. faites glisser le bloc Répète
  1. emboîtez-le dans le bloc GESTION ALERTE
  2. en face de Fois, écrivez 10 (car on veut 10 répétitions)
  1. Déplacez les blocs liés à la gestion du buzzer et placez-les dans la mâchoire Commandes du bloc Répète
  2. Cliquez sur le bouton Contrôle
  1. faites glisser le bloc Delay MILLIS
  2. placez-le sous le dernier bloc Buzzer
  3. Réglez 150ms
  1. Cliquez sur le bouton Contrôle
  1. faites glisser le bloc Delay MILLIS
  2. placez-le sous le dernier bloc Répète
  3. Réglez 500ms
  1. Emboîtez l'étiquette GESTION ALERTE à la fin du sous-programme GESTION OUVERTURE
  2. fin

Vous devriez obtenir ceci :

(programme principal)

(sous-programme de GESTION OUVERTURE)

Partie non disponible en mode extrait

(sous-programme de GESTION FERMETURE)

Partie non disponible en mode extrait

    11.A.5 - Cliquez sur Téléverser vers l'Arduino 

    11.A.6 - Vérifiez que tout fonctionne comme avant.

  Appuyez brièvement sur le Bouton poussoir :

        (GESTION OUVERTURE)

        » La LED doit s'allumer

        » La barrière doit se lever

» Le système doit attendre 5 secondes

GESTION ALERTE 

» 10 "bips" doivent retentir

  Puis :

        (GESTION FERMETURE) 

        » La porte doit se refermer

» La LED doit s'éteindre

        » Le barrière doit se baisser


Gérer un afficheur LCD

StaterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE T12

StarterKit N1


Nous allons dans cette partie voir comment nous pouvons afficher diverses informations sur un afficheur LCD.

Partie non disponible en mode extrait

   12.A.1 - Le résultat attendu est le suivant :

Objectif du programme PROG10 

  1. Si on appuie sur le Bouton poussoir :

=> on appelle le sous-programme GESTION OUVERTURE 

  1. Si l'on n'appuie pas sur le Bouton poussoir

=> on appelle le sous-programme GESTION FERMETURE 

(avec)

GESTION OUVERTURE =

  1. Afficher [ OUVERTURE... ]
  1. allumer la LED
  2. lever la barrière (angle du palonnier = 45° )
  3. Afficher [ PASSEZ... ]
  4. attendre 5 secondes
  5. Afficher [ STOP ! ]
  6. GESTION ALERTE

GESTION FERMETURE =

  1. éteindre la LED
  2. baisser doucement la barrière (angle du palonnier = 135°)
  3. Afficher [ APPUYER SVP ! ]

    12.A.2 - Voici un nouveau bloc à étudier

  Prenez un instant pour étudier ce bloc

Partie non disponible en mode extrait

 

Attention au nombre de caractères

Une ligne doit faire un maximum de 16 caractères. Si vous dépassez, le message ne sera pas affiché !

Attention à la numérotation

En informatique, le premier élément est toujours le 0, le deuxième, le 1… La numérotation des lignes et des colonnes respectent cette règle.

    12.A.3 - Nous allons ajouter un module Buzzer à votre montage

Ne débranchez rien.

  Prenez votre module Afficheur, prenez un câble Grove et réalisez le branchement suivant.

Partie non disponible en mode extrait


Gérer une télécommande infra-rouges

StaterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE T13

StarterKit N1


Nous allons dans cette partie voir comment nous pouvons ajouter une télécommande infra-rouges à notre barrière.

Les télécommandes infra-rouges sont très utilisées et permettent de piloter des appareils à une distance de quelques mètres.

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      13.A - Allumer une LED avec la touche "0" de la télécommande

   13.A.1 - Le résultat attendu est le suivant :

Objectif du programme PROG11

  1. Si on appuie sur le Bouton 0 de la télécommande :

=> on appelle le sous-programme GESTION OUVERTURE 

  1. Sinon

=> on appelle le sous-programme GESTION FERMETURE 

Partie non disponible en mode extrait

 Vous devriez obtenir ceci :

(programme principal)

(sous-programme de GESTION OUVERTURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION FERMETURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION ALERTE) même chose qu'avant

    13.A.5 - Cliquez sur Téléverser vers l'Arduino 

    13.A.6 - Vérifiez que tout fonctionne comme prévu

  Prenez votre télécommande en main

  1. Dirigez la télécommande vers la partie noire du récepteur infrarouges
  2. Appuyez sur la touche 0
  1. la LED doit s'allumer (cycle d'ouverture)
  2. après un cycle, la LED doit s'éteindre (cycle de fermeture)

Gestion évoluée de la télécommande TEL1

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Gérer une condition logique

StaterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE T14

StarterKit N1


Cette partie va nous permettre de "mélanger" bouton poussoir et télécommande.

Comme nous commençons à être habitués au fonctionnement d'Ardublock, nous détaillerons un peu moins les manipulations.

   14.A.1 - Voici un exemple d'opération logique

Nous voulons que la barrière se lève si le poussoir est enfoncé OU si la touche 0 est appuyée.

Le OU, représente ici une opération logique.

 

   14.A.2 - Le résultat attendu est le suivant :

Objectif du programme PROG12 

  1. Si [poussoir appuyé] OU [bouton 0]

=> on appelle le sous-programme GESTION OUVERTURE 

  1. Sinon

=> on appelle le sous-programme GESTION FERMETURE 

    14.A.3 - Voici 1 nouveau bloc à étudier

  Prenez un instant pour les étudier

BLOCS ARDUBLOCK

Options

MENU :

Bloc "OU" (OU logique)

Renvoie vrai si l'une des 2 conditions est vraie

Connecteur du haut : 1 condition

Connecteur du bas : 1 condition

    14.A.4 - Voici un principe à étudier

BLOCS ARDUBLOCK

Options

Le sous-programme OUVERTURE

est appelé si :

Si

{

    [Poussoir sur D2 appuyé]

     OU

    [Poussoir sur D4 appuyé]

}

    14.A.5 - Le montage est celui-ci

  Si vous l'aviez débranché, rebranchez au moins votre bouton poussoir. Au minimum, vous devez avoir 1 LED, un poussoir, un récepteur infrarouges, une télécommande… le reste des composants n'est pas indispensable pour l'instant.

    14.A.6 - Nous allons ajouter le OU logique à notre montage

  1. Faites glisser un bloc OU (MENU : Tests)
  2. Réalisez l'assemblage suivant.

Vous devriez obtenir ceci :

(programme principal)

(sous-programme de GESTION OUVERTURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION FERMETURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION ALERTE) même chose qu'avant

    14.A.7 - Cliquez sur Téléverser vers l'Arduino 

    14.A.8 - Vérifiez que tout fonctionne comme prévu

  Réalisez ce test

  1. Appuyez sur le Bouton poussoir
  1. la LED doit s'allumer (cycle d'ouverture) puis doit s'éteindre (cycle de fermeture)
  1. Appuyez sur la touche 0 de la télécommande
  1. la LED doit s'allumer (cycle d'ouverture) puis doit s'éteindre (cycle de fermeture)

Cela ne représente qu'un exemple d'opération logique. Il en existe bien d'autres. Voici quelques exemples.

BLOCS ARDUBLOCK

Options

MENU : Tests

Bloc "ET" (OU logique)

Renvoie vrai si la 1ère condition ET la deuxième sont vrais.

Renvoie vrai si la 1ère condition est fausse ET la deuxième est vraie

La partie suivante est consacrée aux incréments. Ce type de comportement est très utile dans un programme car il permet de compter le nombre de fois que quelque chose s'est produit.


Gérer un incrément

StaterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE T15

StarterKit N1


Dans cette partie, nous allons voir comment réaliser un comptage par incrément

Nous allons compter le nombre de fois que l'on ouvre la barrière. Cela fera l'occasion de voir comment il est possible de gérer un incrément. C'est-à-dire une valeur qui augmente d'une certaine quantité "à chaque fois".

Nous allons ici aborder les notions :

   15.A.1 - Le résultat attendu est le suivant :

Objectif du programme PROG12

  1. INITIALISATION (setup)
  1. Initialiser une variable à 0 (au départ la barrière n'a jamais été levée)
  2. afficher 0 sur la 2ème ligne de l'afficheur
  1. Si [poussoir appuyé] OU [bouton 0]
  1. => on appelle le sous-programme GESTION OUVERTURE 
  2. => on ajoute 1 à la variable
  3. => afficher le nombre d'ouverture(s) sur la 2ème ligne de l'afficheur
  1. Sinon
  1. => on appelle le sous-programme GESTION FERMETURE 

    15.A.2 - Voici les nouveaux blocs à étudier

  Prenez un instant pour étudier le bloc chargé de l'initialisation

Nous allons utiliser ce bloc pour séparer notre programme en 2 parties. En effet, la partie réservée à l'initialisation ne doit être exécutée qu'une seule fois : pour définir les valeurs "de départ".

BLOCS ARDUBLOCK

Options

MENU : Contrôle

Bloc : Programme ( en 2 parties)

Permet de définir 1 partie de programme devant être exécutée 1 seule fois avant tout le reste

Mâchoire setup : partie du programme correspondant à l'initialisation (exécuté 1 seule fois)

Mâchoire Boucle : partie du programme à exécuter en boucle (sans fin)

  Prenez un instant pour étudier le bloc chargé de la gestion d'une variable.

Nous allons aussi utiliser une variable pour stocker le nombre de fois où la barrière à été levée. Aussi petit soit ce nombre, il faut une case pour la stocker en mémoire. Une variable est une case mémoire pour stocker un seul nombre mais c'est suffisant.

Partie non disponible en mode extrait

  Prenez un instant pour étudier le bloc chargé des opérations mathématiques.

Les opérations mathématiques sont très simples : addition, soustraction… Nous n'allons utiliser ici qu'une simple  addition.

BLOCS ARDUBLOCK

Options

MENU : Opérateurs mathématiques

Étiquette : "+"

Permet d'additionner 2 nombres (ou variables)

Mâchoire gauche : 1 nombre

Mâchoire gauche : 2ème nombre

Ex : renvoie 3

Permet d'ajouter 1 à chaque passage. Si la variable est initialisée à 0, elle vaudra 1 au 1er passage, 2 au 2ème...

  Prenez un instant pour étudier ce bloc

Partie non disponible en mode extrait

    15.A.3 - Le montage

Si vous avez débranché votre afficheur LCD, rebranchez-le… Votre montage devrait ressembler à ceci :

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Vous devriez obtenir ceci :

(programme principal)

(sous-programme de GESTION OUVERTURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION FERMETURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION ALERTE) même chose qu'avant

Partie non disponible en mode extrait

Et au niveau des blocs nous avons ceci :

  Prenez un instant pour comprendre ce qui se passe.

BLOCS ARDUBLOCK

Options

Assemblage de Blocs

Permet de faire un incrément de 1

Valeur : à chaque exécution, le contenu de la variable actuelle est ajouté à 1 et devient le nouveau contenu.

    15.A.8 - Nous allons compléter votre programme

Ajoutez l'opérateur mathématique manquant pour réaliser un incrément de 1 à la fin de chaque cycle d'ouverture.

Vous devriez obtenir ceci :

(programme principal)

(sous-programme de GESTION OUVERTURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION FERMETURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION ALERTE) même chose qu'avant

Partie non disponible en mode extrait

    15.B.2 - Ajouter le mot OUVERTURES

Pourquoi ne pas ajouter le mot OUVERTURES à côté du nombre d'ouvertures ? Il suffit pour cela de choisir la bonne colonne pour écrire le mot.

    15.B.3 - Modifier le programme pour afficher OUVERTURE ou OUVERTURES

C'est un bon exercice vous obligeant à réutiliser un bloc SI - Sinon. Il faut bien entendu tester la valeur de la variable NOMBRE_OUVERTURES. Il faut aussi utiliser un opérateur mathématique ">".

    16.B.4 - Ajouter un système de sécurité

La barrière que nous utilisons se ferme même si un obstacle est présent. Dans la réalité, ça ne serait pas le cas. Nous vous proposons donc d'ajouter un système de détection optique d'obstacles ou << Barrière optique >>. La partie suivante traite de l'ajout d’une barrière optique laser pour détecter des véhicules. Cette partie peut être traitée de 2 manières différentes :


PARTIE SCIENCES PHYSIQUES

Cette partie est consacrée à la conception d'une barrière optique Laser vue sous l'angle des Sciences physiques. Vous pouvez ou non l'aborder.

Si vous décidez de ne pas traiter cette matière, passez directement à l' ÉTAPE T15

Les expérimentations sont toutes liées au programme de 4ème et plus particulièrement aux notions suivantes :

Dans tous les cas, vous serez amené à :

Si vous disposer d'une plate-forme Arduino/Grove en Sciences physiques, vous pourrez aussi :

A la fin de cette partie, vous serez en mesure de mettre en place une barrière optique Laser 100% compatible Arduino avec 3 composants :

En Technologie :

Partie non disponible en mode extrait


Objectif & organisation

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE P01

StarterKit N1


Cette partie ne fait que présenter les objectifs et le matériel en Physiques

Nous allons avec quelques composants simples réaliser une barrière optique capable de détecter un véhicule. Le principe est très simple. Nous allons utiliser un diode LASER d'un côté et un capteur de lumière de l'autre.

Partie non disponible en mode extrait

      P01.A - Voici le problème

En sciences physiques, nous devons mettre en place une barrière optique capable de :

Ensuite, en technologie  :

 

Partie non disponible en mode extrait

    P01.B.1 - Si vous décidez d'utiliser une plaque d'essai LAB

Pour placer nos composants, il est possible d'utiliser une plaque d'essai LAB. C'est-à-dire une petite plaque à trous permettant de relier électriquement des composants entre eux sans soudure et sans câble de laboratoire. Cette technique est généralement peu utilisée en Sciences physiques mais permet des montages compacts et transportables. Il sera donc possible de réutiliser les mêmes composants en technologie.

Voici à quoi cela ressemble :

Il faut dans ce cas :

Partie non disponible en mode extrait

    P1.B.2 - Utiliser des câbles et composants de laboratoire

Il est aussi possible de réaliser le montage avec des câbles et composants de laboratoire comme utilisés généralement en Physique Chimie. Ce montage final ne sera pas facilement transportable.

Il faut dans ce cas :

Partie non disponible en mode extrait

Cette technique nécessite plus de matériel et ne permet pas une réutilisation des composants en technologie.

Passons maintenant aux expérimentations.


 

Un montage série à 2 dipôles ?

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE P02

StarterKit N1


Cette partie est consacrée à une mesure simple de tension obtenue en divisant la tension du générateur

Partie non disponible en mode extrait

      P02.A - Comment se répartit la tension entre 2 dipôles ohmiques ?

    P02.A.1 - Nous allons réaliser le montage suivant avec 2 résistances égales

Il s'agit simplement d'un montage où 2 dipôles ohmiques sont en série.

  Réalisez le montage suivant :

 

SCHÉMA DU MONTAGE

MONTAGE SI UTILISATION D'UNE PLAQUE D'ESSAI

Éléments du montage :

R1 = dipôle ohmique de 470 ohms

R2 = dipôle ohmique de 470 ohms

U = générateur

Ce que nous pouvons utiliser

R1 = résistance carbone [ Jaune Violet Marron Or ]

R2 = résistance carbone [ Jaune Violet Marron Or ]

U = Pile 4,5V

    P02.A.2 - Nous allons mesurer la tension aux bornes de R2

Prenez un voltmètre et mesurez la tension aux bornes de R2.

Partie non disponible en mode extrait

 

NOTRE MONTAGE

COMPARAISON AVEC DES RESSORTS

-La résistance R2 est plus petite (en ohms) que R1 

-La tension ne se répartit plus de manière équitable

-La tension mesurable aux bornes de R2 est inférieure à 1 Volt

-Les ressorts R2  sont plus petits (en nombre de tours)

que R1

-La hauteur ne se répartit plus de manière

équitable

-La hauteur mesurable aux extrémités de R2 est inférieure à 1 mètre

Partie non disponible en mode extrait


1 conducteur ohmique qui change de valeur avec la lumière

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE P03

StarterKit N1


dans cette partie nous allons constater qu'il est possible d'avoir une résistance qui varie avec la lumière et donc 1 tension qui varie avec la lumière.

Partie non disponible en mode extrait

 

SCHÉMA DU MONTAGE

MONTAGE SI UTILISATION D'UNE PLAQUE D'ESSAI

Éléments du montage :

Un conducteur ohmique dont la résistance varie en fonction de la lumière

Ce que nous pouvons utiliser

Une photo-résistance

  Réalisez les 3 petites expérimentations suivantes

A chaque fois, mesurez la valeur de résistance que vous obtenez.

 

Enfermé dans votre main

A la lumière ambiante

Sous une lampe forte

 

Partie non disponible en mode extrait

Notre capteur de lumière est fait

Notre carte Arduino est capable de lire une tension entre 0 et 5V… notre capteur de lumière peut donc être branché sur une entrée analogique directement.

 


Réaliser 1 barrière optique LASER

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE P04

StarterKit N1


Cette partie est consacrée à la mise en place du dernier élément de notre détecteur d'obstacles, la source lumineuse.

Partie non disponible en mode extrait

    P04.A.1 - Nous allons ajouter un faisceau Laser à notre montage

Il existe bien des façons de produire un faisceau Laser mais la plus simple est d'utiliser ce que l'on appelle une diode Laser. Comme c'est une diode, elle ne laisse passer le courant que dans un seul sens.

Veillez à la brancher dans le bon sens comme sur la figure ci-dessous.

Ne jamais diriger un LASER vers les yeux. Ce Laser est de Classe 2 et d'une puissance <1mW

» Voir classification des Laser :

» https://www.apinex.com/det/classification_des_lasers.html

Partie non disponible en mode extrait

    P04.A.2 - Nous allons mettre face à face les 2 montages

Il suffit maintenant de faire pointer le LASER vers la photo-résistance. On peut utiliser un support avec pince pour tenir le laser mais tout autre support peut convenir. L'essentiel étant de pouvoir garder un faisceau stable et bien orienté tout au long de l'expérimentation.

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    P04.A.3. Le contrat est rempli

Nous avions besoin de fabriquer un système capable de fournir une tension variable en fonction de la présence d'un obstacle. C'est maintenant chose faite.

En technologie, nous pourrons réutiliser ce détecteur d'obstacles pour ajouter un système de sécurité. Pour l'instant, la barrière se baisse même si une voiture est présente...


Quoi faire d'autre en Physique ?

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 INFOS P01

StarterKit N1


Différents domaines peuvent encore être abordés en lien avec la Physique. Voici quelques pistes :

  Travailler sur les filtres colorés

Une photo-résistance est plus ou moins sensible à l'ensemble du spectre lumineux. Pourquoi ne pas expérimenter un filtre rouge pour écarter une bonne partie du spectre de la lumière blanche ?

  Travailler sur la réflexion (angle incident, réfléchi…)

Pourquoi ne pas fabriquer 2 faisceaux avec un seul pour augmenter la zone de détection et ainsi rendre le système de détection plus efficace ?

MONTAGE ACTUEL

AMÉLIORATION POSSIBLE

Zone de détection très petite

Zone de détection plus large

  Travailler sur la lumière visible et "non visible" (radiations électromagnétiques)

Partie non disponible en mode extrait


Mesurer 1 grandeur analogique

StarterKit N1 : Les bases / Gérer une barrière télécommandée

 ÉTAPE P15

StarterKit N1


Il est possible de mesurer une tension qui n'est ni à 0 ni à 5V. Nous allons voir comment.

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   15.A.1 - Tension de sortie de notre capteur d'obstacles

   15.A.2 - Le résultat attendu est le suivant:

Objectif du programme PROG14

  1. INITIALISATION (setup)
  1. Gérer la variable et l'afficheur
  1. Si [poussoir appuyé] OU [bouton 0]
  1. => on appelle le sous-programme GESTION OUVERTURE 
  2. => on gère la variable et l'affichage
  1. Sinon
  1. => Si aucun véhicule
  1. on appelle le sous-programme GESTION FERMETURE 

    15.A.3 - Voici les nouveaux blocs à étudier

  Prenez un instant pour étudier le bloc chargé de l'initialisation

Partie non disponible en mode extrait

   

Tension en volts

0

1

2,5V

3,5

4,5

5V

Valeur donnée

par 1 lecture analogique

0

512

(arrondi)

1023

  Nous avons donc ceci

Partie non disponible en mode extrait


Détail barrière optique

    15.A.7 - Essayez d'ajouter les blocs de gestion de la barrière optique avec les indications suivantes

  Il vous faut :

Partie non disponible en mode extrait

  Essayez de placer l'assemblage précédent au bon endroit

Rappelez-vous, il faut

Essayez de ne pas regarder la réponse tout de suite.

Vous devriez obtenir ceci :

(programme principal)

Partie non disponible en mode extrait

(sous-programme de GESTION OUVERTURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION FERMETURE) même chose qu'avant

(sous-programme de GESTION ALERTE) même chose qu'avant

    15.A.8 - Cliquez sur Téléverser vers l'Arduino 

    15.A.9 - Vérifiez que tout fonctionne comme prévu

Partie non disponible en mode extrait

Bon Arduino à Vous !

David Souder pour www.duinoedu.com


           ANNEXE 01


Voici le programme modifié.

 


           ANNEXE 02 : Utiliser une plaque d'essai LAB


Partie non disponible en mode extrait

  Montage correct

Dans la figure ci-dessous, la lampe s'allume car le circuit est fermé. Le courant passe à l'intérieur de la plaque d'essai. Le courant peut circuler sur les lignes formées par 5 points comme le montre la figure ci-dessous.

  Erreur fréquente

L'erreur la plus fréquente est de brancher un fil sur la mauvaise ligne. N'oubliez pas que les trous sont électriquement reliés entres eux ligne par ligne.

www.duinoedu.com - Tél : 09 52 59 58 07           /