Al@Dyn Baccalauréat STI Electronique Epreuve de ...electronique.dorian.free.fr/bac2012/Ressources_pour_les_eleves...Construction Electronique Al@Dyn Session 2012 Dossier de présentation

Construction Electronique

Dossier de présentation professeur

Baccalauréat STI

Epreuve de Construction

Al@Dyn

Al@Dyn

Baccalauréat STI

Electronique


2012

Session 2012

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Construction Electronique Al@Dyn Session 2012

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SOMMAIRE

Sommaire ....................................................................................................................................................................................... 2

Mise en Situation ........................................................................................................................................................................... 3

Le Systeme ..................................................................................................................................................................................... 4

Diagramme de Séquence ............................................................................................................................................................... 7

Diagramme des Exigences .............................................................................................................................................................. 8

Le Support du Projet ...................................................................................................................................................................... 9

Etude Fonctionnelle ..................................................................................................................................................................... 10

Les Orientations du Projet ............................................................................................................................................................ 11

La Description des Fonctions ........................................................................................................................................................ 12

Le Calendrier ................................................................................................................................................................................ 16

Le Matériel Necessaire ................................................................................................................................................................. 17

Les Logiciels Necessaires .............................................................................................................................................................. 19

Commande ................................................................................................................................................................................... 20

Equipe Projet ................................................................................................................................................................................ 20

Bon de commande Alecop ........................................................................................................................................................... 21



MISE EN SITUATION

LES ALARMES

Pour être alerté en cas d’intrusion dans son logement, le particulier dispose de plus en plus de

systèmes d'alarme sans fil, faciles à installer et à utiliser. Ces systèmes sont dotés de capteurs,

de sirènes et d’un transmetteur téléphonique filaire ou GSM. En cas d'intrusion, ces systèmes

déclenchent une alarme, et appellent des numéros préprogrammés.

Cependant, le propriétaire ou la société de surveillance ne peuvent faire appel aux services de

secours car d ’après l’article 16-2 de la loi n°83-629 du 12 juillet 1983 réglementant les activités

privées de sécurité : « Est injustifié tout appel des services de la police nationale ou de la gendarmerie

nationale par les personnes physiques ou morales exerçant des activités de surveillance à distance […]

faute d'avoir été précédé d'une levée de doute […] ».

LES CAMERAS

La levée de doute consiste à vérifier le bien fondé du déclenchement d'une alarme, cela peut se

faire par visionnage à distance. Il faut donc placer une ou plusieurs caméras fixes ou motorisées, à

des endroits stratégiques. Le nombre de caméras est donc lié à la surface à couvrir. Pour éviter la

multiplication de ces caméras, une solution consiste à rendre la caméra mobile, en la plaçant sur

un robot.

AL@DYN

Le projet Al@Dyn consiste donc à associer une caméra de surveillance à une plateforme

robotique, l’ensemble pouvant être piloté et consulté à distance. Ce système vient donc

en complément d’un système d’alarme offrant à la personne alertée la possibilité de

procéder à la levée de doute.

LE MOWAY

Pour valider la faisabilité d’une maquette prototype, il a été envisagé d’employer un

petit robot répondant au nom de Moway développé par la Société Alecop. Il sera utilisé

comme support mobile de la caméra. Ce robot est propulsé par deux moteurs à courant

continu, dispose de plusieurs capteurs embarqués, d’un port de communication

pouvant accueillir une caméra RF, un serveur Wifi, une carte de commande RF ou tout

autre élément utile développé sur mesure.



UTIL

Le cambrioleur déclenche l’alarme en

s’introduisant dans une espace protégé. Le

résident reçoit alors un message lui

signalant l’incident. Il peut donc vérifier le

bien fondé de ce déclenchement en

visionnant les images de la caméra de

surveillance tout en actionnant sont

déplacement. Cette vérification pouvant

être faite à distance grâce à un ordinateur

ou un smartphone connecté sur internet. Il

lui appartient de prévenir les forces de

l’ordre pour une interpellation du

malfaiteur.

Lorsque la vérification est terminée, ou si la

liaison est mise en défaut, Al@Dyn rentre

seul à sa base, où l’attend un poste de mise

en charge.

Al@Dyn

LE SYSTEME

BESOIN

Ce système rend service a un résident ou

habitant lorsqu’il est loin de son logement alors

que son systeme d

intrusion.

Le systeme agit donc sur le logement en

transmettant les images

en se déplacant à l’

Et tout cela dans le but d

doute afin d’avoir le droit d

de secours.

UTILISATIONS ENVISAGEES

Le cambrioleur déclenche l’alarme en

s’introduisant dans une espace protégé. Le

résident reçoit alors un message lui

signalant l’incident. Il peut donc vérifier le

bien fondé de ce déclenchement en

e

surveillance tout en actionnant sont

déplacement. Cette vérification pouvant

être faite à distance grâce à un ordinateur

ou un smartphone connecté sur internet. Il

lui appartient de prévenir les forces de

l’ordre pour une interpellation du

la

mise en défaut, Al@Dyn rentre

, où l’attend un poste de mise

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Ce système rend service a un résident ou

il est loin de son logement alors

que son systeme d’alarme lui signale une

Le systeme agit donc sur le logement en

nsmettant les images de ce dit logement tout

’intérieur.

Et tout cela dans le but d’effectuer une levée de

avoir le droit d’appeler les service



DIAGRAMME SAGITTAL

Al@Dyn Al@Dyn est un robot équipé d’une caméra de surveillance. Sur commande à distance de l’habitant, Al@Dyn

exécute un parcours préprogrammé et transmet les images du logement à vérifier. Une fois la ronde terminée, il

retourne sur sa base pour se recharger en énergie. Cette dernière opération peut être automatique si Al@Dyn

est assez près de la base pour la détecter et se diriger vers elle.

Logement Le logement à vérifier doit être sur un seul niveau, dans le cas contraire il faut utiliser au moins un robot par

niveau. Le logement peut disposer d’une ou plusieurs pièces aux dimensions et de revêtements divers.

Base La base est un système fixe remplissant plusieurs rôles : elle assure la charge des batteries d’Al@Dyn. Lorsque

celui-ci n’est pas en patrouille, il est maintenu en veille avec un niveau optimal d’énergie. Elle guide, tel un phare,

Al@Dyn lors de la phase d’approche. A terme, la base pourra abriter le serveur.

Serveur Le serveur combine et retransmet les images et les caractéristiques que lui fournit Al@Dyn vers le terminal via le

réseau. Il doit aussi envoyer les commandes provenant du terminal vers Al@Dyn.

Terminal Le terminal est un ordinateur ou un smartphone, sur lequel l’habitant peut visionner les images et les

caractéristiques du logement et du robot. Il permet également d’envoyer des ordres au robot.

Habitant L’habitant est une personne physique qui a reçu un message de son système d’alarme et qui désire faire une

« levée de doute » avant d’appeler les services de secours.

Terminal

Logement à

vérifier

Al@Dyn

Habitant

Serveur

Base

Déplacement Commandes

Caractéristiques

du logement

Position de la

base

Energie

Images et

mesures

Images du

logement

Mesures

Images du

logement

Images et

mesures

Commandes

Commandes



DIAGRAMME DE DEPLOIEMENT



DIAGRAMME DE SEQUENCE

Al@Dyn Base Alarme

Loop

Incident détecté

Activer l’alarme

Prévenir l’habitant

Lancer une ronde Signaler le départ

Transmettre des images

Arrêter l’alarme

Charge complète

Surveiller

Allumer

le phare Suivre un trajet

programmé

Se diriger vers

le phare

Surveiller la

charge

Recharger

Al@Dyn

Base atteinte

Jusqu'à la

fin de la

ronde

Position de charge établie

Se ranger sur la

base



DIAGRAMME DES EXIGENCES

Al@Dyn (caméra mobile)

Transmettre sur

commande des images

pertinentes du logement.

Plateforme

Se déplacer dans le logement

sans se perdre.

Pouvoir boucler une ronde

(autonomie).

Caméra

Capturer et transférer des

images de qualité.

Pouvoir cadrer les ouvertures

ou les objets précieux.

Liaison mécanique

Assurer la mobilité

verticale de la caméra avec

précision.

Tenir la caméra.

Base

Recharger le robot quand il

est présent et pas en charge

suffisante.

Aider au retour du robot.

Capteurs embarqués

Aider à la progression du

robot.

Eviter les obstacles

imprévus.



LE SUPPORT DU PROJET

Pour vérifier la faisabilité de ce projet, nous

communication sur lequel on a la possibilité d

DEL rouge

DEL verte

Capteur de lumière

Deux émetteurs

infrarouges

Quatre récepteurs

infrarouges

Al@Dyn

LE SUPPORT DU PROJET

de ce projet, nous allons utiliser un robot qui est doté de plusieurs capteurs, d’un port de

on a la possibilité de brancher une caméra ou d’autres cartes.

Port de

communication

DEL

Blanche

Port de

programmation &

de recharge DEL Verte :

Mise sous

tension

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de plusieurs capteurs, d’un port de

DEL Rouge :

Batteries en

charge



ETUDE FONCTIONNELLE

FONCTION D’USAGE

Sur commande de l’utilisateur, le robot Al@Dyn doit :

• se déplacer et transmettre les images du logement à vérifier

• localiser et se déplacer en direction de la base afin de récupérer et stocker de l’énergie nécessaire à son

fonctionnement

Il doit aussi mesurer et transmettre le niveau de sa batterie ainsi que les mesures effectuées sur son environnement comme

la température, la luminance et la présence d’obstacle ou d’escalier.

SCHEMA FONCTIONNEL DE NIVEAU II

Transmission

Images du

logement

Images du

logement

Energie

Localisation

Déplacement

Déplacement Commandes

Position de la

base

Mesures Caractéristiques

du logement

Récupération

Mesures

Stockage



LES ORIENTATIONS DU PROJET

PRESENTATION

Dans le cadre de l’épreuve de STI, le projet se concentre sur la ronde d’Al@Dyn à travers un logement d’habitation.

La caméra, et la plateforme robotique sont données. Les élèves devront mettre en œuvre l’association de ces deux éléments,

leur connexion à un réseau de communication, et compléter le dispositif afin de lui conférer toute l’autonomie nécessaire à

l’exécution de cette ronde, depuis le départ piloté à distance, jusqu’au retour automatique vers la base et sa mise en charge.

PROBLEMATIQUE COMMUNE

« Servo » : Comment vérifier l’état des fenêtres avec le maximum de précision ?

Pour répondre à cette problématique, les élèves travaillent par équipe de trois ou quatre élèves. Ils doivent mettre en œuvre

un servo-moteur assurant l’élévation du champ de la caméra et configurer le dispositif pour la transmission des images

jusqu’au terminal, afin que l’habitant puisse procéder à la levée de doute.

PROBLEMATIQUES INDIVIDUELLES

« Boussole » : Comment garder le cap lors d’une ronde ?

Un élève par équipe doit concevoir, configurer et mettre en œuvre une boussole électronique.

« Obstacle » : Comment détecter un obstacle et en rendre compte ?

Un élève par équipe doit concevoir, configurer et mettre en œuvre un capteur d’obstacles.

« Base » : Comment se diriger et se placer sur la base ?

Un élève par équipe, doit concevoir, monter, câbler, configurer et mettre en œuvre un phare sur la base.

« Recharge » : Comment recharger le moway sans contact galvanique ?

Un élève par équipe, doit concevoir, monter, câbler et mettre en œuvre un système de recharge par induction.



LA DESCRIPTION DES FONCTIONS

TRANSMISSION DES IMAGES

Ces trois fonctions sont réalisées par la caméra RF.

DEPLACEMENT

DEPLACEMENT HORIZONTAL

CHAINE D’ENERGIE

Le robot moway sera utilisé pour le déplacement horizontal de la caméra. Le moway dispose de trois appuis au sol ; deux

roues arrière indépendantes motorisées et une bille métallique fixe à l’avant.

De fait, le déplacement du robot constitue le déplacement horizontal de la caméra. Le robot dispose d’une chaine d’énergie

pour actionner ce déplacement.

Transmettre Convertir Distribuer Alimenter

Un réducteur par roue, à l’intérieur

desquels une roue dentée dispose

de secteurs réfléchissant pour la

mesure du déplacement.

Un moteur à

courant continu

par réducteur.

Un pont en H

par moteur.

Une batterie Li-Po alimente le

robot. Cette batterie est rechargée

par le connecteur USB-mini.

Problématique : « Recharge »

Communiquer Traiter Acquérir Images

du logement

Images du logement

Caméra RF

Convertir Distribuer Alimenter Energie

Transmettre

A

C

T

I

O

N

Pilotage

Déplacements

réalisés



CHAINE D’INFORMATION

Le déplacement du robot peut être sur commande ou préprogrammé.

L’acquisition des commandes sur le robot moway est réalisée par une carte RF ou une carte WIFI. L’acquisition du

déplacement est réalisée par deux capteurs optiques placés en face des roues dentées à secteurs réfléchissants. L’acquisition

de la position de la base peut être réalisée par les 4 capteurs infrarouges placés à l’avant du robot.

Pour l’acquisition des caractéristiques du logement, le moway dispose de capteur de température et luminosité. Cette

fonction doit être améliorée en rajoutant un capteur d’obstacle et une boussole, cela correspond aux problématiques :

« Boussole » et « Obstacle »

Le traitement est réalisé par le microcontrôleur du moway chargé de la gestion des entrées et sorties. Ce microcontrôleur

sera à programmer pour toutes les problématiques.

La communication vers la chaine d’énergie est réalisée par un deuxième microcontrôleur chargé du déplacement du moway.

Communiquer Traiter

Acquérir Caractéristiques du logement

Pilotage

Moway

Acquérir

Déplacement réalisé

Acquérir Commandes

Carte RF ou Wifi

Position de la

base



DEPLACEMENT VERTICAL

CHAINE D’ENERGIE

Le champ de caméra ne couvre pas une hauteur suffisante pour contrôler l’état d’une porte ou d’une fenêtre. Il faut pouvoir

élever ce champ à l’aide d’un servo-moteur.

L’alimentation est celle du moway. Le servo-moteur réalise les fonctions Distribuer et Convertir.

La fonction transmettre doit être réalisée lors de la problématique « Servo ».

CHAINE D’INFORMATION

Le pilotage du servo-moteur est réalisé par le moway par le biais du port de communication (I2C).

L’acquisition des commandes sur le robot moway est réalisé par une carte RF ou une carte WIFI.

Le traitement est réalisé par le microcontrôleur du moway chargé de la gestion des entrées et sorties. Ce microcontrôleur

sera à programmer pour toutes les problématiques.

La communication vers le servo-moteur est une problématique commune. Elle est réalisée par un microcontrôleur qu’il

faut programmer et câbler.

Communiquer Traiter Acquérir Commandes Pilotage

Moway Carte Servo Carte RF ou Wifi

Convertir Distribuer Alimenter Energie

Transmettre

A

C

T

I

O

N

Pilotage

Moway Servo-Moteur



SCHEMA FONCTIONNEL DE 1ER

DEGRE

ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE

Commandes

Caméra en

position initiale

Caméra en

position

désirée

Energie

TRAITER ACQUERIR COMMUNIQUER

ACTIONS

Images

du logement

Pilotage

Chaîne d’énergie

Mesures

Chaîne d’information

Images

du logement

Déplacements

réalisés

Caractéristiques

du logement



LE CALENDRIER

Semaine du ELECTRONIQUE PHYSIQUE MECANIQUE OBSERVATIONS

50 lun 12 déc 2011 ETUDE DU

RESEAU

ETUDE

SERVOMOTEUR

ANALYSE

FONCTIONNELLE

51 lun 19 déc 2011

52 lun 26 déc 2011

1 lun 02 janv 2012 ETUDE DU

MOWAY

ETUDE DES

CONNECTIQUES

REPRISE

MARDI

2 lun 09 janv 2012 PROBLEMATIQUE

SERVO

PROBLEMATIQUE

SERVO

3 lun 16 janv 2012 PROBLEMATIQUE

SERVO

PROBLEMATIQUES

INDIVIDUELLES CAHIER DES CHARGES

4 lun 23 janv 2012 REVUE DE PROJET N°1

5 lun 30 janv 2012 PROBLEMATIQUES

INDIVIDUELLES

PROBLEMATIQUE

SERVO

6 lun 06 févr 2012 PROBLEMATIQUES

INDIVIDUELLES

PROBLEMATIQUES

INDIVIDUELLES

7 lun 13 févr 2012 BAC BLANC (SEMAINE FLOTANTE)

8 lun 20 févr 2012

9 lun 27 févr 2012

10 lun 05 mars 2012 PROBLEMATIQUES

INDIVIDUELLES

PROBLEMATIQUES

INDIVIDUELLES

11 lun 12 mars 2012 REVUE DE PROJET N°2

12 lun 19 mars 2012 REALISATION ET TESTS

REALISATION

DEFINITIVE

13 lun 26 mars 2012 REALISATION ET TESTS

REALISATION

DEFINITIVE

14 lun 02 avr 2012 REALISATION ET TESTS MESURES ET REGLAGES FABRICATION

DEFINITIVE

15 lun 09 avr 2012 REALISATION ET TESTS

REALISATION

DEFINITIVE LUNDI FERIE

16 lun 16 avr 2012

17 lun 23 avr 2012

18 lun 30 avr 2012 REVUE DE PROJET N°3 MARDI FERIE

19 lun 07 mai 2012 MISE EN COMMUN MARDI FERIE

20 lun 14 mai 2012 REMISE DES DOSSIERS JEUDI FERIE

21 lun 21 mai 2012 LECTURE

22 lun 28 mai 2012 EPREUVES LUNDI FERIE



LE MATERIEL NECESSAIRE

Pack Moway

Pack

Basique Un robot Un câble USB CD logiciels

Pack

Projet

Deux robots

Une caméra

Un récepteur caméra RF

Deux câbles USB

Deux USB-RF

Deux cartes RF

CD logiciels

Une carte de développement

Equipement recommandé pour le projet

Un pack projet pour une équipe de trois ou quatre élèves

Soit 4 packs pour un groupe de 16 élèves

Ou

4 packs pour une classe de 32 élèves

à condition que les deux groupes n’aient pas « électronique » au même moment

Justification

Les modifications, que vont apporter par les élèves, sont facilement démontables (Carte à connecter sur le port

de communication du moway). Les robots et les caméras sont interchangeables. De ce fait, ces ressources

peuvent être facilement partagées.

En électronique, les élèves ont souvent besoin des robots. Ils ont un robot par binôme, ce qui est une solution

confortable. Cependant, pour une classe entière, les deux groupes peuvent être amenés à partager cette

ressource avec la physique appliquée ou la construction, si ces dernières sont en parallèle avec l’électronique. Et

dans ce cas, les élèves se retrouvent, pour certaines séances, avec un robot par équipe se qui est encore

satisfaisant. Mais si les deux groupes ont « électronique » en même temps, un robot par équipe peut être

insuffisant : dans ce cas 1 voire 2 packs supplémentaires sont recommandés.



Exemples de répartition

16 élèves 24 élèves 32 élèves 48 élèves

4 packs projet

pour un groupe

de 16 élèves

3 packs projet, si deux groupes de

12 élèves avec des séances

d’électronique non simultanées

Ou

6 packs projet si l’électronique est

en parallèle

4 packs projet, pour deux

groupes de 16 élèves avec

des séances

d’électronique non

simultanées

Ou

8 packs projet si

l’électronique est en

parallèle

4 packs projet pour 3

groupes de 16 élèves

jamais en parallèle en

électronique

Ou

8 packs projet si deux

groupes sont en parallèle

en électronique

Ou

12 packs projet si les trois

groupe sont en parallèle

en électronique

4 packs projet, si deux groupes avec

16 et 8 élèves et des séances

d’électronique non simultanées

Ou

6 packs projet si l’électronique est

en parallèle



Pour une équipe de 3 ou 4 élèves

Contrairement aux robots, le matériel ci-dessous n’est pas partageable

Les références et les fournisseurs sont donnés à titre indicatif, vous pouvez aussi trouver des équivalences

(sauf pour la servo).

Nom Fournisseur Code Fournisseur Nombre Prix unitaire

Servo ultra micro

BMS-303 Conrad 229700-62 2 21,95 € TTC

Socle Alim.Montage

CI Japon 2.1mm

Electronique

diffusion ALE119 1 0,50 € TTC

Adaptateur USB

Mini

Electronique

diffusion ALPSFNUSB 1 1,00 € TTC

Fil de Cuivre Vernis

Ø 0.4 mm 75GRS

Electronique

diffusion FIEMAILL0MM4 1 11,76 € TTC

SQ40R Conrad Equivalent 182281-62 1 4,90€ TTC

SQ40T Conrad Equivalent 182273-62 1 6,00€ TTC

Noyau de ferrite

cylindrique

diamètre 3cm

Carte à bande Radiospares 434-217 1 8,35€ HT

Carte à pastilles Radiospares 516-7568 6 4,36€ HT

LES LOGICIELS NECESSAIRES

Electronique Construction Mécanique Physique Appliquée

MPLAB ou Flowcode SolidWorks 2005 SP3 mini



COMMANDE

Le lycée Louis Jouvet de Taverny regroupe tous les bons de commande des robots (voir bon de commande joint), à faire

parvenir avant le jeudi 30 juin avec l’entête de l’établissement à :

Lycée Louis Jouvet

M. Pascal Marie, Chef de travaux

26, rue de St Prix

95150 Taverny

Email administratif: [email protected]

Tel : 01.34.18.41.26

Fax : 01.39.60.19.62

EQUIPE PROJET

• M. Bouchat Marc Physique Appliquée Lycée Louis Jouvet Taverny

• M. Chaine Mohamed Electronique Lycée Louis Jouvet Taverny

• M. Marie Pascal Chef de travaux Lycée Louis Jouvet Taverny

• M. Maunier Julien Physique Appliquée Lycée Jean Jaurès Argenteuil

• M. Merlet Eric Electronique Lycée Louis Jouvet Taverny

• M. Ruiz Olivier Construction Mécanique Lycée Louis Jouvet Taverny

Email pédagogique: [email protected]



BON DE COMMANDE ALECOP

Documents

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