SommaireI/. PrambuleA) Introduction B) Remerciements

II/. Analyse du systmeA) tude du besoin1) nonc du besoin 2) Recensement des fonctions du systme

B) Expression fonctionnelle du besoin1) Cahier des charges 2) Recherche des solutions constructives

III/. Production dune solutionA) Solutions mcaniques1) Systme pour bloquer la vitre 2) Systme douverture de la vitre 3) Systme du Moteur

B) Solutions lectroniques1) Matriela) RFID b) Arduino et Ethernet

2) Productiona) Choisir le mode b) Dtection de la RFID c) Informer lutilisateur d) La partie programmation de lArduino e) Alternative lArduino : le PIC

IV/. Cot de la solution V/. Conclusion VI/. Annexes

I/. Prambulea) Introduction De nos jours, une majorit de personnes prennent un animal de compagnie. Une grande partie de la population vivant en ville, il faut un animal qui soit de petite taille, non agressif et plutt autonome dans sa vie (besoin, amusement). Cest pourquoi le chat est souvent choisi. Il reste toutefois quelques dsagrments (mais nanmoins normal) pour le propritaire de celui-ci : le nourrir, le soigner et le faire sortir. Notre tude porte sur le besoin qua cet animal de sortir et notre projet permettra un chat des alles et venues entre deux espaces spars par une porte ou une cloison sans intervention extrieure. Nous devons donc produire une chatire lectronique avec dtection du chat par puce RFID et permettre au propritaire de rglementer les entres et sorties du chat.

b) Remerciements Nous remercions Mme Albaracine pour son aide sur la manipulation de llectronique; nous remercions Mr Blanc pour son aide sur la partie mcanique et notamment la modlisation sous Solidworks et remercions ltablissement pour nous avoir achet le matriel ncessaire pour notre

projet.

B) Expression fonctionnelle du besoin1) Cahier des charges

Fonctions

Critres

Niveaux

Flexibilits

FP1 : Permettre un chat des alles et venues entre deux espaces spars par une porte et ce sans intervention extrieure.

Permettre Dtection RFID Dure 100 mm 10 s +/- 5 mm +/- 2 s

FC1 : Sadapter la porte.

Adapter Longueur Largeur Hauteur 233,86 mm 100 mm 260 mm Aucune Aucune Aucune

FC2 : tre esthtique.

Plaire Matire PVC diffrents coloris Peut-tre peint

FC3 : Alimenter le systme.

Alimenter nergie lectrique 230 V Aucune

FC4 : Scuriser les entres et sorties de la chatire.

Scuriser Dimension crmaillre qui bloque la porte 73x28,325x10 mm Aucune

II/. Analyse du systmeA) tude du besoin

1) nonc du besoin

Diagramme bte a corne

2) Recensement des fonctions du systme

Diagramme pieuvre:

FP1: Permettre un chat des alles et venues entre deux espaces spars par une porte et ce sans intervention extrieure. FC1 : Sadapter la porte. FC2 : tre esthtique. FC3 : Alimenter le systme. FC4 : Scuriser les entres et sorties de la chatire. 2) Recherche de solutions constructives Diagramme Fast

B) Solutions lectroniques1) Matriel a) RFIDIntroduction la RFID RFID, abrviation de Radio Frequency IDentification est un procd pour communiquer en utilisant des transpondeurs RFID. La RFID est souvent utilise pour lantivol des supermarchs, lentre scurise des btiments privs mais elle peut aussi tre implante dans des humains ou des animaux (la RFID remplacera dici deux ans les tatouages des chiens et des chats).

RFID tiquette

RFID en tube

Pour utiliser la technologie RFID, il faut un lecteur RFID et un rcepteur (transpondeurs). Seul le lecteur est aliment. Cest le lecteur qui fournit lnergie ncessaire lalimentation du transpondeur. Le lecteur peut ensuite rcuprer les informations de la puce. Pour notre sujet Pour notre systme, nous avons utilis un lecteur de carte de proximit MK179. Il fonctionne sur une frquence de 20 MHz, ce qui ne lui donne pas une grande porte mais lui permet de traverser plus facilement les objets. Nous avons eu le monter nous mme lors dune sance. Il a fonctionn immdiatement. Il est aliment en +12V et possde trois sorties.

b) Arduino

Introduction LArduino LArduino est une plateforme programmable. Cest une carte lectronique possdant un microcontrleur pouvant tre programm avec un langage relativement proche du C. Plusieurs choses distinguent cette carte dun microcontrleur normal. Premirement, sa facilit dutilisation : seul un cble USB est ncessaire pour programmer la carte. Cela est plus simple que lutilisation du module programmateur de PIC. Ensuite, lArduino est opensource, ce qui permet aux utilisateur davoir accs une base de donne assez grosse notamment grce internet. Pour finir, cette carte est compatible avec de nombreuses extensions (appells shield), ce qui la rend extrmement pratique de ce point de vue. (On a des shields pour carte SD, ethernet, servos moteurs, ). En revanche, lArduino ne peut pas travailler avec des fils non connects car cela engendre trop de parasites. Pour notre sujet Dans notre systme, nous avons opt pour lArduino Duemilanove, une carte base sur un microcontrleur Atmega 328

Notre Arduino possde 13 broches pouvant tre configures en entre ou en sortie . Il possde, en plus de ces broches, 5 entres analogiques. Pour les broches, voir lannexe 3Arduino Duemilanove

En plus de la carte programmable, nous avons pris un shield (point abord plus haut) ethernet qui permet larduino de communiquer grce un cble RJ145.

2) Production

a) Choisir le mode Le mode est en quelque sorte la permission dalle et venue du chat. Le cahier des charges nous demandait 5 modes : Le mode dbloqu total, le chat peut entrer et sortir sa guise. Le mode entre seulement : ce mode peut servir si par exemple le chat doit subir une intervention de la part du vtrinaire. Le chat ne peut que rentrer et par la suite rester confiner l'intrieur. Le mode sortie seulement : le chat ne peut que sortir et se retrouve bloqu dehors. Cela peut servir si lutilisateur fait des travaux l'intrieur (raisons de scurit). Le mode bloqu total : la chatire ne laisse aucun chat passer. Le mode automatique qui est en fait le mode dbloqu total. Pour que lutilisateur choisisse son mode, nous avons mis sa disposition deux interrupteurs on/on, branch comme ceci :

Les sorties des interrupteurs peuvent donc tre 0 ou +5v ( tats logiques 0 et 1). Chaque interrupteur commande un cot de la porte. Si un interrupteur est 0, la porte est bloque de ce cot. Si un interrupteur est 1, la porte est dbloque. On a donc la table de vrit suivante : 0 0 Cot exterieur et interieur bloqus Mode bloqu

0

1

Cot exterieur dbloqu, cot interieur bloqu

Mode sortie seulement

1

0

Cot exterieur bloqu, cot interieur dbloqu

Mode entre seulement

1

1

Cot exterieur et interieur bloqus

Mode dbloqu

De cette manire, on peut dtecter le mode choisi par lutilisateur en lisant les entres de lArduino. b) Dtection de la puce RFID Lorsque le lecteur RFID dtecte la prsence de la carte, il ferme un interrupteur comme ceux vu prcdemment. De la mme manire, on aura 0 ou +5v en sortie de linterrupteur (+5v si la carte est dtecte). Cette information sera ensuite traite par lArduino.

Cette position est la position au repos. Lorsque la RFID est dtecte, le contact se fait avec lautre broche. Au repos, lArduino reoit donc du 0v. Lorsque la RFID passe devant le lecteur, la commutation se fait et lArduino reoit du +5v. Une fois que la RFID a t dtecte, le contact repasse dans sa position au repos. Pour le signal, voir lannexe 4 Il suffit ensuite de l'interprter dans lArduino c) Informer lutilisateur La plupart des systmes observs (en terme de chatire lectronique) ne permettaient pas lutilisateur de savoir si son chat tait l'intrieur ou l'extrieur. Dans notre cas, nous avons choisi une option qui donnait lutilisateur la date et lheure des entres et sorties du chat et ce nimporte o. Pour cela, nous avons utilis le rseau social Twitter. Definition du site : Outil de rseau social et de microblogging qui permet l'utilisateur d'envoyer de brefs messages, appels tweets, sa communaut. Twitter est donc en quelque sorte des SMS en ligne et libre daccs. Ce qui convient parfaitement lalerte de lutilisateur ou quil soit (au travail par exemple)

Pour raliser cela, nous avons utilis le shield Ethernet compatible avec notre Arduino (voir plus haut) . Celui-ci possde aussi un slot pour carte microSD. Nous avons aussi utilis la bibliothque Twitter pour Arduino. Il nous a aussi fallu un compte Twitter.

d) La partie programmation de lArduino Comme dit prcdemment , la carte Arduino est programmable: il nous faut donc un IDE (en franais, Espace de dveloppement Intgr). Dans cet IDE, on code avec un langage trs proche du C. La structure est la suivante : On appelle en premier lieu la fonction setup(). Cette fonction nest lue quune seule fois dans

le programme et permet linitialisation des variables, lutilisation des broches (entre ou sortie) ainsi que les bibliothques utiliser. La deuxime fonction appele est la fonction loop(). Comme son nom lindique, cette fonction fait une boucle, cest le coeur du programme. Cest ici que nous lisons les entres, les traitons et envoyons les sorties.

Les fonctions de base sont assez simple utiliser. Voici un aperu des syntaxes les plus courantes : Il y a videment les conditions : if, else if, else. Les boucles : do, while, for, Les constantes prdfinies : HIGH et LOW, niveau des entres et des sorties(LOW est compris entre 0 et 2.5v et HIGH est compris entre 2.5v et 5v) On a aussi les types de base du C : int, char, long, Pour le code, voir lannexe 5

e) Alternative lArduino : le PIC Nous avons aussi eu la possibilit d'intgrer un microcontrleur, pour remplacer lArduino. Cette ide na pas t retenue car lArduino est plus simple utiliser et propose beaucoup plus de fonctionnalit. De plus la partie Twitter naurait pas t possible avec un PIC Pour la programmation sous flowcode, voir lannexe 6

III/. Production dune solutionA) Solutions mcaniquesPour cette partie, voir lannexe 1 ainsi que lannexe 2

1) Systme pour bloquer la vitreLe blocage de la vitre est ncessaire dans notre chatire pour assurer la scurit de la maison (notamment contre les cambriolage) et pour permettre au chat soit de circuler librement ou bien alors de lui imposer des restrictions de passage ( le faire entrer seulement, le faire sortir seulement ou bloquer lentre et la sortie pour interdire au chat de circuler ). Pour cela nous avons dcid dinstaller des crmaillre de chaque cot de la vitre, commandes par des moteurs. Par exemple si lutilisateur souhaite que son chat ne puisse que rentrer dans la maison et non sortir, alors seule la crmaillre situ cot intrieur de la maison sera active. Dans le cas contraire, si lutilisateur souhaite que son chat ne puisse que sortir, alors seule la crmaillre situe cot jardin sera active. On a opt pour un systme pignon-crmaillre car cest un engrenage assez rsistant. Le temps que doit mettre la crmaillre pour se dplacer est de 0.4s. Avec une vitesse de 0.95mm/s, ce temps est ncessaire pour que le chat puisse circuler rapidement et une telle vitesse ne pourra pas le blesser ou blesser une personne.

2) Systme douverture de la vitrePour le systme douverture de la vitre, nous avons dcid de placer une petite barre en fer intgre dans et au-dessus de la vitre elle mme pour assurer la rotation de celle-ci (la liaison ainsi ralise est une liaison pivot). Ce systme est pratique au niveau du confort du chat car la barre tant place lintrieur de la vitre celle-ci ne dpasse alors pas de la chatire et donc ne peut pas blesser le chat. La barre en fer est rsistante ce qui permet quelle ne se casse pas quand le chat passe par la chatire. Puis cest aussi plus esthtique car on ne la voit pas. Ensuite la vitre souvre vers lintrieur ou lextrieur, (voir les deux la fois) de la maison suivant comment sont actives les crmaillres, ce qui rpond aux exigences du cahier des charges.

3) Systme du moteur Le moteurPour dimensionner le moteur on a pour critres : - la distance de dplacement de la crmaillre : 38.04 mm - le rayon du pignon moteur : 5mm - le temps de dploiement : 0.4s

On calcule donc une vitesse de dplacement linaire de la crmaillre: V=d/t =38.04/0.4 = 95.1mm/s Il nous suffit ensuit dutiliser la formule : V=W.R W=V/R = 0.0951/0.005 = 19.02rad/s On traduit en tr/min: W=19.02*60/2Pi =181.6 tr/min

Il nous faut donc un moteur fournissant 181.6 tr/min sa puissance nominale.Le couple que doit fournir le moteur est quasiment nul car la crmaillre noppose pas de rsistance. Le moteur ne doit pas fournir un couple trop important pour ne pas risquer de blesser le chat ou un enfant (on ne sait jamais). Le moteur rpondant le mieux ces critres est le PSE 371-8. Les caractristiques de ce moteur sont :

Un rgime nominal de 180tr/min Un couple nominal de 1 N.m Alimentation : 24V Intensit : 2A

La commande du moteur

Pour contrler le moteur, nous avons choisi lutilisation de pont de transistor. Ainsi les deux moteurs peuvent tre manipuls dans les deux sens ce qui rpond au fonctionnement demand. Il nous faut donc des transistor NPN pouvant supporter une intensit de 2A Nous avons donc choisi pour cette utilisation des transistor 2N2646, pouvant rsister 2A sous 30V.

IV/. Cot de la solutionPour estimer le cot de la solution envisage, il faut commencer par rpertorier les composants utiles notre systme :

Matriel Arduino Shield Ethernet Moteur PSE 371-8 Transistor 2N2646 Pignon-Crmaillire Plastique (pour le corps) Intrrupteurs Alimentation et cbles

Unit 1 1 2 8 2 0,96 litres 2 /

Cout lunit () 22 40 5,20 1,53 1,50 15,52 litre 1,20 12,45

On a donc un cot pour les composants de base estim environ 117,34. Nous savons que la main doeuvre pour lassemblage des composants est de 9/heure et nous estimons 1h30 le temps de montage du systme. Un ingnieur confirm gagne en moyenne 26 de lheure, nous estimons que la mise en place de ce projet par celui-ci aurait dur 15h. Nous avons donc un cot de conception de 390 (tude et ralisation par cet ingnieur) et un cot de main doeuvre de 11,7. Le cot de la conception tant amorti par le nombre de chatires fabriques, on aura donc : Nombre de chatires fabriques 1 10 100 1000 Cot de fabrication () 519,04 168,04 132,94 129,43

V/. ConclusionNotre chatire prsente des avantages par rapport celles dj prsentes sur le march notamment grce cette premire estimation de prix plutt attractif. Elle apporte des nouveauts telles que sa capacit informer lutilisateur via internet ou sa simplicit de fonctionnement et dutilisation. Pour nous cette chatire peut rivaliser avec la concurrence du march actuel.

Romain Jayles David Zamani Alexandre Routier Damien Lambla Avril 2011

VI/. Annexes