Présentation

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Objectifs du workshop

À l’issue de ce workshop vous serez capables :

• d’utiliser une carte Arduino avec des capteurs dédiés (TinkerKit) ,
• de réaliser une fonction capteur et/ou actionneur à partir de programmes existants,
• de modifier les paramètres des programmes en fonction de l’application visée,
• de communiquer à l’écrit (ou multimedia) sur votre travail.

Avant la première séance

• Installer le logiciel de développement Arduino , téléchargement sur le site  https://www.arduino.cc/en/Main/Software
• Installer la bibliothèque TinkerKit : http://hebergement.u-psud.fr/bouquet/tinkerkit
• Penser à apporter votre ordinateur pour la première séance !

Déroulement

Cette formation a une durée de 4 demi-journées :

1. Prise en main de la carte Arduino (en binôme).
2. Défi 1 et restitution (par équipe de 4 élèves).
3. Défi 2 et restitution (par équipe de 4 élèves).
4. Construction du livrable final.

Livrables

Deux livrables vous seront demandés :

• Une fiche mémo par binôme à l’issue de la deuxième demi-journée (et qui est utile pour la suite).
• Un livrable final par équipe à l’issue de la session.

Evaluation

La note d’évaluation est composée ainsi :

• 2 points : qualité de la fiche-mémo (binôme),
• 8 points : engagement, organisation ,autonomie, soin, interactions dans le groupe (individuelle)
• 10 points: qualité du livrable final (équipe)

Equipe pédagogique

L’équipe pédagogique est constituée de deux enseignant·e·s :

• Frédéric BOUQUET, maître de conférences à l’université Paris-Saclay,
• Fabienne BERNARD, professeure agrégée à l’Institut d’Optique graduate school.

Ressources

• Site Arduino http://www.arduino.cc
• Site  Open TP https://opentp.fr/
• Ouvrages disponibles dans la salle.

Partie 1 · Prise en main

Piloter un dispositif technique à l’aide d’un microcontrôleur est devenu courant. Ces « puces numériques » nous entourent aussi bien dans les expériences scientifiques que dans les produits de la vie courante (téléphones, automobile, électroménager,…) Dans cette séance de 3 heures, on se propose de faire les premiers pas pour apprendre à utiliser ce type d’outils d’électronique embarquée sur une carte grand public.

Travail demandé.

• En binôme, réaliser les 5 premiers défis  en vous aidant des « fiches-savoir » et des « fiches-outils »
• Prendre note des résultats obtenus sur un cahier de manip partagé (binôme).

Partie 2 · Défi Créatif

L’objectif de ce défi est de vous faire manipuler la carte Arduino et des capteurs. De nombreux capteurs peuvent être utilisés ; vous utiliserez principalement les capteurs Tinkerkit (décrits dans le paragraphe « Outils » ici). Ces capteurs ne sont pas les plus performants : dans le cadre de vos projets futurs vous serez sans doute amené·e·s à en utiliser d’autres, avec de meilleures spécifications. Ils sont en revanche très faciles à utiliser.

Organisation

Chaque équipe de 4 élèves va tirer aléatoirement deux contraintes :

•  une contrainte de type « capteur » ;
•  une contrainte de type « accessoire ».

Le défi est de construire un jeu utilisant le capteur et l’accessoire que le hasard vous a imposés, en un temps limité. Ce sont les seules contraintes qui vous sont imposées, le reste est de votre ressort… Soyez imaginatifs ! Surprenez-nous ! Prenez néanmoins le temps d’explorer un peu les propriétés du capteur, afin de pouvoir l’utiliser au mieux dans votre projet.
À la fin du temps imposé, un temps de restitution sera organisé. Chaque groupe pourra faire la démonstration de sa création devant tous les autres étudiant·e·s. Outre l’aspect ludique, cette restitution vous permettra de découvrir les capteurs que vous n’avez pas utilisés pour votre propre défi.

Travail demandé

L’objectif de chaque équipe est d’obtenir un prototype fonctionnel, de faire une démonstration de son fonctionnement et de préparer une présentation orale de 6 mn (sans support) pendant laquelle en particulier vous rappellerez vos contraintes de départ et décrirez le capteur utilisé. Notez les nouvelles commandes que vous avez apprises dans votre fiche mémo.

• Construire une « fiche-mémo », 1 feuille A4, synthétisant les commandes importantes apprises depuis le début du module. En particulier, les commandes pilotant les entrées/sorties de la cartes organisées selon le tableau ci-dessous :

Commandes	Signaux numériques (tout ou rien)	Signaux analogiques
entrées de la carte
sorties  de la carte
autres

Partie 3 · Défi scientifique

Votre mission si vous l’acceptez ….

Vous êtes l’équipe de conception technique d’une petite entreprise de haute technologie. Le service développement de nouveaux produits vous contacte avec le projet suivant (tirage au sort) :

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Projet THERMOSMART

Un thermomètre, qui est déclenché par un bouton. Quand le thermomètre est déclenché, le thermomètre laisse passer trois minutes (pour que sa température s’équilibre), puis fait 10 mesures qu’il moyenne et envoie sur un port série. Un bip marque la fin de la mesure. Le thermomètre retourne ensuite au repos, en attendant le prochain déclenchement.

Projet CLASHBOOM

Inventer un détecteur de choc : si l’accélération varie trop vite, c’est qu’il y a un choc. Il faut dans ce cas que le système déclenche un signal sonore pendant 10 secondes.

Projet OMBRE ET LUMIÈRE

Concevoir un éclairage intelligent : trois LEDs ont leur intensité lumineuse contrôlée par la lumière ambiante :

• si la lumière ambiante est très forte, les LEDs sont éteintes ;
• si la lumière ambiante est moyenne, les LEDs sont toutes allumées, mais avec une intensité moyenne ;
• si la lumière ambiante est faible, les LEDs sont allumées au maximum de leur intensité.

Projet TACHYMÈTRE

Fabriquer un stroboscope : un potentiomètre permet de faire varier la fréquence de clignotement d’une lumière entre 1Hz et 1000 Hz.

Projet ABRACADABRA

Aider un magicien pour un tour de magie. Il dispose de jeu de cartes dans lesquelles des aimants plats ont été cachés. Quand il pose une de ces cartes truquées sur la table, il va appuyer discrètement sur un bouton. A ce moment, il faut que le capteur caché dans la table, sous la carte, allume une lumière verte si la carte est du côté visible, une lumière rouge si la carte est du côté dos, et qu’aucune lumière ne s’allume si aucun aimant n’est présent dans la carte.  

Répondez à ce service en leur proposant un prototype fonctionnel utilisant la carte Arduino et le programme qu’il faut téléverser sur cette carte afin que le produit imaginé fonctionne comme prévu.

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Déroulement

• 14h00- 14h15 Présentation du défi – Tirage au sort.
• 14h15-15h00  Etape 1
• 15h00-15h10 Point d’étape 1
• 15h10-15h55 Etape 2
• 15h55-16h10 Pause
• 16h10-16h20 Point d’étape 2
• 16h20-17h00 Etape 3
• 17h00-17h10 Point d’étape 3

Jalons

A chaque point d’étape, 3 équipes tirées au sort sont chargées de répondre (padlet ci-dessous) à deux questions au choix parmi les questions-jalons suivantes :

Le padlet en ligne :

Livrables attendus à la fin du workshop

Il est attendu 4 documents :

• Un schéma présentant les différentes fonctions (blocs) réalisées par votre prototype avec les mêmes couleurs (en précisant les entrées /sorties de la carte) (fichier pdf à partir pwpoint ou à la main,…)
• Le code mis en oeuvre,  coloré selon les différentes fonctions réalisées (blocs). (fichier word)
• une photo artistique (pour la page web de l’entreprise)
• un document de communication scientifique, expliquant  le fonctionnement du prototype au « client » sous forme au choix :
  • d’un montage photographique (Poster)
  • ou d’un montage vidéo :
    • Moins de 45s
    • sous forme d’un seul plan séquence (pas de montage)
    • incluant la démonstration du fonctionnement

Selon la taille des documents ceux-ci seront envoyés directement par mél aux enseignant·e·s ou déposés sur un site de transfert (et le lien de téléchargement envoyé par mél).