Pichenette-mètre

Le projet consiste à créer un modèle réduit d'une machine à coup de point de fête foraine pour mesurer la puissance d'une pichenette.

Un projet de Quentin Mucha, Bérénice Delatte et Sacha Dulout dans le cadre du cours de prototypage rapide de l'école des Ponts

Matériel:

Electronique:

• carte Arduino Uno
• écran LCD 16x2 NDS1602A V2
• disque piézoélectrique
• Résistances 1MΩ, 8.2kΩ, 1.8k, 150Ω
• 2 Diodes 1N4148
• Condensateur 100nF
• Breadboard
• fils male-femmelle et male-male (beaucoup)

Matériaux:

• PLA pour impression 3D
• MDF de 3mm pour découpeuse laser
• Scotch

L'objectif est de mesurer le choc appliqué au disque piézoélectrique et d'afficher la valeur associée sur l'écran lcd avec un petit message en fonction du score.

Pour cela on branche le minimum de ports nécessaires pour faire fonctionner l'écran lcd (cf circuit). Ensuite il faut récupérer les valeurs transmises par le disque piézoélectrique sur un port analogique de la carte Arduino. Cependant, le disque piézoélectrique sort du +20V de façon très brève alors que la carte ne supporte que du 5V maximum. Ainsi, nous avons réalisé un circuit permettant d'adapter le signal (cf schéma). Le principe est simple, lors du choc, le piézo agit comme un générateur qui vient charger le condensateur qui se décharge ensuite progressivement dans la résistance grâce à la diode. La seconde diode permet d'éviter qu'une valeur supérieure à 5V arrive dans le port A0 de l'Arduino.

Le schéma du circuit permet de connaitre le branchement à réaliser pour chaque pin de l'Arduino et de l'écran lcd. Cependant, pour que le système électronique s'intègre au mieux à la boîte, il est préférable de ne pas utiliser le exactement le même câblage que sur le schéma. En particulier, l'utilisation de longs câbles male-femelle pour connecter l'écran lcd est conseillé (voir photo).

Le code permet de mesurer le choc appliqué au disque piézoélectrique et d'afficher la valeur associée sur l'écran lcd avec un petit message en fonction du score. Le code est commenté pour en faciliter la compréhension.

Le support est constitué de pièces en bois MDF découpées à la découpeuse laser et emboitées entre elles. Pour plus de stabilité, nous avons ajouté un peu de scotch. Le plan au format dxf est fourni.

La charnière est la pièce sur laquelle on vient mettre la pichenette. Par un mouvement de balance elle va venir percuter le disque piézoélectrique fixé sur le support. La charnière est un pièce en plastique PLA imprimée en 3D en une seule fois. La pièce 3D au format stl est fournie.

Les images décrivent les étapes de l'assemblage. Pour le montage de la boite, utilisez du scotch.

Petite vidéo démo de notre système. La valeur affichée semble parfois ne pas bien représenter la puissance de la pichenette. Ceci est dû au fait que le disque piézoélectrique réagit mieux lorsque le choc est plus lent. Mais cela permet d'illustrer le fameux adage : "sans maitrise la puissance n'est rien ! ".

Merci à Pascal Varoqui pour l'électronique et Pierre Margerit pour l'encadrement du projet.