Dans les sections suivantes, nous présentons le système embarqué, ainsi que la façon dont celui-ci gère les contraintes d'étanchéité.
Ci-dessous, le schéma d'agencement des composants du circuit électronique embarqué dans la chaîne d'information et d'énergie
Après de premiers travaux sur arduino UNO, nous nous sommes tournés vers une carte de type ESP32. Il s’agit d’une carte en tout point similaire, néanmoins elle est plus puissante et possède un module bluetooth et wifi intégré qui nous permet de récupérer les données par bluetooth sur ordinateur ou sur l’application mobile développée. Elle supporte des codes arduino ainsi que micropython.
Le variateur sert à contrôler le moteur brushless.
Etant donné que les batteries fournissent une tension de 66,6 volt, soit 18S, il a fallu trouver un variateur sur cette plage de fonctionnement.
Ce variateur peut être alimenté jusqu’à 240A en 16-22S.
Celle-ci présente une simple gachette dont l’activation contrôle la vitesse de rotation du moteur, en fonction de sa position.
Il s’agit d’une commande bluetooth étanche IP68, prévue pour la pratique d'un sport aquatique.
Il permet de mesurer l’intensité du courant en sortie des batteries en temps réel. Il a pour avantage de ne pas être placé dans le circuit électrique. Il envoie les informations d’intensité en temps réel au controler ESP32, ce qui permet d'obtenir la capacité de la batterie. Ainsi, on pourra fournir par bip successif la capacité de la batterie, afin que l’utilisateur sur la planche connaisse l’autonomie restante.
Ce coupe-circuit étanche placé sur le caisson étanche permet de mettre le système hors-tension.
En cas de chute, le moteur doit être coupé. Pour des raisons d'étanchéité, le leash est relié à un aimant sur le caisson. Lors de la chute, le leash qui est relié à cheville du surfeur, va déconnecter cet aimant. Ceci va enclencher le capteur magnétique, qui commandera l'arrêt du moteur.
Le capteur magnétique détecte le champs magnétique crée par un aimant situé sur le caisson étanche.
En termes de sécurité, le système électrique est placé dans un caisson hermétique certifié IP 67, qui se place dans une trappe située dans la planche.
Intégration du système électrique à l'intérieur de la planche, dans un caisson hermétique située sous une trappe (en vert)
Caisson étanche jusqu'à 1m50 sous l'eau, certifié IP67
Dimensions: 328X239X129MM
La boite est située sous une trappe étanche, type trappe de bateau
Les câbles moteurs remontent dans le mat, afin de se connecter à la boite hermétique en orange. L’étanchéité des branchements des 3 câbles est assurée par des presse étoupes.
Sur le schéma ci-contre, on peut également remarquer le bouton circulaire d'arrêt décrit plus haut dans la catégorie électronique/coupe-circuit.
A côté de celui-ci, le bouton d'arrêt des mesures de tension et intensité, qui sert à connaitre l'autonomie batterie
Sur le dessus de la trappe (en vert), on trouve un aimant.
En cas de chute de l’utilisateur, le moteur doit pouvoir s’éteindre. Ainsi, la cheville du surfeur est reliée à un leash présenté plus haut, qui en cas de chute, déconnecte un aimant magnétique. La déconnexion de cet aimant transmet l’information de l'autre côté de la paroi, à l’arduino qui coupe alors le moteur.
Nous nous sommes rendus compte que, du point de vue de l’utilisateur, l’autonomie de la planche est inconnue. En mer ou sur un lac, nous pouvons imaginer qu’il ne sache pas combien de temps il peut encore naviguer et ainsi tomber en panne au milieu de l’eau. Pour éviter cette situation, nous avons développé une application mobile que l’utilisateur téléchargera en amont (son portable pouvant être transporté sur l’eau au moyen d’une pochette étanche) qui lui fournira en temps réel l’autonomie restante. Nous avons développé cette application grâce au site MIT App Inventor, pour téléphones Android.
L’application se connecte par Bluetooth à un capteur ESP32 situé dans la planche au niveau du moteur. Ce capteur envoie les informations d’intensité et de tension traversant le moteur obtenues par le capteur à effet Hall. Nous avons également ajouté quelques fonctionnalités supplémentaires: en plus de l’autonomie (affichée ici à 100%), nous affichons la puissance instantanée du moteur.
Par ailleurs, la librairie App Inventor met à notre disposition une fonctionnalité Location nous permettant d’obtenir les données de vitesse et de positions (latitude, longitude et altitude) de l’utilisateur. Ainsi, sur la rive, l’ingénieur peut s’assurer des performances de la planche et, en cas de problème, connait la position de l’utilisateur.