Conception d'une mini serre robotisée
Djouher Ait-Benamara , Marie-France Lebel-Beaucage et Elhadji Cire Thiam
Décembre 2021
Embedded Files
Nos premiers pas en robotique!
Nous avons eu pour objectif de concevoir une serre robotisée à paramètres contrôlés à l'aide du Microbit (ci- dessous).
Le Microbit inséré dans la carte d'expansion pour avoir accès à plus de ports (broches numériques et analogiques
Nous avons donc commencé par élaborer un croquis de la serre (image de droite). Durant ce remue méninge, nous avons décidé que le Microbit reposera sur un support conçu à l'aide de l'imprimante 3D et fixé sur l'un des deux murs solides.
Premier croquis de la serre
À ce stade du travail, nous avions prévu que seules les faces avant et arrière de la serre seraient transparentes. Une partie du toit en acétate devait donc s'ouvrir afin de permettre la circulation de l'air.
La programmation, des heures de plaisir!
La programmation, des heures de plaisir!
Ce fut la partie de plaisir de la conception. N'étant pas familiers avec la programmation par MakeCode, nous avons fait beaucoup d'essais et beaucoup, beaucoup d'erreurs.
Nous avons opté pour une stratégie simple: faire fonctionner les effecteurs et les capteurs au fur et à mesure et les relier à la carte d'expansion connectée au Microbit. Ensuite, nous les avons testés ensemble en tant que système de contrôle de fonctionnement de la serre.
L'image de gauche présente le code final.
Il fallait faire plusieurs essais afin que les fonctions des capteurs et des effecteurs soient parfaitement exécutées relativement aux conditions de luminosité, de température et d'humidité déterminées préalablement dans le programme
Tout un réseau de tentacules programmées!
Le branchement final de tous les capteurs et les effecteurs
Découpe et impression
Découpe et impression
Il n'est pas possible de parler de la programmation sans parler des multiples branchements physiques des effecteurs et des capteurs.
L'image de gauche montre les branchements finaux bien étalés pour plus de visibilité.
Ces branchements font partie des défis rencontrés lors de la conception. Nous n'avions pas prévu devoir les changer à chaque ajout.
Le plan des broches analogiques versus numériques nous a grandement aidés.
Pièce par pièce
Afin de respecter les critères du cahier des charges, nous devions découper ou imprimer deux pièces à l'aide des technologies disponibles au laboratoire informatique. Nous avons donc ajusté notre plan initial et fait les deux côtés du toit en bois et en acétates.
La pièce imprimée en 3D (en blanc)
Après une première impression sur la taille du support du Microbit incluant l'ensemble des branchements, nous avons finalement opté pour changer l'une des faces par une troisième pièce dessinée et découpée au laser. Cette pièce a été pensée de manière à y insérer des ouvertures pour le passage des différents fils de l'extérieur vers l'intérieur de la serre et soutenir la pièce imprimée en 3D.
Afin d'introduire les fils des capteurs et des effecteurs à l'intérieur de la serre et à travers les ouvertures dessinées à la découpeuse laser, il a fallu défaire plusieurs branchements. Il n'a pas été facile de se retrouver avec ce réseau enchevêtré de filaments. Nous avons eu une pensée pour nos élèves et nous étions certains qu'ils auraient été devant le même défi, à savoir, ne pas confondre les pièces avec les ports des broches pour reproduire le programme initial. Nous pensons donc que si nous reproduisons cette activité ou une autre avec le Microbit, nous conseillerons aux élèves de rédiger un pense-bête sous forme d'étiquettes sur lesquelles sera inscrite la correspondance de chaque pièce sur les différents ports situés sur la carte d'expansion.
Débrancher et rebrancher: un vrai casse-tête!
Schéma de construction de la serre et schéma de principe du moteur à courant continu ainsi que du servomoteur (système de sous contrôle de la température)
Schéma de principe du sous système de contrôle de température
Schéma de construction de la serre
Lorsque les conditions de température et d'humidité de l'air à l'intérieur de la serre le commandent, deux pièces effectrices se mettent en marche afin de rétablir les paramètres optimales pour la croissance des graines. Ces pièces effectrices sont le ventilateur (moteur à courant continu) et le servomoteur. Ce dernier commande, par un mouvement de rotation, l'ouverture du toit de la serre grâce à une came fixée au dessus de la tige tournante.
Le schéma de construction de la serre met en évidence les contraintes qui nous ont été fixées dans le cahier de charge. Ainsi, les dimensions des différents côtés de la serre respectent le maximum de 30 cm prévu. Le matériel utilisé est recyclable. Il s'agit de baguettes de bois, d'acétates pour le toit et les murs de la serre ainsi que de plaques de bois pour les deux côtés du toit ainsi que le mur supportant le Microbit. Le schéma de construction présente les liaisons complètes grâce à l'utilisation de la colle chaude pour assembler la structure de la serre.
Présentation de notre serre
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