Ce tutoriel est mis en place pour servir de documentation pour la création d'une tour météo dans le cadre de la formation hybride numérique IMT Albi - Septembre 2022
Difficulté
Difficile
Durée
15 jour(s)
Catégories
Électronique, Machines & Outils
Coût
150 EUR (€)
Sommaire
- 1 Introduction
- 2 Étape 1 - ALIMENTATION
- 3 Étape 2 - Plan et découpe
- 4 Étape 3 - Sation météo
- 5 Étape 4 - Etage de capteur de qualite de l'air
- 6 Étape 5 - La lampe planète lithophanie rotative
- 7 Étape 6 - Les impressions
- 8 Étape 7 - les lithophanies
- 9 Étape 8 - Le code sur Arduino.
- 10 Étape 9 - Etage de capteur de qualite de l'air
- 11 Étape 10 - Les impressions
- 12 Étape 11 - Le code
- 13 Commentaires
Introduction
Dans le cadre de la Formation Hybride Numérique proposée par le réseau des IMT (Institut Mines Telecom), le montage et la programmation d'une station météo permet d'aborder différents thèmes autour de la fabrication numérique.
Si la partie station météo est proposée quasiment clés en main comme support de la formation, il est demandé à chaque candidat de développer un étage supplémentaire à la tour bentolux V3 de son choix en interfaçant un capteur et un actionneur utilisés sous Artduino.
Cette partie permet d'utiliser les compétences acquises lors de la formation (découpe laser, impression 3D, programmation Arduino).
Dans le cadre de mon activité, je suis amené à souvent travailler dans un environnement qui peut vite devenir poussiéreux ou chargé en composants indésirables et nocifs à la santé.
J'ai donc décidé de créer un étage muni de plusieurs capteurs (CO/CO2/COV/PMS) pour pouvoir surveiller mon environnement de travail.
Les données des capteurs sont utilisées pour affichage sur un petit ecran OLED en facade.
Une interaction avec des LEDs (Strip LED pour la partie qualité de l'air, et RINGLeds pour la partie météo) est mise en place pour doubler l'information de manière visuelle.
Ce dernier étage se termine par la mise en place d'une lampe lithophanie montée sur un système rotatif motorisé commandé par l'action sur le bouton poussoir, pour une durée (timer) défini dans le code, mais qui a terme devrait être programmable à l'aide de l'encodeur rotatif . Ce choix, en plus du côté esthétique, permet de tester et valider l'utilisation d'un relais commandé par Arduino pour alimenter une ampoule et un moteur en 12V. Le but étant à terme de pouvoir commander la mise en route automatique d'un système filtrant de purification d'air.
La LED de 10mm est quant à elle utilisée pour transformer la tour en veilleuse discrète qui se commande de la même manière que la lampe rotative.
Pour que les informations nombreuses restent visibles, j'ai dédié à chaque fonction un écran particulier.
Au nombre de 8 pour l'instant, ils pourront être facilement modifiés pour faire évoluer la multi-station. Le fonctionnement détaillé est décrit dans la partie "code"
Matériaux
Outils
Étape 1 - ALIMENTATION
Mon projet nécessitant une alimentation étagées avec du 12V, du 9V et du 5V, j'ai redessiné un étage d'alimentation de 15cm/15cm pour pouvoir y insérer une alimentation 220AC/12VCC, un étage de transformation et un relais de commande pour alimenter en 12V le moteur et la lampe de la lithophanie rotative.
L'étage de transformation a été réalisé à l'aide de deux LM7805CV en parallèle de manière à pouvoir disposer d'une intensité suffisante (chaque LM7805CV étant limité à 1.5A) pour pouvoir alimenter le LEDRing et le StripLED, ainsi que d'un LM7809CV pour alimenter la carte ARDUINO.
Le schéma électrique a été réalisé à l'aide du logiciel libre EasyEDA.
Étape 2 - Plan et découpe
Pour la base du projet, des plans de bentos déjà préparés nous ont été remis lors de la formation ainsi que les pièces nécessaires pour la partie station météo.
En restant sur le même type de conception j'ai modelisé une boite à encoche à l'aide de l'extension "lasercut box" du logiciel Inkscape.
Tous les plans nécessaires à cette réalisation se trouvent en pièces jointes.
Erreur lors de la création de la miniature : convert: unable to extend cache `/var/www/dokitfarm/sites/Wikifab/images/5/51/Multistation_M_t_o_Qualit_de_l_air_1671011251528.jpg': File too large @ error/cache.c/OpenPixelCache/4006. Error code: 1
Étape 3 - Sation météo
Pour la partie station météo, le capteur utilisé est un BME280 qui permet facilement d'obtenir la température, la pression et le taux d'humidité dans l'air.
Ce capteur permet aussi, à la suite d'un étalonnage , de calculer l'altitude en se basant sur la pression atmosphérique au niveau de la mer.
Dans notre utilisation, nous récupérerons les données du capteur pour les afficher sur un écran OLED.
Une interaction avec le LEDRing est programmée pour chaque donnée du capteur.
Pour la température, une LED s'allume au droit de la sérigraphie associée sur la face avant du boitier, les valeurs mini et maxi sont définies dans le code .
Pour la Pression, une LED s'allume au droit du pictogramme barométrique correspondant sur la face avant du boitier.
Pour l'humidité, toutes les LEDs du LEDRing s'allument de la même couleur en fonction du taux d'humidité relevé par le capteur.
Les seuils choisis pour les différentes fonctions sont définis dans le code et pourront être modifiées à l'usage.
Étape 4 - Etage de capteur de qualite de l'air
La station météo étant destinée à être utilisée dans un environnement d'atelier, j'ai choisi d'utiliser trois type de capteur pour pouvoir monitorer plusieurs gaz rentrant en ligne de compte lors de la surveillance de la qualité de l'air.
Capteur PMS2.5: pour détecter les particules fines, poussières, fumées.
Capteur SEN0440: pour la mesure du monoxyde de carbone.
Capteur SGP30: pour la mesure des taux de CO2 et de composés organiques volatiles (COV).
Le capteur SEN440 permettant de mesurer la concentration de
* CO (Carbon Monoxide) (1 - 1000)PPM
* CH4 (Methane) (1000 - 25000)PPM
* C2H5OH (Ethanol) (10 - 500)PPM
* H2 (Hydrogen) (1 - 1000)PPM
* NH3 (Ammoniac) (1 - 500)PPM
Les différentes fonctions de calcul sont présentes dans le code en commentaire pour pouvoir facilement modifier le gaz surveillé.
Étape 5 - La lampe planète lithophanie rotative
Le système de rotation a été modélisé sous Fusion 360 avec comme contrainte de garder l'axe de rotation libre et fixe de manière à pouvoir insérer une lampe à l’intérieur de la lithophanie. Le choix retenu est inspiré des systèmes de plateau rotatif pour scanner 3D sur lequel vient s'inscrire un pas de vis femelle au format métrique M27/3. Ce choix permettra par la suite de facilement remplacer la planète par tout objet présentant un pas de vis mâle au même format.
La couronne extérieure supportant le plateau est emprisonnée dans un boitier, et entraînée par un pignon, le tout r
Étape 6 - Les impressions
Plusieurs impressions ont été réalisées pour le projet. Tout d'abord, le bouton du potentiomètre a été modélisé et imprimé durant le temps présentiel de la formation.
Ensuite, l'étage lampe de chevet modélisé aux même dimensions que la boite de base est imprimé en PLA sur imprimante ultimaker3 avec support .
La lampe rotative est la partie qui a demandé le plus d'impression, toutes réalisées en PLA blanc.
Les lythophanies (étage lampe de chevet et planète rotative) ont été réalisées à l'aide du logiciel Luban3D puis modifiées sous Fusion360. Slicées à l'aide de CURA et imprimées en PLA blanc sur des imprimantes ultimaker3 Extended.
Étape 7 - les lithophanies
Pour les lythophanies, l'étage lampe de chevet et la planète rotative ont été réalisées à l'aide du logiciel Luban3D puis modifiées sous Fusion360. Slicées à l'aide de CURA et imprimées en PLA blanc sur des imprimantes ultimaker3 Extended.
Étape 8 - Le code sur Arduino.
Étape 9 - Etage de capteur de qualite de l'air
La station météo étant destinée à être utilisée dans un environnement d'atelier, j'ai choisi d'utiliser trois type de capteur pour pouvoir monitorer plusieurs gaz rentrant en ligne de compte lors de la surveillance de la qualité de l'air.
Capteur PMS2.5: pour detecter les particules fines, poussières, fumées.
Capteur SEN0440: pour la mesure du monoxyde de carbone.
Capteur SGP30: pour la mesure des taux de CO2 et de composés organiques volatiles (COV).
Étape 10 - Les impressions
Étape 11 - Le code
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