Le radeau environnemental

1
Le radeau environnemental
2
Kesako ?

• Prototype de vecteur télé opéré destiné à être
  mis à disposition détablissements scolaires pour
  des observations et expérimentations dans le
  milieu aquatique
• Ca en jette comme définition ?

3
Cahier des charges

• Facile à mettre en œuvre
• Facile à transporter
• Robuste
• Évolutif
• Budget raisonnable

4
Options retenues

• Liaison radio bi-directionnelle
• Contrôle du radeau et des expérimentations
• Récupération des mesures en temps réel
• Contrôle à terre depuis un PC portable
• Possibilité denregistrement automatique des
  données reçues
• Gestion à bord par micro-contrôleur
• Richesse des fonctionnalités
• Extensibilité
• Utilisation de bus standard à bord (I2C)
• Pour les extensions et périphériques
• Facilité de développement de nouvelles extensions

5
Spécifications techniques

• 6 entrées analogiques pour capteurs
• 8 sorties relais R/T
• GPS
• Compas numérique
• Treuil à avalement (pour câble électrique)
• sécurités de fin de course
• mesure de la longueur déroulée
• Sonde numérique multi-fonctions
• Pour mesures immergées (jusquà 10 mètres)
• Température, luminosité, conductivité
• Liaison numérique avec la surface

6
Le radeau environnementalMedusa 1

• Réalisation

7
Architecture

• Catamaran à flotteurs scellés
• Pont modulaire à base de longerons et traverses
  clipsés
• Propulsion par hélices carénées et nacelles
  moteur étanches immergées

Image de synthèse
8
Construction

• A base déléments PVC de tuyauterie et
  dinstallation électrique
• Grand choix de dimensions et de produits
• Faciles à travailler et à assembler
• Faciles à se procurer
• Très robustes
• Structure de pont modulaire et flexible
• Peut sadapter à nimporte quelle configuration
  dexpérimentation
• Extensible par ajout déléments complémentaires
• Assemblage sans outillage
• Utilisation de matériaux de récupération pour
  certains éléments
• Portique radio, treuil,

9
Le radeau environnementalMedusa 1

• Zoom sur le matériel

10
Le kit
11
Le boîtier principal

• Contient
• Les cartes électroniques
• Regroupe les connexions vers
• Les autres composants
• Les expériences
• Se fixe sur les longerons du pont par simple
  clipsage
• Attention
• Résiste aux éclaboussures, mais non étanche
• Ne doit être manipulé que par les animateurs

12
Les connexions
13
Les entrailles
Carte à relais opto-couplée
Micro-contrôleur et ses interfaces
Interfaces GPS et radio
Distribution alimentations
Compas numérique
14
Les entrailles
Variateur treuil
Fusible alimentation sonde
Variateur propulseur bâbord
Variateur propulseur tribord
Coupure générale alimentations
15
Le raccordement de capteurs simples

• Pour des capteurs résistifs
• Thermistances
• Photo-résistances
• Montage en pont
• 2 variantes possibles

• Choix de la résistance fixe
• Valeur 1 kOhm pour limiter le courant qui
  traverse le pont
• Pas trop importante pour ne pas limiter la plage
  du signal (en fonction de la résistance maximale
  du capteur)
• Préférer le montage où le capteur est relié à la
  masse à celui où il est relié au 5V
• pour réduire les risques de court-circuit de
  lalimentation lors des branchements

16
Les sorties à relais

• 8 relais R/T
• Isolation galvanique de la carte principale
• Par opto-coupleurs
• Fort pouvoir de coupure
• ne pas en abuser cependant
• Conseil
• Possibilité dutiliser la sortie 12V auxiliaire
  pour alimenter les expériences, si elles ne sont
  pas trop gourmandes

17
Le boîtier des batteries

• Contient
• 2 batteries Pb 6 V 12 Ah
• 1 pack NiMH 7.2 V 3000 mAh
• Sorties
• 2 prises 12 V, 1 prise 7.2 V
• Les prises sont différenciées pour éviter les
  erreurs de connexion
• Se fixe sur les longerons du pont par clipsage
• Attention
• Résiste aux éclaboussures, mais non étanche
• Ne doit être manipulé que par les animateurs

Sorties 12 V
Sortie 7.2 V
18
Le boîtier des batteries

• Nouvrir que pour maintenance
• Le rechargement se fait par lextérieur grâce aux
  prises
• Protection des batteries
• Par fusibles
• 1 fusible par jeu de batteries
• Ne remplacer que par un modèle de mêmes
  caractéristiques

Fusible 12 V
Pack 7.2 V
Fusible 7.2 V
Accus 6 V
19
Le portique radio

• Contient
• Le module radio pour la liaison avec le poste de
  contrôle
• Le GPS
• Le flash de signalisation
• Relié au boîtier principal par rallonge DB9
  standard
• Précautions dusage
• Ne doit pas être ouvert en principe
• Prendre garde à lantenne
• Ne pas la démonter
• Ne pas mouiller

GPS
Transmetteur radio
20
Le treuil

• Spécialement conçu pour les câbles électriques
• Pas adapté pour un treuiller un simple filin
• Fixation par simple clipsage
• Contrôlé en vitesse
• Sécurités de fin de course
• Mesure de la longueur de câble déroulé
• Précautions dusage
• Éviter darroser le boîtier du moteur lors du
  rinçage

Galet entraîneur
Moteur
Galet presseur
21
La sonde

• Pour mesures en profondeur
• jusquà 10 mètres
• Capteurs de température, de luminosité et de
  conductivité
• Utilisée en principe avec le treuil
• Précautions dusage
• Eviter les chocs
• Ne pas ouvrir sauf raison très valable de le faire

Capteur de luminosité (dans la coiffe)
Capteur de température
Capteur de conductivité
22
Les capteurs de surface

• Identiques à ceux de la sonde
• Se connectent au boîtier de contrôle

Luminosité
Température
Conductivité
23
Le module radio à terre

• A connecter
• Sur un port RS232 du PC
• Au moyen dun convertisseur USB/RS232 au besoin
• À une alimentation basse tension
• Entre 7V et 12V CC
• Précautions dusage
• Prendre garde à lantenne
• Ne pas la démonter
• Ne pas ouvrir le boîtier
• Ne pas le mouiller

24
Le radeau environnementalMedusa 1

• Le montage

25
Le montage

• De préférence sur des tréteaux
• Bien nettoyer les parties à emboîter avant
  assemblage
• Utiliser du savon vaisselle pour aider les
  emboîtements
• ainsi que le démontage ultérieur
• Faire cela au calme ?

26
Etape 1
27
Etape 2
28
Etape 3
29
Etape 4
30
Etape 5
31
Etape 6
32
Etape 7
33
Etape 8
34
Etape 9
35
Etape 10
36
Le radeau environnementalMedusa 1

• Le logiciel de contrôleet de télé-mesure

37
Présentation générale
38
Présentation générale

• Visualisation en temps réel des acquisitions
• Capteurs, GPS, Compas
• Enregistrement automatique ou manuel des mesures
• Datation et géolocalisation
• Paramétrage de la période denregistrement en
  mode automatique
• Possibilité dajout de points manuels même en
  mode automatique
• Génération dun fichier texte tabulé exploitable
  avec nimporte quel logiciel
• Visualisation des paramètres de fonctionnement
  importants
• État de charge des batteries
• Température des moteurs
• Qualité de la liaison radio
• Pilotage par gamepad ou par joystick
• Entièrement configurable

1
1
1
2
3
3
3
39
Pilotage

• Par joystick ou gamepad pour les actions
  courantes
• Contrôle des moteurs et des relais
• Désignation du matériel utilisé dans le fichier
  de configuration
• Assignation des manettes et boutons entièrement
  configurable
• Remarque le gamepad est plus pratique
• Pas besoin de le poser comme un joystick
• Fait pour être utilisé avec les deux mains à la
  fois
• A la souris sur linterface graphique
• Pour les autres actions
• Enregistreur, commutation liaison radio,
• Pour la commande des relais également
• Plus facile car les fonctions des boutons
  apparaissent explicitement

40
Pilotage

• Manette de gauche
• Contrôle des moteurs de propulsion
• Avant/arrière déplacement en ligne droite
• Droite/gauche pivotement sur place
• Combinaison des deux virages plus ou moins
  serrés
• Manette de droite
• Contrôle du treuil
• Seul le mouvement avant/arrière est utilisé
• Avant plongée
• Arrière remontée

41
Pilotage

• Boutons
• Contrôle des relais
• On/off par pression successive
• Seuls les boutons de 1 à 8 sont opérationnels
• Configuration entièrement modifiable
• Au niveau des affectations des manettes
• Au niveau des affectations des boutons

42
Configuration- paramètres système
Fichier dans le répertoire de lapplication, à ne
modifier quune fois pour toutes en
principe (lors de linstallation)
------------------- configuration de la liaison
radio rf-link numéro du port COM sur lequel
est connecté le module radio comport1 vitesse
de communication (NE PAS MODIFIER) baud19200
------------------- configuration du
treuil winch longueur de câble déroulé pour
chaque impulsion du capteur cm-per-tick5
43
Configuration- périphérique de contrôle
Dans le même fichier que précédemment
input-device ------------------- sélection du
périphérique de contrôle la valeur de cette
propriété est utilisée comme suffixe dans le
nom des sections input-device-mapping.xxx qui
suivent device-typegamepad -------------------
configuration d'un gamepad de contrôle input-dev
ice-mapping.gamepad axe utilisé pour les gaz
et la direction de déplacement throttle-axisy
axe utilisé pour le pivotement steering-axisx
axe utilisé pour la commande du
treuil winch-power-axisr boutons associés aux
commandes des relais relay-btn.11 relay-btn.22 r
elay-btn.33 . . .
44
Configuration- périphérique de contrôle (autre
exemple)
------------------- configuration d'un joystick
de contrôle input-device-mapping.joystick axe
utilisé pour les gaz et la direction de
déplacement throttle-axisy axe utilisé pour le
pivotement steering-axisx axe utilisé pour la
commande du treuil winch-power-axisz boutons
utilisés pour la sélection du sens de rotation du
treuil (si l'axe winch-power-axis n'est pas à 0
central) winch-down-btn1 winch-up-btn2
45
Le radeau environnementalMedusa 1

• Le logiciel de paramétrage

46
Léditeur de mission

• Objectif
• Définir la configuration utilisée pour une
  expérimentation
• Paramètres
• Informations générales intitulé, lieu,
• Capteurs connectés sur les différentes entrées
• Y compris la sonde
• Loi de conversion mesure électrique ? valeur
  physique pour chaque capteur
• Définition des sorties relais utilisées

47
Léditeur de mission

• Page de saisie des informations générales
• A titre indicatif uniquement
• Nont aucune dincidence sur le contrôle du
  radeau ou le traitement des mesures

48
Léditeur de mission

• Définition des capteurs de surface
• Décrit les capteurs connectés au boîtier de pont
• Informations à saisir
• Nom du capteur
• Sera utilisé pour laffichage et comme entête de
  colonne dans le fichier de sauvegarde des mesures
• Unités (si besoin)
• Formule de conversion de la valeur brute
  (électrique) vers la valeur physique
• Des capteurs prédéfinis sont disponibles en
  cliquant sur le bouton situé en début de ligne

49
Léditeur de mission

• Définition des capteurs de la sonde
• Analogue à celle des capteurs de surface
• Le plus simple est de choisir parmi les sondes
  pré-définies proposées par la liste déroulante
   Sonde  

50
Léditeur de mission

• Définition des dispositifs connectés aux relais
• Seuls les boutons pour lesquels un intitulé a été
  donné seront activables

51
Léditeur de mission

• Configuration par défaut de lenregistreur de
  données
• Les réglages saisis seront utilisés pour
  configurer lenregistreur
• Il est possible de modifier librement chacune des
  ces caractéristiques ensuite pendant le
  déroulement de la manip, directement depuis le
  logiciel de contrôle

52
Étalonnage des capteurs

• Objectif
• Trouver le polynôme de régression permettant de
  faire la conversion valeur brute / valeur
  physique
• Méthode
• Utiliser loutil de préparation de mission
  (onglet  Capteurs ) et cliquer sur le bouton
     en regard de la formule
• Entrer une série de points expérimentaux
• La formule est calculée et reporté dans le
  paramétrage du capteur

53
Le radeau environnementalMedusa 1

• Entretien

54
Entretien après usage

• Couper lalimentation sur le boîtier principal
  dès que possible
• Si oubli, risque de décharge profonde des
  batteries
• Effectuer le démontage à lécart de tout risque
  déclaboussures
• Calmer les jeunes au besoin
• Rincer à leau douce le radeau après avoir retiré
  tous les boîtiers
• Pas de jet sous pression
• Un trempage dans un bac suffit (et économise
  leau douce)
• Spécial  boîtiers 
• Les essuyer avec un chiffon humide si besoin
• Sassurer de labsence dhumidité et de saletés
  au niveau des prises
• Un coup de soufflette à air comprimé ne fait pas
  de mal, mais attention à ne pas faire rentrer
  deau dans les contacts

55
Entretien après usage

• Remettre les nacelles propulsion en position
  haute
• Plus compact pour le transport
• Moindre exposition aux chocs
• Démontage des boîtiers
• Ne pas tirer dessus comme un bourrin
• Ça risque dengendrer des déformations du boîtier
  et donc des contraintes mécaniques sur les cartes
  électroniques
• Au moment où ça lâche, on a toutes les chances de
  ne pas contrôler ce qui se passe
• Prendre le longeron dans la main au niveau des
  fixations et se servir du pouce pour pousser ? le
  boîtier vers le haut
• Désassembler les fixations longeron par longeron
• Ne pas essayer de démonter le boîtier en une
  seule fois

56
Entretien après usage

• Rincer le treuil sil a été utilisé
• Ne pas arroser le boîtier moteur
• Un simple essuyage suffit sil a reçu des
  éclaboussures
• Même technique que précédemment pour le reste
• Recharger les batteries
• Connecter le chargeur à la prise correspondant à
  la batterie à recharger
• Attention
• Bien vérifier le type de batterie et la tension
  sur le chargeur avant de démarrer le cycle

57
Le radeau environnementalMedusa 1

• Quelques conseils

58
Matériel utile

• 2 tréteaux pour y poser le radeau
• Ça évite de se mettre à 4 pattes
• Ça évite de trop mettre de sable ou de terre dans
  les endroits délicats
• Possibilité de mettre les nacelles propulsion en
  position avant la mise à leau
• Une paire de sangles ou une corde
• A passer sous les flotteurs pour le déplacement
  vers ou depuis leau
• Facilite la mise à leau et la sortie de leau
• Un petit flacon de liquide vaisselle
• Pour faciliter lemboîtement des tubes

59
Quelques conseils pour le montage

• Avant demboîter les tubes,
• Sassurer quil ny a pas de sable ou de terre
  sur les faces en contact
• Sinon, gros problèmes en perspective pour le
  démontage
• Enduire les surfaces en contact avec un peu de
  liquide vaisselle
• Ne pas forcer
• Tout se monte sans effort normalement
• Retirer les goupilles au dernier moment
• Sinon risque de perte sur le terrain
• Laisser les moteurs en position haute avant la
  mise à leau
• Ne les rabattre quune fois le radeau à leau
  avec un pied de pilote suffisant
• Sil y a assez de fond à lendroit de mise à
  leau (ponton par exemple), et si le radeau est
  sur tréteaux, on peut mettre les nacelles en
  position au préalable

60
Quelques conseils pour le montage

• Vérifier que les moteurs sont montés sur leur
  côté respectif
• Vert droite (tribord)
• Rouge gauche (bâbord)
• Si inversion, le radeau tournera à droite quand
  on mettra la commande à gauche et réciproquement
• Vérifier que le boîtier principal est dans le bon
  sens
• Les prises des moteurs sont sur le côté avant
• Si inversion,
• Le compas sera décalé de 180
• Il y a de fortes chances quon ait inversé les
  moteurs aussi

61
Quelques conseils

• Vérifier que les prises sont correctement
  verrouillées
• Faire un essai complet (transmission,
  propulsion,) avant de mettre le radeau à leau
• Ne pas oublier le filin de sécurité
• Ou bien se préparer à faire un peu de natation,
  car Murphy voudra quil y ait un problème ce
  jour-là comme par hasard

62
Et voilà

• Si vous voulez tout savoir sur le feuilleton du
  projet et la construction du radeau
• http//www.pobot.org/-Radeau-environnemental-.html