Smart Devices

Ce module a commencé par poser les bases sur l'architecture et l'utilisation des micro-contrôleurs. A la suite de cette introduction, nous avons réalisé une série de TP nous permettant de mettre en pratique les notons abordées dans le cours notamment via la programmation de cartes ARDUINO et de l'utilisation de différents périphériques s'interfaçant avec. En parallèle de ces activités nous avons réalisé un shield permettant d'interfacer le capteur de gaz à nanoparticules que nous avons créé avec une carte ARDUINO.

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Description

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Il s'agit d'un module très complet composé de cours entre lesquels viennent s'intercaler des TP nous permettant de comprendre rapidement et d'appliquer quasi immédiatement l'ensemble des notions théoriques.

Les différentes notions vues au cours de ce module sont les suivantes :

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• Explication sur ce qu'est l'Open Source (Hardware et Software)

• Présentation des différents éléments et fonctions la carte ARDUINO ainsi que de son IDE. Mise en relief des nombreux avantages de la carte comme le fait qu'elle soit extensible tant au niveau de des composants qu'il est possible de ajouter que du langage de programmation que l'on peut enrichir facilement, ou encore qu'il existe aujourd'hui d'innombrables tutoriels et explications sur internet pour prendre en mains facilement la carte notament par le biais de la plateforme GitHub.

• Carte Arduino basée sur les microcontrôleurs ATMEGA8, 168, 328...

• Description de la multitude de capteurs et actionneurs facilement interfaçables avec la carte (photorésistance, moteur, nunchuck, écrans LCD...) et mise en application via les TP.

• Fonctionnement, avantages et inconvénients des microcontrôleurs, comparaison CISC/RISC

• Création de librairie ARDUINO

• ​Design et tests du schéma électrique de conditionnement du signal.

• Prise en main du logiciel de CAO Kicad permettant la conception du PCB pour la réalisation du shield du capteur de gaz.

• Prise en main du sofware Git et de la plateforme GitHub.

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Problèmes rencontrés et résolution

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Au cours de ce module, nous avons beaucoup travaillé sur les différentes possibilités qu'offre la plateforme open source Arduino. Le but était de voir tout ce qu'il était possible de faire, et de voir comment réaliser des prototypes simples permettant d'interfacer de nombreux éléments ainsi que de programmer le micro-contrôleur afin d'utiliser ces éléments. Venant d'une filière informatique, la partie programmation ne m'a pas posé de problème, en revanche la réalisation de prototypes et les montages électroniques m'ont semblé plus difficiles. Pour venir à bout de ces problèmes, je n'ai pas hésité à poser des questions au professeur ainsi qu'à mes camarades issus de filières plus orientées électronique. Ceci m'a permis de comprendre notamment comment "faire de l'analogique avec des pins digitales" en utilisant le principe de la PWM ou encore de comprendre le phénomène des rebonds et les différentes façon de faire du "debouncing" (Hardware en utilisant une capacité ainsi qu'un trigger de Schmitt ou Software en introduisant un simple délais entre les lectures).

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Une autre partie importante de ce module a été la réalisation d'un shield permettant d'interfacer le capteur de gaz à nanoparticules réalisé dans le module "Introduction aux capteurs". La difficulté ici a été la prise en main du logiciel de CAO Kicad. Sans être particulièrement difficile à utiliser, il s'agit d'un logiciel avec énormément de fonctionnalités et beaucoup de différentes étapes depuis la création du schéma électrique jusqu'au routage des pistes. Il nous a fallu reprendre certains aspects en s'aidant d'internet afin de mener à bien le projet dans sa globalité.

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Synthèse et auto-évaluation

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Ce module m'a permis d'acquérir de nombreuses connaissances et la quantité importante d'heures de pratique me permet de dire que j'ai atteint un niveau de maîtrise sur les compétences suivantes : 

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• Comprendre l'architecture des microcontrôleurs et savoir les utiliser.

• Etre capable de dimensionner l'ensemble (capteur + conditionneur + microcontrôleur) en fonction de l’application.

• Etre capable de concevoir l'électronique de conditionnement du signal du capteur (design + simulation)

• Etre capable de réaliser un shield permettant d'interfacer le capteur de gaz à nanoparticules

• Etre capable de réaliser le logiciel associé et l’interface homme/machine éventuelle

• Etre capable d'intégrer le tout pour réaliser un smart devices

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Les cours suivis, les exercices proposés ainsi que la pratique des notions abordés pendant les TP m'ont permis de bien comprendre et d'être à l'aise avec l'ensemble de ces notions. De plus, la conception du début à la fin du shield pour le capteur de gaz a conforté mes connaissances dans ces domaines. L'implementation du shield sur le logiciel Kicad m'a permis de comprendre et de prevoir toutes les contraintes lorsqu'on concoit une carte en PCB. De plus la création de plusieurs IHM (que cela soit pendant le projet intégrateur, ou encore pendant les TP du module d'Intergiciel ou même pendant des travaux pratique durant mon cursus a l'INSA, me permettent d'affirmer que j'ai acquis un niveau d'expertise dans ce domaine. De plus, j'ai eu l'occasion au cours du projet intégrateur d'être confronté à l'utilisation d'un autre type de plateforme que la carte Arduino : le Raspberry Pi, ce qui m'a permis d'appliquer une nouvelle fois certains principes vus en cours pour la carte Arduino mais égalementd'en apprendre de nouveaux puisque le Raspberry Pi permet de faire certaines choses impossibles avec la carte Arduino de base.

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