Platine expérimentation arduino

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Platine terminée.jpg


VoLAB

Association VoRoBoTics

Date : 27 octobre 2015

Auteur : Francis SALAUN

Relecteur :

Thème: Arduino

Projet : Rendre plus pratique le transport et les manipulations entre une platine Arduino UNO ou 2560, les breadboards et les shields les plus courants.

Problématique

Les utilisateurs d’Arduino ont tous été confrontés au problème des cartes reliées entre elles par des fils : le déplacement du montage final ou en cours d’un lieu à un autre est rendu difficile, voire risqué. Les manipulations des interrupteurs, potentiomètres, joystik ou encodeurs rotatifs font appels aux deux mains quand ils sont laissés « libres » ce qui peut entraver le bon déroulement d’un test ou d’un réglage. Que dire des moteurs pas à pas qui se promènent seuls en travers de la table à la moindre sollicitation ou bien des afficheurs que l’on doit correctement orienter pour qu’ils restent lisibles ? Terminons par les cartes reliées au secteur EDF et dont les contacts risquent de toucher des composants environnants …


Ce constat m’a conduit à réaliser une platine regroupant ces différents éléments sur un support rigide et adapté au transport.


Voici le cahier des charges :


  • La platine devra s’adapter au support des cartes Arduino UNO et 2560
  • Une zone « Breadboard » sera définie au centre de cette platine
  • Les éléments les plus communément utilisés dans cet environnement seront positionnés autour de la Breadboard
  • 4 alimentations seront disponibles : 3,3 v ; 5v ; 12v ; ajustable 3 à 30v
  • Des voltmètres indiqueront en permanence l’état des alimentations
  • Celles-ci seront protégées en sortie par un fusible
  • 2 afficheurs LCD rétroéclairés seront disponibles : 2 lignes de 16 caractères en I2C et 4 lignes de 20 caractères en adressage parallèle
  • Une carte de commutation 4/8 voies isolées par des photo-coupleurs
  • La platine pourra se ranger facilement : des points d’accroche muraux seront prévus
  • Le poids sera suffisamment conséquent pour éviter tout déplacement intempestif
  • Le matériau utilisé résistera à l’usure, aux manipulations et aux transports

NB : Les « shields » de petits formats seront directement montés sur la Breadboard et placés verticalement à l’aide de connecteurs coudés à 90° afin d’optimiser l’espace.


Les composants et leurs coûts:


Référence
Désignation
Quantité
Coût total (€)
Fournisseur
1987603973 Breadboard 830 points
3
6.15
Aliexpress
32270432761 Lot de câbles pour platine breadboard
1
1.30
Aliexpress
SKU198611 Arduino UNO
1
3.59
Banggood
SKU144657 Lot de 2 prises Jack males 2.1 mm
1
1.29
Banggood
SKU090677 Carte de commutation 4 relais
1
3.70
Banggood
SKU166911 Afficheur 1602 liaison I2C rétroéclairé
1
3.52
Banggood
SKU116586 Afficheur 2004 entrées parallèles et rétroéclairé
1
5.01
Banggood
SKU078682 Joystick avec bouton poussoir
1
1.47
Banggood
SKU108599 Encodeur rotatif
1
1.54
Banggood
SKU182344 Potentiomètre 10K avec bouton
1
2.81
Banggood
SKU131182 Alimentation externe 12V / 5A
1
7.43
Banggood
1885702719 Carte alimentation ajustable
2
2.31
Aliexpress
32276872009 Lot de 5 interrupteurs Marche / Arrêt
1
1.53
Aliexpress
SKU108753 Voltmètre digital
4
10.68
Banggood
2034813391 Lot de 5 portes fusible
4
1.28
Aliexpress
32252788350 Lot de 5 connecteurs banane femelle M4
2
3.54
Aliexpress
32217138845 Moteur Nema 17 – 17HS8401
1
13.93
Aliexpress
32264774875 Lot de cosses à souder pour fiche banane
1
1.79
Aliexpress
32509208830 Lot de visserie métallique diamètre 3 mm
1
1.41
Aliexpress
SKU229170 Lot de 300 entretoises plastiques M3
1
9.03
Banggood
Pot de peinture martelée
1
-
Castorama
Tôle acier de 2 mm d’épaisseur
1
-
SC2M.eu
Support moteur nema 17
1
-
SC2M.eu

Les moyens matériels :


  • Fer à souder
  • Découpeuse laser (pour métal)
  • Plieuse (pour métal)
  • Petit outillage courant (tournevis, pinces…)

Les prérequis :


  • Dessiner les plans de tôlerie sous format STEP
  • Acquérir les notions de découpe et pliage en tôlerie

Les plans de tôlerie

Deux plans seront nécessaires pour la réalisation de cet ensemble. Le premier est une équerre de maintien du moteur pas à pas sur la platine, le deuxième sera la platine elle-même.


Quelques règles :


  • Les plans seront dessinés sous une application permettant la « mise à plat » de la tôle une fois sa forme définitive dessinée et la prise en compte des pertes dues aux rayons de pliage.
  • Toutes les côtes doivent être prises sur les extérieurs de la pièce une fois pliée.
  • Différents formats d’enregistrement sont compatibles avec le logiciel de pilotage de la découpeuse laser, celui qui sera préféré par l’opérateur est le format STEP.
  • Le découpage au laser est d’une grande précision dans de fines épaisseurs, les tolérances de découpes retenues pour les alésages (trous) seront de + 2 dixièmes au rayon (cela permettra le passage des pièces sans problème de reprise).
  • Le diamètre minimum d’un alésage est : D mini = 0.8 x l’épaisseur de la tôle.
  • Les pièces étant destinées à être pliées, un tableau reprenant les pertes au pli est communiqué par l’entreprise SC2M (www.sc2m.eu) en fonction de la plieuse utilisée et les vé de pliage (documentation communiquée dans les sources)
  • Quand 2 bords sont destinés à être rabattus l’un vers l’autre ou en opposition, il faut prévoir un « grugeage » au niveau du point commun aux 2 plans. Ceci évite le bourrelet ou bien la déchirure du métal.
Detail grugeage.jpg
Exemple de grugeage


  • Il est important au moment de la conception des plans de connaitre les contraintes de pliage, notamment les possibilités des vé de pliage. Rien de plus de rageant que de s’apercevoir au moment de la production que la pièce est irréalisable.
FormesOutilsPliage.jpg
Quelques exemples nécessitant un outillage spécial


  • S’informer également des jeux de vé disponibles en entreprise.
  • Prendre en compte la position et les dimensions des éléments qui seront montés, notamment les fiches d’alimentation qui ne doivent pas gêner l’insertion de l’interrupteur marche/arrêt.
  • Penser également qu’il va falloir serrer ou souder certaines pièces à l’aide d’un outil. Le passage de celui-ci doit donc être prévu sans être gêné.

Choix de la tôle :


  • Epaisseur : 2 mm
  • Matière : acier

Les plans seront réalisés sur un logiciel de CAO prenant en charge les paramètres de tôlerie. Le dessin est d’abord réalisé en 3D avant de faire une « mise à plat » :

SupportNema.JPG
1ère étape
SupportNemaAplat.JPG
2ème étape


SupportNemaVue3D.JPG
Vue en 3D


SupportNemaRealise.JPG
Pièce réalisée


La découpe laser

La découpeuse laser est une machine de la marque Bystronic dont voici les caractéristiques :


  • Type BYSPRINT 3015
  • Puissance 3KW
  • Format maxi 3000 x 1500
  • Découpe acier : épaisseur maxi 20 mm
  • Découpe inox : épaisseur maxi 12 mm
  • Découpe aluminium : épaisseur maxi 8 mm
Decoupeuse laser.JPG
La découpeuse laser avec son chargeur de tôles

Le pliage

La plieuse est une machine de la marque Beyeler du groupe Bystronic dont voici les caractéristiques :


  • Type PR6 5axes
  • Longueur maxi de pliage : 4 m
  • Pression : 150 Tonnes
Plieuse.JPG
La plieuse


Les vé de pliage sont de la marque Soclam .

La documentation est disponible sur le lien suivant : http://www.soclam.com/

Les outils de pliage sont composés de 2 éléments :


  • Les lames : c’est la pièce mobile qui va rentrer en contact avec la tôle.
Lames.jpg
  • Les matrices : C’est la pièce fixe, composée d’éléments de longueurs différentes et permettant de reconstituer la longueur nécessaire. La lame en descendant va pousser la tôle dans la matrice.
Matrice.jpg

Une documentation plus complète est disponible en cliquant sur le lien suivant : http://www.soclam.com/?page_id=212


Platine découpée et pliée.jpg


La platine découpée et pliée

La peinture

Je vais faire simple : une peinture martelée sera du plus bel effet sans contrainte de finition. Les plus perfectionnistes pourront s’orienter vers une peinture au four (dépôt par électro-statisme de la couleur sous forme de poudre puis passage au four pour coller et durcir la peinture).


Application peinture.jpg

L’assemblage

Les éléments seront assemblés par vissage en utilisant des entretoises plastiques afin de séparer électriquement les cartes du support en acier. Les lignes d’alimentation seront câblées en dessous de la plaque et les alimentations seront ajustées aux tensions requises avant fixation. Les vis seront maintenues par des colliers rilsan pour ne pas accrocher et tout arracher. Des pieds en plastiques seront collés afin d’éviter de rayer les tables.


Dos de la platine v3.jpg
Dessous de la platine
Les connecteurs d’alimentation seront isolés à l’aide de cire à cacheter et d’un pistolet à colle (spécifique pour la cire)
Connecteur isolé Connecteur en place
Isolation des connecteurs.jpg
Connecteur en place.jpg
Isolation des connecteurs

L’utilisation

Une image vaut mille mots…

Platine retouchée.jpg

Fichiers sources

Licence

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Bibliographie

webographie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Licence_Creative_Commons

http://www.soclam.com/

Rédaction en langue française

Partant du constat de terrain qu'une énorme masse d'information concernant les sujets qui nous intéressent comme entre autres l'impression 3D n'étaient disponibles que dans la langue de Shakespeare et que de nombreuses personnes dans notre entourage ne maîtrisaient pas la dite langue et soucieux de diffuser encore plus l'information, nous avons pris le parti, au VoLAB, de rédiger nos documents de préférence en langue française.

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Un mot sur le VoLAB. VoLAB est un fablab implanté à environ 30km au nord-ouest de Paris dans la commune de Vauréal dans l'agglomération de Cergy Pontoise. Il est animé par l'association VoRoBoTics.

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