TIPE: photorésistances, connectiques ...

[Lubin]

Bonjour, je m'appelle Lubin ,j'ai 18 ans et je suis en classe de PSI ( Anciennement Maths-Spé).
J'ai un projet de TIPE à réaliser , complètement orienté électronique,et j'avoue que je m'y perds.
Mon projet est de faire une cible de tir sportif pour aveugles (le thème étant sports et jeux), à l'aide de photorésistances (probablement ???) Et d'un laser.
Je m'explique

La cible standard sera remplacée par des centaines de photorésistances (où autres suivant vos conseils), et un laser fixé sur l'arme du tireur pointera directement dans cette cible électronique.
Ainsi, dès lors qu'une photorésistance est pointée par le laser , sa résistance diminuera et cette chute de résistance sera captée par Arduino, et un son plus ou moins aigu retentira( selon la proximité de la LDR du centre de la cible ).
Ainsi on pourra traquer la position du pointeur laser et savoir si l'on vise au centre de la cible ou non.
Mon problème est dans la connectique, je ne sais pas comment relier les LDR ensemble et comment récupérer l'information de chacune de ces photorésistances...

J'espère grandement que vous saurez m'aider , merci d'avance .
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[jiherve]

bonjour,
l'idée est bonne mais la réalisation sera difficile car:
les photorésistances/photodiode n'auront pas toutes la même valeurs dans les mêmes conditions d’éclairement et seront sensibles à la lumière ambiante en plus du laser, prévoir une calibration
les photorésistances sont des composants lents, plusieurs centaines de mS voire qqs secondes
les photodiodes sont des composants rapides, qqs centaines de nS
il vaudrait mieux des photodiodes , ce n'est pas beaucoup plus cher
les deux sont assez simples à multiplexer sur une même resistance de mesure, cela ne demande que de la logique qu'il il faudra rajouter en plus du µC.

Mais tous ces capteurs sont sensibles sur un certain angle solide, la tache laser ne sera pas ponctuelle, il faudra donc les placer de telle sorte qu'il n'y ait pas trop de recouvrement pour pouvoir les distinguer donc un peu de géométrie et de mécanique à prévoir!
JR

[Lubin]

Super ! Merci beaucoup pour votre réponse, j'avais entendu parler de multiplexage mais je dois avouer que c'est un terme assez mystique pour moi ��.
Quant aux photodiodes, j'attendais justement confirmation sur le fait que ce serait plus pratique .
En ce qui concerne l'angle du faisceau sur la diode, le laser est supposé être à une distance de 10 m de la cible (dans les réglementations du sport, du moins ...), à cette distance , et en visant une cible de 10x10cm, l'angle n'est-il pas négligeable ?
Merci pour vos réponses

[jiherve]

re
il n'est pas question de l'angle de la visée mais de celui des capteurs, avec un laser idéal ,ponctuel, celui ci serait sans importance ou presque mais avec un laser réel le faisceau diverge et peut illuminer plusieurs capteurs , mais c'est sans doute gérable par calcul.
A noter que comme il y a un bonhomme dans la boucle il faut un temps de réponse < 100ms pour que cela soit utilisable sinon çà pompe!
Cela peut se vérifier avec un jeu s'il y a trop de "lag".
Pour le multiplexage il faut alimenter les capteurs(passifs) de façon séquentielle et récupérer leurs informations sur une ou plusieurs entrées ADC.
avec par exemple un ATEMEGA 328P (celui de certains arduino) et 4 entrées analogiques et un registre à décalage de 32 bits(4x74HC595) piloté en SPI on doit pouvoir acquérir 128 capteurs en largement moins que 100ms.
Ce qu'il faut d'abord définir c'est l'arrangement des capteurs.
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lubin]

Re,
Par arrangement des capteurs vous entendez le nombre de capteurs et leur disposition (sous forme matricielle je dirais ?), en prenant donc en compte l'angle d'inclinaison ?

[jiherve]

bonjour,
il te faut choisir la taille du visuel, le visuel(les cercles de 1 à 10) de la cible ISSF carabine 10m fait environ 4.5 cm de diamètre(trop petit), celui du pistolet c'est environ 15,7 cm(peut être trop grand), je pense qu'il faut se placer entre les deux disons 10 cm pour simplifier les calculs, à 10m le visuel sous tendra donc un angle d'environ 0.6 degré la variation d'incidence du laser sur les capteurs sera insignifiante => capteurs à plat.
Reste à trouver leur placement pour couvrir la surface du visuel de façon uniforme et exploitable, je ne sens pas trop un maillage carré.
JR

[Lubin]

Bonsoir, peut-on réaliser un multiplexage pour n'importe quelle disposition de capteurs ? Si oui, la disposition en forme de disque serait la plus logique, non ?

[jiherve]

bonsoir,
oui la disposition géométrique ne change rien cela influence juste le câblage physique.
JR

[Lubin]

Bonjour, autre question :
Vous aviez dit qu'avec un atemega 328 P et un registre à décalage 32 bits et 4 entrées analogiques on pouvait gérer 128 capteurs .
Mais si je souhaite faire une cible de 10cm de rayon, ne faut-il pas plus que 128 capteurs ?

[jiherve]

bonjour
cela dépend de l'ouverture angulaire des capteurs et de la résolution choisie. La difficulté du projet se trouve là le reste c'est assez facile.
Mais je crains qu'il ne faille prévoir une optique type lentille de Fresnel devant les capteurs .
JR

[Gwinver]

Bonsoir.

Une autre façon d'obtenir un résultat équivalent:

https://www.repaire.net/forums/discu...-videos.90299/

Une caméra filme un écran et détermine la position du pointeur laser sur la zone filmée par la caméra.

Il y a aussi les pointeurs lasers:
https://www.amazon.fr/Télécommande-p.../dp/B09BF1VQFP

[Lubin]

Bonsoir, le problème est que , justement, cette technique existe déjà et donc mon TIPE n'apporterait rien de nouveau au problème...

[Lubin]

[Edit]
Je pense surtout que l'idée des photodiodes apporte un réel fond de travail tant dans la mise en oeuvre physique que dans la programmation et la coordination derrière, ce qui me semble plus intéressant pour un TIPE plutôt qu'un "simple" pointage de laser en temps direct.
Mon but n'est absolument pas d'être méprisant de quelconque manière, mais simplement de trouver une méthode qui apporte un réel objectif à un TIPE et qui n'aie jamais été faite auparavant

[Lubin]

Bonsoir, pourquoi faudrait-il une lentille de Fresnel selon vous ?
De plus , j'ai pour projet d'avancer ce TIPE pendant les vacances de Noël donc il me faudrait établir la liste du matériel d'ici début de semaine prochaine, sauriez -vous me guider dans l'élaboration de cette liste ?

[jiherve]

bonsoir,
ce n'est pas obligatoire mais il faut choisir les bonnes photodiodes pour couvrir la surface du visuel.
Avec des diodes ayant un demi angle d'ouverture de 20° (on supposera pyramidal car puce carré) il en faut 196 pour couvrir 10cmx10cm avec un écran(réel ou virtuel) situé à environ 1 cm du plan des capteur(8.4mm si je ne suis pas trompé) c'est donc une matrice 14x14 que l'on peut approcher en utilisant les 6 entrées analogiques d'un 328p et toujours 32 signaux logiques de multiplexage(4x74HC595) cela fait 192 pixels donc on perd les 4 coins.
çà colle pas mal car 100/14 > 5mm /3mm qui sont les diamètres des photodiodes courantes mais cela reste un problème complexe , l'aide d'un opticien serait la bienvenue!

J'ai exploré une solution type caméra en recyclant un capteur de souris(ADNS2610 ,324 pixels) , c'est pas idiot car compatible de la capacité de traitement d'un petit µC mais là il faut de l'optique car le capteur est tout petit.
JR

[jiherve]

ajout
j'ai regardé le prix des photodiodes et avec une telle quantité c'est ruineux plusieurs centaines d'euros ou il faut relacher les contraintes : moins de précision pour un TIPE ce n'est pas rédhibitoire.
JR

[Lubin]

J'avais peur qu'en effet , une trop grosse quantité de capteurs soit requise pour le projet ... D'un autre côté, réduire la taille du projet à 8x8cm ou quelque-chose dans le genre ne changerait en rien la qualité du projet, et donc serait plus envisageable , non ?
Sinon il faudrait effectivement que tourner vers l'utilisation d'une caméra et d'un pointeur laser , mais cela retirerait tout le cachet du TIPE à mon goût ...

[Lubin]

Ajout
Mon prof de SII nous conseille de commander directement nos composants de ce style chez les chinois (du style Aliexpress) car on les commande directement à la source donc leur prix est plus bas.
Ainsi on tombe dans des gammes de prix plus abordables, ne me recommandez-vous pas cette option ?

[jiherve]

re
j'ai jeté un œil et effectivement ce n'est pas cher!
il te faudra autant de diodes que de photodiodes, diodes type 1N4148 ou BAT41 et les 74HC595.
un petit schéma de principe, il n'y a que 12 diodes de connectées et 2 HC595 (il faut des HC) mais c'est pour le principe du multiplexage.

chaque sortie des HC595 alimente 6 photodiodes qui débitent dans 6 résistances, le courant inverse proportionnel à l’éclairement crée une tension qui sera mesurée par le 328.
Si le niveau est insuffisant il faudra rajouter des AOP montés en transimpedance.
Les diodes servent a isoler les photodiodes inactives, elles sont alors flotantes.
JR

[Lubin]

En tant que complet amateur , ça m'a l'air sportif tout ça 😮!
Mon prof de SII n'étant pas compétent en électronique, il ne me sera pas d'une grande aide lol...
En revanche , j'ai conscience de me lancer dans un projet ambitieux pour un novice , et je compte y passer du temps , en espérant que ça portera ses fruits ...
Merci énormément pour votre aide en tout cas , je ne pensais pas qu'il y aurait autant de choses à mettre en oeuvre !

[jiherve]

bonjour,
coté câblage tu vas avoir du mail, ce n'est pas rien que de devoir câbler une grosse matrice de diodes.
Moins tu auras de diodes et plus facile cela sera, ton TIPE c'est un "proof of concept" donc il suffit que cela fonctionne mème à petite échelle.
avec une matrice 8x8 et des diodes 60° cela doit déjà être démonstratif.
JR

[jiherve]

bonsoir
j'ai fait une manip avec des photodiodes, dans le principe cela fonctionne mais coté visée c'est pas facile!
pour les registres à décalage des 14015 suffisent, il y a un signal de moins à générer.
JR

[Lubin]

Bonjour, désolé pour ma réponse tardive , je traînais sur un dm de maths hier .
L'important est surtout que cela fonctionne sur le principe, je ne compte pas déposer un brevet dessus, mais merci beaucoup pour vos recherches !
Pour ce qui est du matériel , je ne possède rien chez moi et, la date des concours approchant à grand pas, il est nécessaire que j'achète le matériel ce weekend.
Pourriez-vous me guider dans l'achat du matériel ?
Cordialement, Lubin

[Antoane]

Bonjour,

Je ne comprends pas le problème de la direcivité des photodiodes : la cible sera toujours dans un plan relativement orthogonal (à quelques degrés près) à la direction du tir, donc sauf si on considère des diodes très éloignées du centre de la cible (ie. de l'ordre de la distance entre la cible et le tireur), il suffit de diodes ayant un angle d'ouverture de qq degrés.

[jiherve]

bonjour,
c'est vrai mais comme j'ai fait la manip à distance de bras là ce n'est pas facile.
Le principe est bon mais la calibration est indispensable car la dispersion des diodes est importante, donc prévoir une séquence en conséquence avec stockage dans une mémoire idéalement non volatile .
Il faudra aussi prévoir deux niveaux d’émission bien distincts pour le laser afin de distinguer guidage et tir.
Coté hard et soft cela doit pouvoir se faire avec un ATmega 328P donc une carte Arduino.
nota :la commutation des diodes ne doit pas être trop rapide car celles ci étant capacitives la première centaine de µS est inexploitable.
JR

[Lubin]

J'avoue que l'électronique est un domaine super intéressant, c'est pour ça que j'ai voulu me lancer là-dedans, en revanche je suis complètement novice à ce sujet .
Ainsi, toute explication approfondie sur comment le système fonctionne est la bienvenue , c'est pour ça que j'ai fait appel à vous !

[jiherve]

bonsoir,
le soucis c'est que si je te donne une solution, pas la solution, tu n'auras pas appris grand chose!
J'ai eu des stagiaires pendant 30 ans ou presque et je n'ai jamais fait que les mettre sur la voie.
Mais bon je reste à ton écoute.
JR

[Lubin]

Oui, vous avez complètement raison !
La seule chose qui m'inquiète est le temps qu'il me reste ...

[jiherve]

Bonjour,
un schéma de principe pour une matrice 8x8 sur 4 entrées analogiques.
.
Il te faudra fer à souder, plaque à trous, et instruments de mesure : multimetre oscilloscope.
toutes les diodes normales sont des 1N4148, pour les photodiodes SFH229(3mm) ou SFH203(5mm) chez RS
schéma fonctionnel mais sans garantie sur le résultat final!!!
le soft va suivre.
JR

[jiherve]

re
le fichier sch renommé txt:cible_photo.kicad_sch.txt
JR