Projet sciences de l'ingénieur terminale : distributeur trancheur de pommes

[leachristen]

Bonjour.

Pour mon projet de sciences de l'ingénieur, je réalise un distributeur trancheur de pommes automatisé. Le principe est le suivant : l'utilisateur appuie sur un bouton poussoir pour recevoir une pomme tranchée. Le distributeur comporte donc trois sous-systèmes : un de stockage, un de tranchage et un de transport. Je joins ici des représentations de ces trois sous systèmes :
transport.JPGtranchage.JPGstockage.JPG
Ainsi, le sous-système de stockage consiste en un tube vertical contenant environ 5 pommes; au dessus de la pomme du bas, un vérin électrique permet de bloquer toutes les autres pommes pour ne libérer qu'une pomme à la fois. Pour libérer la pomme du bas, on actionne automatiquement un treuil électrique qui soulève le tube de stockage.
Le sous-système de tranchage utilise un coupe pomme (système de plusieurs lames qui coupe la pomme en plusieurs quartiers et sépare le trognon), que l'on descend à l'aide d'un vérin.
Enfin, le transport à l'horizontale des pommes avant et après le tranchage est assuré par un système pignon-crémaillère relié à un moteur.
La partie commande est contrôlée par une carte Arduino UNO, sur laquelle on placera un shield 4 moteurs communiquant en I2C, délivrant un courant de 2,5A par moteur.

Mon premier problème est l'alimentation de la carte et des moteurs. Le distributeur pouvant, selon le cahier des charges, être installé dans des lieux publics, nous avons décidé qu'il devait être alimenté sur secteur. Je n'ai que très peu de connaissances en électronique et je ne sais pas comment adapter le courant alternatif du secteur au courant continu des 4 moteurs (celui du treuil, celui du système pignon-crémaillère et ceux des vérins). Aussi, je ne sais pas s'il faut une alimentation pour la carte, une pour le shield et une pour les moteurs, ou plutôt une seule en commun, ou si ça ne marche pas du tout comme ça et s'il faut faire encore autrement.

Mon deuxième problème est l'utilisation d'un treuil électrique: je n'ai pas trouvé de modèle de treuil miniature à acheter (sachant qu'il devrait être alimenté en 12Vcc si possible, car les autres moteurs fonctionnent tous en 12Vcc). Y aurait-il une autre solution possible?

Mon dernier problème est la programmation de la carte Arduino : avec le Shield utilisé, il faudra utiliser le langage Arduino que je ne connais pas du tout et j'ai peur de ne pas en être capable. Là encore, y aurait-il une autre solution ?

Merci d'avance.
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[albanxiii]

Bonjour,

Déplacé en Technologies, comme c'est indiqué dans http://forums.futura-sciences.com/tp...-tpe-tipe.html

Pour la modération.

[Zozo_MP]

Bonsoir LEA

Je crois que le problème n'est pas tellement électronique mais plutôt mécanique.

Pour tout dire je ne suis pas emballé par tout votre système mécanique (surtout le treuil) de plus parce que la cinématique ne fonctionne pas à mon avis.

Pour être sympa je dirais que les trois dessins joints sont trop succincts pour que l'on se fasse une idée précise de la pertinence de votre idée de solution.

Bien que votre demande soit plutôt sur l'électronique je vous invite à vous pencher sérieusement sur la partie mécanique.

Je pense que l'on peut réaliser l'essentielle avec de l'électromécanique classique sauf la partie interface de paiement avec le client et le choix du nombre de pommes par le client. Tout le reste peut être piloté électro-mécaniquement ce qui est beaucoup plus simple à mettre en œuvre.

En effet si l'électronique fonctionne et que tout le reste ne fonctionne pas vous ne serez guère avancé.

Si vous que l'on discute de la partie mécanique c'est possible.

Cordialement

[Touche-à-tout]

Bonjour,

Si vous avez choisi un système à crémaillère pour le convoyeur, vous pouvez en utiliser une aussi pour soulever le tube puisque dans les deux cas vous faites une translation.

Pour l'alimentation, vous pouvez très bien avoir une alimentation multi-tensions pour le tout. Une alim de PC vous donne par exemple du 12v, du 5v, et du 3,3v (ainsi que du -12v et du -5v). A voir ce que dit la doc de la carte Uno et du shield sur ce point.
Il devrait y avoir dans le coin des gens compétents en arduino, mais il n'y aura pas de réponse tout faite...

Cordialement,
Nicolas.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mecanik77]

Bonjour,
Effectivement ça me semble être une usine à gaz pour simplement trancher une pomme (vérin, treuil, crémaillère???).
Et puis au final c'est plus un projet de STI2D que de SI...Où est la simulation multiphysique? quels écarts vas-tu mesurer?

[Zozo_MP]

Bonsoir LEA

regarde ici comment ils ont résolus le problème ardu d'orienter correctement la pomme dans la bon sens avant que le centre soit épépiné.
Je dis ça car dans tes schémas succincts tu ne dis pas comme la pomme est correctement orientée avant le tranchage.
Car même si tu pré-oriente tes pommes dans le tube celles qui sont en haut de la pile ne seront plus centrées lorsqu'elles arriveront en bas.

Duralex sed lex

Cordialement

[leachristen]

Bonsoir, merci pour votre réponse !
En effet j'ai aussi des doutes quant à la partie mécanique, j'ai essayé de trouver les meilleures solutions possibles mais c'est loin d'être satisfaisant.
Je serais très intéressée par d'autres idées si vous en avez. Comment pourrait-on améliorer ce projet ?

[leachristen]

C'est vrai que j'aurais pu utiliser une crémaillère pour le tube, je n'y ai pas pensé. C'est trop tard pour changer maintenant car les commandes de matériel ont déjà été passées par le lycée; nous garderons donc l'idée du treuil.

Je tenais aussi à préciser que nous avons changé d'idée quant à la carte Arduino: nous en utiliserons finalement trois, une pour commander les deux vérins en 12Vcc, une pour commander le moteur du système pignon-crémaillère en 12Vcc également, et une pour le treuil qui a lui une tension d'alimentation de 3 à 8Vcc. Non seulement c'est peut-être plus simple pour l'alimentation (je ne sais pas si on pouvait utiliser un seul shield pour 4 moteurs dont les tensions ne sont pas les mêmes), mais surtout cela nous permet de programmer sur le logiciel Flowcode que nous avons déjà utilisé en cours.

On pourrait donc utiliser une alimentation multi-tension qui transforme le courant alternatif du secteur en courant continu avec plusieurs valeurs possibles de tension ? Ou est-ce qu'on devrait plutôt prendre un convertisseur courant alternatif - courant continu qui délivre du 12Vcc, et ensuite adapter cette tension (avec un pont diviseur de tension par exemple) pour le treuil ?

En effet, je trouve aussi que c'est beaucoup de travail juste pour couper une pomme ! Mais il nous fallait bien un projet...
Nous pourrons faire des simulations sur Solidworks (je suis en train de réaliser la partie transport à l'aide de modèles déjà existants de pignon et de crémaillère) à l'aide de Meca3D par exemple. Pour les écarts, je pense que nous pourrons tout de même en trouver assez : durée d'un cycle, masse du système, bruit, capacité de stockage des pommes, vitesse de déplacement des vérins et du pignon...

Enfin pour l'orientation des pommes je comprends le problème; mais la vidéo ne montre pas vraiment comment je peux le résoudre avec le matériel dont je dispose... Peut-être qu'avec un peu de chance les pommes resteront suffisamment droites pour être tranchées. Encore faudrait-il que tout le reste du système fonctionne...

Bonne soirée,
Léa.

[Touche-à-tout]

Bonjour,

Pour l'alim, récupérez-en une sur un vieux PC. Sur certaines, une étiquette indique la correspondance entre la couleur des fils et la tension qu'ils délivrent (à vérifier au testeur quand même). Vous pouvez les rassembler par couleur pour additionner les courants. Niveau puissance, il devrait y avoir largement de quoi faire pour les moteurs ET les cartes. En faisant ainsi, vous profitez d'un élément qui a fait ses preuves sans avoir à développer une adaptation: c'est pile dans vos spécifications.

Difficile d'améliorer le projet à ce stade puisque vous avez déjà raté l'occasion de le faire à la conception. Vous allez maintenant devoir faire l'intégration, découvrir ce qui pose problème et chercher des moyens de résoudre chaque difficulté au mieux dans le temps imparti.
En fait, plus que le projet lui-même, qui n'a visiblement pas pour objectif de déboucher sur une application concrète, c'est surtout la démarche qui est intéressante: chercher des solutions, vérifier qu'elles soient appropriées, les mettre en œuvre. Cela implique en grande partie de savoir se poser les bonnes questions, d'analyser la pertinence des choix, d'apprendre des erreurs, car c'est ça que vous aurez à faire plus tard, en profitant de plus en plus de votre expérience.

Il n'y a pas de mal à se planter sur un proto dont c'est justement l'objectif de tester des choix. On cherche juste à vérifier des hypothèses de travail et de là on améliore sur une version suivante. Dans votre cas, vous avez déjà une voie d'amélioration avec le coup du treuil à remplacer par une crémaillère (plus simple, plus fiable et moins cher si les deux modèles embarqués sont les mêmes, ça concerne les achats et si c'est un autre domaine dans l'entreprise, c'est un critère significatif la plupart du temps dès la conception). Mais on pourrait aussi envisager une toute autre version de chargeur (par rampe, par plateau rotatif, par tiroir).
Vous avez aussi une question qui reste en suspens sur l'orientation des pommes. Si par exemple les pommes sont maintenues dans un "panier" individuel comportant comme des brosses, elles ne devraient pas trop bouger et le trognon pourrait être retiré à l'emporte-pièce lors du tranchage. Vient dès lors la question de séparer le trognon des quartiers... Vous voyez la démarche ?

Cordialement,
Nicolas.

[leachristen]

C'est une bonne idée pour l'alimentation, je vais y réfléchir. Une seule alim de PC sera donc suffisante pour l'ensemble du projet ?

En effet, je pense que le plus important est de se remettre en question et de chercher des solutions plutôt que de tout réussir du premier coup. Tant qu'on est assez honnêtes pour reconnaître nos erreurs, je pense que ça peut même être une bonne chose de dire comment on pourrait améliorer notre projet.

Je doute aussi beaucoup pour l'orientation des pommes; comment verriez-vous ce système de brosses ? Ce serait compliqué pour l'alimentation, parce qu'il faudrait un petit moteur pour chacune...

Enfin, pour séparer le trognon des quartiers, c'est assez simple : il suffit de prévoir un trou de la taille du trognon dans le boîtier qui supporte la pomme pendant le transport, et de faire en sorte qu'en descendant les lames le vérin enfonce le trognon dans ce trou. On peut imaginer une sorte de tiroir de côté pour ensuite récupérer et jeter les trognons quand la boîte de "compost" est pleine...

Bonne soirée,
Léa.