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Casagrande - Boite de cisaillement

 

Informations :

Sommaire : 

  1.  Introduction et objectif du projet
  2.  Matériel, machines et logiciels utilisés
  3.  Conception de la boîte de Casagrande + Codes OpenSCAD
  4.  Journal de Bord

1. Introduction et objectif du projet

Casa.nice.PNGReprise des projets de l'UE pour les travaux pratiques de géotechnique/géophysique niveau L3

Casagrandegif.gif

Suite aux multiples travaux pratiqués avec la précédente version, des points d'améliorations sont à prévoir:

  • Création de goupilles pour le remplissage de la boite, en effet le bras de levier entrainait le cisaillement avant même la manipulation
  • Prévoir l’installation sur pied car il est plus pratique de maniper à hauteur
  • Prévoir un butoir car une fois la rupture atteinte, le bras de levier de la force tangentielle descend jusqu'au sol
  • Solidifier la structure car elle n'était pas prévue pour une utilisation intense par des étudiants (plusieurs pièces cassés)
  • A voir: inclure un dynamomètre pour le calcul de la force tangentielle ou d'un montage arduino + écran + capteurs FSR400 + R=10kOhm

    -->https://www.instructables.com/Arduino-pressure-sensor-FSR-with-LCD-display/

2. Matériel, machines et logiciels utilisés

> Matériel nécessaire : 

Capteurs FSR400
 Carte Arduino Uno
 Câbles Arduino
 Module encodeur rotatif GT055
 Planche de plexiglas de 6mm d'épaisseur
 Écran LED

image.png

image.png

image.png

image.png

 fablab

image.png

> Machines : Trotec Speedy 360 (découpeuse laser), Imprimante 3D, Perceuse

> Logiciels : OpenSCAD, Inkscape, Arduino IDE

3. Conception de la boîte de Casagrande + Codes OpenSCAD

> Impressions 3D : 
Partie Basse Boîte

Fichier STL : AssemblageCasagrande - Casagrandeboitebasse-1-1.STL

Partie basse.jpg
Partie Haute Boîte

Fichier STL : AssemblageHaut2 - Casagrandeboitehaute-1.STL

Partie haute.jpg
Bouchon Boîte

Fichier STL : AssemblageCasagrande - Casagrandeboitebouchon-1-1.STL

Bouchon.jpg
Porte Poulie et Poulie

Fichier STL : Portepoulie.STL

Poulie.STL

IMG_3862 (002).jpg
Porte poulie et potentiomètre
Attaches Levier (x2)
Fichier STL : Attachelevierx2.STL

Photo de l'assemblage général de la boîte : 

EnsembleBoite.jpg

> Branchement du capteur FSR400 pour la force normale σN

On relie le capteur et l'écran à la carte Arduino en suivant le montage suivant : Instructables.com/Arduino-pressure-sensor-FSR-with-LCD-display/ et on choisit une résistance de 3K3 ohm lors du montage, pour avoir une valeur de poids affichée à l'écran la plus fiable au poids réel possible.

IMG_0005.jpeg

> Branchement de l'encodeur rotatif GT055

Afin de déterminer précisément le point de rupture, on utilise un encodeur rotatif qui va donner la valeur de déplacement en degrés. On le branche à une carte Arduino en suivant le montage suivant : 

image.pngimage.png

Source : LEXTRONIC, 2022 (https://www.lextronic.fr/module-encodeur-rotatif-51706.html) 

Encodeur rotatif - Code Arduino

```cpp
// Déclaration des variables
int CLK = 3;    // Broche CLK de l'encodeur sur la pin 3 de l'Arduino
int DT = 4;    // Broche DT de l'encodeur sur la pin 4 de l'Arduino
int encoderPosCount = 0; // valeur de départ de l'encodeur à zéro
int CLKLast;
int aVal;
boolean bCW;

void setup() { 
pinMode (CLK,INPUT);  //  Pin CLK déclarée en entrée
pinMode (DT,INPUT);  //  Pin DT déclarée en entrée

CLKLast = digitalRead(CLK);  // Renvoi la dernière valeur de l'encodeur
Serial.begin (9600);
}

void loop() {
aVal = digitalRead(CLK);

if (aVal != CLKLast) { // Indique que l'encodeur tourne
// Si le bouton tourne, on déterminera son sens
// avec la broche DT
if (digitalRead(DT) != aVal) {  // si CLK change en premier - rotation dans le sens des aiguilles d'une montre
encoderPosCount ++;
bCW = true;
} 
else { // sinon c'est DT qui change en premier et la rotation va donc dans le sens inverse
bCW = false;
encoderPosCount--; 
}
Serial.print ("Sens de rotation: ");   // Affichera le sens de rotation
if (bCW)
{
Serial.println ("clockwise");   // sens des aiguilles d'une montre
}else
{
Serial.println("counterclockwise");   // sens inverse
} 
Serial.print("Degré: ");   
Serial.println(encoderPosCount*9);   // Affiche la position de l'encodeur - comptage des impulsions
} 
CLKLast = aVal ;
}
```

> Découpe laser
Découpe du Cadre

Fichier svg : Découpe_Cadre_Bras_Casagrande.svg

image.png

Découpe des bras de levier

Fichier svg : Découpe_Cadre_Bras_Casagrande.svg

image.png

Code OpenSCAD : 

//dimensions du bras de levier
largeur = 40; //mm
diametreTrou = 4; //mm
nbUnites = 48; //nombre d'encoches
longueur = 500; //mm longueur de la barre à partir du trou

//dimensions des encoches
profondeurEncoche = 2; //mm
var = 0;

difference(){
    square([longueur, largeur]);
    //trou
    translate([0, largeur/2, 0]){
        circle(diametreTrou/2, $fn = 360);
    }
    //encoches
    for (i=[1:nbUnites]){
        var = i*10;
        translate([var, 0, 0]){
            rotate([0, 0, 45]){
                square([profondeurEncoche, profondeurEncoche], center = true);
            }
        }
    }
}

//Pour la forme arrondie
translate([0, largeur/2, 0]){
    difference(){
        circle(largeur/2);
        //trou
        circle(diametreTrou/2, $fn = 360);
    }
}

image.png

 

> Assemblage

4. Journal de Bord

 

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