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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 : 
FichiersPartie STLBasse 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

Résultat impressions

Bouchon.jpg

                                                                                               Bouchon

Partie haute.jpg

   Partie haute

Partie basse.jpg

  Partie basse

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