Casagrande - Boite de cisaillement

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

Fichier STL : AssemblageHaut2 - Casagrandeboitehaute-1.STL

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

Fichier STL : Portepoulie.STL

Poulie.STL

```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 ;
}
```

Fichier svg :

Fichier svg :

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);
    }
}

5/06 :

Branchement du capteur de pression Arduino 

Tests de différentes résistances pour avoir un poids affiché à l’écran (en newton et en kg) fiable.

6/06 :

> Création d’un socle permettant de tester le capteur de force (contrainte normale)

Afin de déterminer quelle résistance on utilise pour le capteur de force, on réalise en premier lieu un socle permettant de pouvoir tester différents poids sur le capteur. Le capteur étant très précis, il faut un système qui appuie parfaitement à l'endroit du capteur.

Code OpenSCAD pour le socle sous le capteur :

cotecube = 50 ; //mm

difference(){

 cube([cotecube,cotecube,10]);

 translate([0,20,0]){

     cube([25,10,3]);

 translate([25,5,0]){

     cylinder(r=6,h=3,$fn=100);

 }

 }

}

Code OpenSCAD pour la partie supérieure reposant sur le capteur : 

cotecube = 50 ; //mm

cube([cotecube,cotecube,5],true);

translate([0,0,2.5]){

 cylinder(r1=5,r2=4,h=5,$fn=100);

}

> Impression du Socle du testeur 

On crée le socle à l’aide de l’imprimante 3D : 

7/06 :

> Impression de la Partie Supérieur du test 

Masse Partie Supérieur du test capteur : 7.0g

> Réalisation de différents tests avec différentes résistances électriques et différents poids

Les tests ne sont pas très cohérents mais la résistance qui mène au poids le plus fiable est celle de 4K7 ohm.

10/06 :

> Dessin d’une pièce sur OpenSCAD pour mesurer la contrainte tangentielle mais abandon parce que ce système ne sera pas assez précis (effets de frottements qui vont fausser la valeur donnée par le capteur).

> Recherche d’un capteur de pression en S à utiliser à la place.

11/06 :

> Branchement de l'encodeur sur une carte Arduino, où on suit le montage suivant : https://www.lextronic.fr/module-encodeur-rotatif-51706.html

> Code Arduino :

// 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 ;
}

 Pour chaque clic : indication d’une rotation de 18 degrés.

12/06 :

> Dessin du cadre sur Inkscape :

Le cadre présente une encoche pour faire passer le bras de levier et un petit rectangle qui permettra d'appuyer sur le capteur pour la force normale.

14/06 :

> Arrangement du cadre sur Inkscape

Pour que ce soit plus stable lors de l'utilisation.

> Second test du capteur - force normale

Lors des tests pour le capteur de la force normale, l'utilisation d'une résistance de 4K7 ohm menait à des poids proches de ceux réels. Bien que le capteur ne donne pas la valeur exacte, on réalise des tests avec différents poids pour voir si on peut trouver une relation de proportionnalité entre la valeur que le capteur nous donne et la valeur réelle : 

Il faut multiplier la valeur donnée par le capteur par environ 1.3 pour obtenir la valeur de poids réelle, mais le capteur reste plutôt imprécis.

20/06 :

> Visser pieds pour les bras de levier sous la table

> Visser socle boîte cisaillement et faire un trou pour vider la boîte du sable après utilisation :

> Découpe laser bras de levier :

> Découpe cadre :

24/06 :

On réalise des tests du capteur force normale avec le système entier :

Poids éléments (méléments) : 

> Bras : 134.2 g

> Cadre : 396.4 g

> Total poids bras + cadre = méléments: 530.2 g

> Piston : 48.6 g

> Bouteille qu’on utilise pour la force normale m_eau : 857.8 g

Sans ajouter la bouteille, le capteur affiche : 9.59 N et 0.89kg

•  Calcul du facteur d'augmentation de la masse : f = L/

L : longueur entre l'articulation du bras de levier et l'encoche sur laquelle est posée la masse/la bouteille
l : longueur entre l'articulation du bras de levier et l'encoche sous laquelle est glissée le cadre (fixe, 13 cm pour notre machine)

• Calcul de la pression : P = m*g

  m : masse en kg donc m = m_eau*f + m_elements

  g : accélération : 9.81 m.s^-2

Ici, m_elements = 530.2 g = 0.5302 kg et m_eau = 857.8 g = 0.8578 kg

Calcul en N :

σN placé à la 26ième graduation donc P = (0.5302 + 26/13 x 0.8578) * 9.81 = 22.02 N = 2.24 kg --> capteur affiche moins de 1 kg

σN placé à la 28ième graduation donc P = (0.5302 + 28/13 x 0.8578) * 9.81 = 23.32 N = 2.38 kg --> mais capteur affiche moins de 1 kg

On réalise d'autre tests mais le capteur reste à 0.60 ou 0.80 kg quelque soit la graduation où on pose la bouteille --> imprécision du capteur, il ne doit pas bien capter le cadre posé dessus.

26/06 :

On refait les tests avec un piston différent qui permet au capteur de mieux fonctionner :

Encore des incohérences dans le poids donné, on ne trouve pas relation de proportionnalité entre la réalité et les valeurs affichées par les capteur de force.

On pense alors utiliser différents capteurs pour capter le poids de la force normale: un capteur Arcelli HX711 ADC