Expérience de Herschel

Lara et Louis vous présentesentent le wiki de notreleur projet, bonne lecture !

0 - Introduction

           Pour commencercommencer, nous allons présenter l'expérience d'Herschel,Herschel. àÀ travers cette expériencerience, William Herschel, un astronome allemand du 18ème siècle, va mettre en évidence le caractère plus énergétique des rayons infrarouges. En plaçant un prisme à la lumière du soleil et à l'aide de thermomètres placés au niveau des différentes couleurs, il va faire le constat suivant : plus on va vers le rouge plus la température est importante. EtDe plus, il observe aussi que plus loin du spectre, hors du visiblevisible, dans ce qu'que l'on appelle aujourd'hui l'infrarouge, il enregistre aussi des températures plus élevées,es; constat qui va aider par la suite à la découverte des infrarouges.

Voici grossièrement ce que l'on observe après une exposition prolongée aux deux extrémités du spectre,spectre. onOn note une différence de température mais au bout d'un certains temps d'exposition .exposition. 

Le but de ce projet est de remettre au goût du jour cette expérience, avec comme objectif supplémentaire de pouvoir la présenter à la Fête de la Science. On avait donc un cahier des charges assez précis : Il faut la rendre pédagogique et facile à comprendre pour des non-initiés ou bien des futurs scientifiques, mais aussi simple à mettre en place, pratique et portable. ToutIl enest ayantégalement important d'obtenir des résultats dans différents environnementsenvironnements, comme en extérieur,rieur et ce, peu importe les conditions météos.orologiques.  

Tout d'abordabord, lors de la séance de choix des sujets, on àa déjà pu commencer à discuter avec nos enseignants, L.Loic Labrousse et P.Pierre Thery pour prendre en main le sujet et nous aiguiller pour correctement mettre en place notre démarche scientifique. De plusplus, nous avons pris un rdv avec le chercheur ayant proposé le sujetsujet, M. Ehouarn Millour, pour comprendre ce qu'il souhaitait faire et comment le réaliser.

De sorte à ce que notreNotre projet et donc ce wiki,wiki s'articulearticulent de la façon suivante : 

• Recherche sur le spectre et le support 
• Comment prendre et analyser les donnéses 

Commençons donc avec la première partie sur le spectre et le support.  

 1 - Spectre et Support

1-a ) Le spectre

          Dans un premier tempstemps, il fallait faire apparaitre un spectre à l'aide d'un prisme et d'une source de lumière à l'infini, pour que la diffraction soit possible. Pour faire un rappel rapide d'optique : une source dite infinie est une source où tous les rayons sont parallèles et vont dans la même direction, ce qui est le cas du soleil car avec la distance ses rayons sont considérés comme tels.  Pour reproduire cela, avec une source de lumière "classique", il faut une lentille convergente, connaitre son point focal et placer le prisme à cet endroit comme ci-dessous : 

EnsuiteEnsuite, la lumière passe dans le prisme et il décompose la lumière blanche en ses différentes composantes : 

Après quelques tentatives plus ou moins fructueuses, Pierre Thery nous àa trouvé un projecteur avec tout le montage préinstallerinstallé ce qui nous a facilité la tâche. Ce quiprojecteur constituera notre source de lumière pour la suite, mais il est bon de savoir créer un spectre avec des moyens plus simplesimples en cas d'absence de ce genre de matériel. 

C'est une lumière halogène qui émet dans toutes les longueurs d'ondes avec la répartition suivante : 

C'étaitAprès enavoir comparantcomparé avec les autres types de lampe cellelampe, la mieuxlampe placéhalogène était la plus adéquate pour y voir des infrarouges, car ils y sont leles plus présentsents et se rapprochantrapprochent le plus de l'homogénéité de la lumière du soleil : 

En comparaison voici les spectres des spectres des LED "warm white" et "daylight" 

warm white 

daylight

1-b) Le support

          Pour la suite nous avons créé, à l'aide du logiciel de modélisation OpenScad, un support pour le prisme afin qu'il ne soit pas en contact du sol et qu'on puisse le manipuler à sa base sans y laisser de trace de doigt. MaisNous aussiavons également modélisé une fente pour que la lumière soit encore plus concentré,e. cesCes objets qu'on àont ensuite été imprimé grâce aux imprimantes 3D présentes dans le FabLab de Jussieu.       Dans le même tempstemps, nous avons pris une plaque de plexiglasplexiglass qui nous servira de supportsupport. que nous avons, àÀ l'aide d'une découpeuse laser, nous l'avons découpercoupé pour obtenir les dimensions désirées ( 40x40 cm). En outreoutre, afin de voirvisualiser correctement le spectre (le plexiglasplexiglass n'estétant pas un matériau optimal oncar atransparent), doncnous colléavons choisi de coller dessus un vinyle blanc pour faire apparaitre le spectre à l'œil.blanc.

plaquePlaque de plexiglas avant recouvrement avec un vinyle blanc.

Pour que notre dispositif se maintienne correctementcorrectement, onnous aavons aussi modélisé et imprimé des pieds capables de toutstabiliser fairela tenirplaque deboutde plexiglass : 

 2 - Prise et analyse des donnéses

    Dans cette partie l'idée est departie, l'idée était de remplacer les thermomètres utilisés par W. Herschel par des moyens plus modernemodernes de prise de donnée,es, mais aussi de moderniser le support de lecture et de visualisation.

2-a) Acquisition de la température

           Tout d'abord il faut correctement placer les capteurs en accord avec ce que l'on doit mesurermesurer. enEn effeteffet, le premier problème était le suivant :  où placer le capteur des infrarouges,infrarouges par rapport au reste du spectre ?  Pour répondre à cette questionquestion, on utilise la loi de Bragg,Bragg pourafin de déterminer l'endroit où les infrarouges sont au maximum, comme on le voit avec le schéma ci-dessous : 

Il faut placer notre capteur pour les infrarouges à 1,4 fois la distance du spectre,spectre. doncAinsi, si l'on prenda un spectre de 10 cm de largelarge, la zone ouoù les infrarouges sont leles plus présentsents se trouve à 14 cm du début du spectre (en partant du violet).

Dans l'optique de moderniser la prise de donné,es, après discussion et des recherchesrecherches, nous nous sommes orientés vers des capteurs de température de type LM35DZ :  

Ce sont des capteurs de températures analogiques, fonctionnant entre 4 et 30 volts d'alimentations et ayant une précision de +/- 0.5°C à 25°C, mais pouvant mesurer des températures entre -55 et +150°C. Il dispose de plusieurs parties : un boitier noir, une broche +, une - et une sortie d'information : 

Il mesure la température avec uneun pucecapteur sensible à la températurethermosensible dans son boitier noir et va ensuite transmettre une tension électrique qui sert d'information, avec le calibrage de 10 mV/°K : 

Capteurs que vous pouvez trouver à l'adresse suivante : 

https://www.mouser.fr/ProductDetail/Texas-Instruments/LM35DZ-NOPB?qs=QbsRYf82W3F5RpWTxhXHxA%3D%3D

Donc avecAvec ces capteurscapteurs, il fallait de quoi traiter les donnéses et les afficher,afficher. nousNous avons penserpensé à une carte Arduino qui, avec un code informatique, récupère et affiche les donnés,es. voiciVoici une photo pour se représenter la carte électronique.lectronique :

Mais pourPour que cela ait lieulieu, on doit réaliser uneun circuit électronique afin de connecter tous les capteurs à la carte.

En effet effet, comme on doit montrer la différence de température entre les rayons infrarouges et le reste du spectrespectre, il faut donc placer plusieurs capteurs afin de mesurer les températures à différents endroits du spectre. Le placement des capteurs sur la plaque perforée a donc toute son importance,importance. onOn a alors décidé de placer 6 capteurs qui vont nous renseigner sur les températures :  de l'infrarouge, du rouge, du jaune, du bleu, dans ledu violet et enfin un témoin. 

Passons donc à la réalisation du circuit. 

2-b) Circuit électronique

          Après quelques recherchesrecherches, on àa utilisé une breadboard,breadboard car elle a comme atout de pouvoir placer et retirer à notre bon vouloir les composants, ce qui va nous permettre de faire le circuit avant de le souder définitivement sur une plaque perforée. EffectivementEffectivement, on n'est pas à l'abris de faire des erreurs de branchement mais surtout on peut aisément faire des essais de circuit, une découverte pour nous.

On a appris qu'il fallait les placer en dérivation maisrivation, ce qui impliquait une sortie de données par capteur ainsi qu'une alimentation pour chacun mais aussiet des condensateurs 100 nF pour ne pas surcharger le capteur.

Voici un schéma du montage réalisé sur fritzing, un logiciel de conception de circuit, avec : 

• câbles bleus :  sortie analogique (donnés)
• câbles rouges et noirs : alimentation ( + et - )
• composants bleus :  condensateur 
• composants noirs :  capteur de température

Ceci est un schéma, si l'on souhaite mettre plus de capteurs il faut simplement ajouter un autre en suivant la même mise en place.  CependantCependant, si on en met trop il faudra ajouter une alimentation supplémentaire à la carte pour avoir assez de courant,courant car il est branché en USB à l'ordinateur. 

Il faut bien veiller à comment placer les capteurs dans le circuit,circuit car mal placé il chauffait beaucoup (quelques légères bruluresbrûlures du bout du doigt onont été à déplorer) il faut donc bien respecter le sens du courant.   

Pour faciliter la compréhension du circuit nous avons utilisé des fils blancs et noirs pour l'alimentation ( respectivement + et - ) et des fils de couleurs à l'image du placement des capteurs sur le spectre ( fil rouge pour rouge... ) pour directement savoir quel fil appartient à quel capteur. 

Voici donc le montage avant soudure : 

2-c) Traitement des donnéses (code)

          Une fois le montage électronique réalisé, il faut que notre dispositif puisse récupérer et afficher les donnéses. pourPour celacela, on utilise donc une carte Arduino qui exécute un code que l'on écrit, encore faut-il l'écrire. En effeteffet, Arduino utilise le langage C++, un langage que nous ne mémaîtrisions pas au début de ce projet, ce qui a rendu la tachetâche un peu compliquée et qui nous a pris une bonne partie de notre temps. Mais avecAvec l'aide de L.LabrousseLoic etLabrousse, P.Pierre Thery et de rechercherecherches sur internetinternet, nous avons réussi à écrire un code fonctionnel. 

Dans ce codecode, il fallait,fallait premièrement récupérer les donnéses du capteurscapteur et les stocker dans des variables (une pour chaque température souhaité),e). deuxièmementDeuxièmement, il fallait convertir la tension en température et enfin troisièmement afficher les donnéses sous forme de courbe. CarEn souseffet, cettece formegenre ilde figure est facileadéquat depour visualiser et comprendre rapidement les variations,variations. et làIci, ce qui est intéressantressant, c'est que l'on voit les courbes directement après la réception des donnesdonnées et donc on voitvisualise les variations en temps en temps réel. 

Code LM35DZ

Ceci est un code qui fonctionne avec les capteurs LM35 de chez texas instrumental

avec une précision de +/- 0.5°C :

int sensePin0 = A0;

int sensePin1 = A1;

int sensePin2 = A2;  //This is the Arduino Pin that will read the sensor output

int sensePin3 = A3;

int sensePin4 = A4;

int sensePin5 = A5;

int sensorInputIr;

int sensorInputRouge;  //The variable we will use to store the sensor input

int sensorInputJaune;

int sensorInputVert;

int sensorInputBleu;

int sensorInputViolet;

double tempIR;

double tempRouge;  //The variable we will use to store temperature in degrees.

double tempJaune;

double tempVert;

double tempBleu;

double tempViolet;

void setup() {

  // put your setup code here, to run once:

  Serial.begin(9600);  //Start the Serial Port at 9600 baud (default)

  pinMode(sensePin0, INPUT);

  pinMode(sensePin1, INPUT);

  pinMode(sensePin2, INPUT);

  pinMode(sensePin3, INPUT);

  pinMode(sensePin4, INPUT);

  pinMode(sensePin5, INPUT);

}

void loop() {

  // put your main code here, to run repeatedly:

  sensorInputIr = analogRead(sensePin0);

  sensorInputRouge = analogRead(sensePin1);

  sensorInputJaune = analogRead(sensePin2);

  sensorInputVert = analogRead(sensePin3);  //read the analog sensor and store it

  sensorInputBleu = analogRead(sensePin4);

  sensorInputViolet = analogRead(sensePin5);

  tempIR = (double)sensorInputIr  /1024 ;

  tempRouge = (double)sensorInputRouge /1024 ;  //find percentage of input reading

  tempJaune =  (double)sensorInputJaune /1024 ;

  tempVert = (double)sensorInputVert / 1024;

  tempBleu = (double)sensorInputBleu / 1024;

  tempViolet = (double)sensorInputViolet / 1024;

  tempIR = tempIR * 5*100;    //multiply by 5V to get voltage

 

 

  tempRouge = tempRouge * 5*100;

 

  tempJaune = tempJaune * 5;

  tempJaune = tempJaune * 100;

  tempVert = tempVert * 5;

  tempVert = tempVert * 100;

  tempBleu = tempBleu * 5;

  tempBleu = tempBleu * 100;

  tempViolet = tempViolet * 5;

  tempViolet = tempViolet * 100;

 

  Serial.print("tempIR: ");

  Serial.println(tempIR);

  Serial.print("tempRouge:");

  Serial.println(tempRouge);

  Serial.print("tempJaune:");

  Serial.println(tempJaune);

  Serial.print("tempVert:");

  Serial.println(tempVert);

  Serial.print("tempBleu:");

  Serial.println(tempBleu);

  Serial.print("tempViolet:");

  Serial.println(tempViolet);

 

  delay(1000);

  /*Serial.print(tempIR);

Serial.print(" ");

Serial.print(tempRouge);

Serial.print(" ");

Serial.print(tempJaune);

Serial.print(" ");

Serial.print(tempVert);

Serial.print(" ");

Serial.print(tempBleu);

Serial.print(" ");

Serial.print(tempViolet);

Serial.println();

delay (1000);*/

}

Voici unune photo des courbes que nous avons obtenues avec ce code : 

Cependant la précision n'était pas suffisante pour voir la différence de température comme on le voit sur la photo,photo. etDe plus, les courbes se coupent beaucoup trop pour avoir un résultat satisfaisant. Nous avons donc chercher d'autres types de capteurs,capteurs nouset en avons trouver un autre type de capteurstrouvé avec le même fonctionnement mais plus précis : le LMT86LP avec une précision de +/- 0.25°C à 25°C. 

On àa refait un code,code car le traitement est différentrent, notamment la conversion tension / température, maismais, pris par le temps et la capacité à refaire un code rapidementrapidement, nous n'avons pas pu le finir. 

Code LMT86LP

Voici ici le code qui sera retravaillé car ne fonctionne pas correctement actuellement. ( un problème au niveau de la fin et du plot, les valeurs de températures sont pourtant correctes) 

3 - Mise en place finale

Pour rendre le tout plus propre, et une fois qu'on était sursûrs que le circuit étaitsoit le bon, nous avons soudé le tout sur une plaque perforée avec le schéma suivant : 

photo d'une plaque perforée 

La soudure s'est avérée plus compliquée car cela faisait depuis un certainscertain temps que nous n'en avions pas faite et il ne fallait pas que les soudures se touchent sinon cela induirait un court circuit.

De plus pour ajouter un côté esthétique nous avons fait un design de logo pour identifier notre expérience et y placer le logo du FabLab, et le nom de Sorbonne.Sorbonne Université. A l'aide du logiciel InkscapeInkscape, nous avons créé et vectorisé le dessin du logo ci-dessous etet, avec une découpeuse laser,laser qui sert aussi à la gravure, nous avons apposé le logo sur une plaquette de bois.  

Nous avons collé un vinyle noir par dessus et fait des trous pour faire passer les capteurs,capteurs car on trouvait cela plus propre que la plaque orange. AinsiAinsi, une fois le spectre réalisé, le support monté, et la plaque prêtete, voici notre montage final : 

De plusplus, pour rendre l'information accesibleaccessible facilementfacilement, nous avons fait un QR code, qui sera collé sur le montage, menant à cette page si des curieux veulent toutes les informations : 

Journal de bord

Pour bien se rendre compte de notre avancée au cours du semestre, voici notre journal de bord retraçant notre parcours avec nos réussites et échecs. Il a été écrit semaine après semaine en fin de séance par nos soins avec le plus de précision possible. 

Journal de bord

Semaine 0 :

Présentation des différents sujets, des locaux, des enjeux. Choix de notre sujet.

Première prise de contact avec le chercheur Ehouarn Millour du LMD IPSL. Travail personnel de rechercherecherches d'informations en lien avec le sujet (contexte, gamme de valeurs sur les températures et sur les longueurs d'onde), premiers schémas.

Semaine 1 :

Premier rendez-vous avec Monsieur Millour : présentation du cahier des charges :

Objectif : refaire l'Expérience de Herschel dans le but de la présenter à la Fête de la Science.

Présentation du matériel déjà à disposition (lampe + ampoule halogène 50W, 1 prisme normal, 1 prisme grand)

Premières ébauches de réflexion quant aux enjeux : la lampe? comment récupérer la température? la traiter? le prisme de diffraction est-il exploitable?

Recherche de capteurs de températures au Fablab.

Expérimentation de l'arduinoArduino et des thermocouples pour la récupération de données sur l'ordinateur, réalisation d'une courbe de donnée brute pour visualiser les variations de température. Afin de récupérer la température, on pense à une barre en plexiglass où les thermocouples vont être placés.

Réalisation des premières expériences avec le prisme et observation des spectres de diffraction : résultats peu concluants : spectres non exploitables : trop diffus, la lumière se recompose en lumière blanche : aucune précision dans le spectre.

On prévoit 8 thermocouples (violet, bleu, vert, jaune, orange, rouge, IR, témoin) ou capteurs de températures.

Prochainement :

- posséder un condensateur optique

- refaire l'expérience plus précisément

- essayer de former notre Arduino

- comparer avec un réseau pour voir si c'est mieux qu'un prisme

46 45 1er, salle des clés

Semaine 2 :

Premiers pas et apprentissage du logiciel Openscad :

Conception d'un support du prisme sur ce logiciel

(mettre le schéma)

Mise en place de l'expérience approfondie, test des différents prismes et des lampes : lampes fournies/projecteurs

Exemples de test de diffraction pour placer les thermo-couples

Recherche d'une lentille auprès du superde JP Ferreira

Prochainement :

- imprimer en 3D le support du prisme

- avancer les recherches personnelles sur les lampes et prismes

Semaine 3 : 

Obtention d'un spectre lumineux exploitable pour l'expérience, il était beau (photo à l'appui).

mettre photobeau. 

Réalisation d'une fente sur le logiciel OpenScad et test d'impression 3D dans la salle Image. Test infructueux --> Direction Fablab bâtiment Esclangon pour une nouvelle impression 3D. Durée : environ 1h15. Coût : 0,64€. Poids : 21,3g.

photo

Recherche internet des thermocouples afin de faire des tests : voir si on détecte une variation de température significative.

 

Semaine 4 : 

Première utilisation de notre super fente malheureusement elle semble trop petite : elle atténue trop la lumière et donc le spectre. On va donc garder notre "rond" qui est, on vient de l'apprendre, un embout de tuyau imprimé en 3D pour l'expérience de DARCY. On a ensuite fait des tests de prise de température avec les thermocouples et un code Arduino qui s'est avéré plus compliqué que prévu. En effeteffet, le code a fonctionné au départ puis mystérieusement plus du tout; problème que l'on essaye de régler en ce moment avec l'aide de Loïc et Pierre. 

On a ensuite lancé l'impression de notre 2ème pièce d'orfèvrerie en impression 3D : un support pour notre prisme pour ne pas l'endommager plus que de raison. Durée :  1h17. Cout : 0,37€. Poids : 12g.

En somme une semaine mouvementée.

Prochainement : 

- se renseigner sur les arduinos et les ThC, les commander. Trouver tuto pour faire un code correct qui marche.

recherche internet et lien : 

https://www.mesurex.fr/non-classe/comment-choisir-son-thermocouple/

https://learn.adafruit.com/thermocouple/wiring-a-thermocouple

https://forum.arduino.cc/t/question-sonde-thermocouple-et-larduino/130848/9

https://www.tcsa.fr/thermocouples/thermocouple-patch.html

 

Semaine 5 :

Récapitulatif des choses à faire :

- acheter 8 thermocouples DEMANDER A PIERRE

- trouver un écran en plexiglass noir (Fablab) / y faire 8 trous

- s'occuper de la partie électronique

Semaine 6 :

thermocouple et voir sis'il faut un amplifier

http://emery.claude.free.fr/arduino-capteur-temperature.html/

https://www.carnetdumaker.net/images/montage-de-lexemple-arduino-lm35/

https://www.raspberryme.com/guide-des-capteurs-de-temperature-lm35-lm335-et-lm34-avec-arduino/

Commande de capteurs de températures LM35

Le capteur de température LM35 est un capteur analogique de température fabriqué par Texas Instruments. Il est extrêmement populaire en électronique, car précis, peu couteux, très simple d'utilisation et d'une fiabilité à toute épreuve.

Le capteur de température LM35 est capable de mesurer des températures allant de -55°C à +150°C dans sa version la plus précise et avec le montage adéquat, de quoi mesurer n'importe quelle température.

La sortie analogique du capteur est proportionnelle à la température. Il suffit de mesurer la tension en sortie du capteur pour en déduire la température. Chaque degré Celsius correspond à une tension de +10mV.

La version plus précise du LM35 (nommée "LM35A") a une précision garantie de +/-0.5°C à 25°C et +/-1°C à -55°C ou +150°C.

Le capteur LM35 fonctionne avec n'importe quelle tension d'alimentation comprise entre 4 volts et 30 volts, ce qui permet de l'utiliser dans virtuellement n'importe quel montage numérique ou analogique. Le capteur LM35 ne fonctionne pas en dessous de 4 volts, donc oubliez l'utilisation d'un LM35 avec des cartes Arduino 3.3 volts (Due, Zero, etc), sans alimentation 5 volts externe, ça ne marche pas.

Mise en évidence rapide des variations de température à l'aide d'un thermomètre classique :

On voit que la température est plus élevée sur la photo de gauche (quand la température est mesurée dans le rouge), et plus basse dans la photo de droite (dans le violet).

Préparation du montage avec tous les composants nécessaires sauf les capteurs de températures LM35DZ :

- condensateur 100 nF

- breadboard + fils

- carte Arduino Méga

Il reste à déterminer si l'on réalise un montage en série ou en dérivation. Si dérivation, besoin de 8 condensateurs.

Nous avons été cherché au Fablab : 8 condensateurs et un breadboard.

Référence capteurs à commander :

https://fr.rs-online.com/web/p/capteurs-de-temperature-et-d-humidite/8115595

Semaine 7 :

On a commandé les thermocouples et on les attend. enEn attendantattendant, on voit pour le circuit imprimé et on répond à Claude.

onOn associe chaque couleur du spectre à un câble de cette même couleur.

On a vu qu'il fallait mettre tout les capteurs en dérivationsrivation ce qui complexifie le câblage mais rend le traitement de données plus simplesimple.

source :

https://forum.arduino.cc/t/multi-sensor-lm35/584761

La partie du LM35DZ qui détecte la température est appelée "élément sensible", il s'agit d'une petite puce située au centre du boitier en plastique noir.  

Nous avons ensuite réfléchi sur l’esthétique du support :  les composants seront exposés face visible pour rendre les explications plus facilefaciles et pédagogique.dagogiques. ilsIls seront collés sur une plaque de plexiglasplexiglass avec une gravure de nos prénoms pour les royalties, ainsi que le logo Fablab et celui de SU. De plusplus, il faut que nous réalisions un support pour maintenir la plaque de plexi à la verticale pour plus de confort.

aprèAprès avoir fait les tests sur breadboardbreadboard, nous allons réaliser notre propre circuit imprimé qu'on devra réaliser et souder nous nous-même.

Semaine 8 :

On n'a toujours pas reçu les thermocouples. La première commande n'a pas abouti donc il a fallu en faire une deuxième.

Aujourd'hui, on va s'occuper de la plaque de plexiglass, la couper aux bonnes dimensions si besoin et aussi réaliser son support.

On a été chercher la plaque qu'on a ensuite découpé au laser aux dimensions 40x40 cm. On a modélisé les pieds de support et notre logo.

Prochainement : imprimer le support et la gravure de notre logo.

Semaine 9 :

Mercredi :

On a reçu les thermocouples. On a pu réaliser le montage du câblage (voir photo). Malheureusement, après de nombreuses tentatives d'écritures du codage Arduino, on ne parvient pas à en trouver un qui fonctionne.

On a également fini de designer notre logo (voir photo)

On va maintenant aller lancer la gravure de notre logo et imprimer les supports de notre plaque.

Jeudi :

On est parti graver notre logo mais on va le refaire car il ne nous convenait pas parfaitement. On a aussi lancé l'impression de nos supports pour tenir notre plaque de plexi mais elle a échoué, nous allons donc devoir en relancer une autre.

Echec de l'impression des supports de la plaque...

Vendredi :

Avec Loic et Pierre, nous avons mis bcpbeaucoup de temps avant de réaliser un code qui fonctionne. En effet, on pensait que notre montage manquait d'une résistance (même deux), que la carte Arduino MEGA 2560 ne marchait pas, ou encore qu'il y avait un problème dans les branchements des fils alors qu'en réalité, le problème venait seulement du monitor.

Nous avons choisi un code écrit par Claude (cf Le Blog de Claude) mais il est valable que pour un capteur donc nous devons le modifier pour qu'il nous renseigne les températures de nos 6 capteurs.

On a été réalisé une deuxième fois notre gravure qui est meilleure.

On a été voir Stéphane au Fablab pour nous aider à corriger notre code Arduino. Au final, c'est avec l'aide du directeur du Fablab qu'on a pu trouver notre erreur et avoir un code qui marche. Notre erreur venait du fait que l'on avait placé nos thermocouples sur tout le long de la breadboard, en oubliant que celle-ci était divisée en deux au milieu, séparant ainsi le circuit électrique en deux. Le directeur nous a aussi écrit une partie du code permettant de visualiser les courbes de températures. Donc un grand merci à .........Christian Simon.

Semaine 10 :

Après deux tentatives, on a finalement, au bout de la troisième fois, réussi à graver un logo qui nous convient, avec les bonnes dimensions et le bon matériau.

2 tentatives ratées : 1 trop grande et 1 avec un contraste de couleur trop faible

Réussite !

Après l'échec de la semaine passée, on a aussi finalement réussi à imprimer les pieds de support de notre plaque !

Les supports de notre plaque

"L’infrarouge, d’un autre côté, est un rayon physique caractérisé par une action de chaleur intense et une faible énergie."

"Plus la longueur d’onde IR est courte, plus le radiateur IR est « chaud » et plus sa chaleur est « transmissive », ce qui signifie qu’il peut parcourir de plus grandes distances dans des « faisceaux » plus étroits."

La lampe du projecteur (notre source de lumière) est une lampe halogène, ce qui convient le mieux pour avoir une maximum de rayonnement infrarouge.

Spectre d’une lampe halogène. Il présente une courbe régulière avec une forte proportion de rouge: la température de couleur se situe entre 2800 et 3000°K (lumière chaude). La lampe émet beaucoup de chaleur (rayonnement infrarouge = IR).
Le spectre d’une ampoule incandescente classique est similaire, avec un décalage un peu plus marqué vers le rouge. (https://www.energie-environnement.ch/maison/eclairage-et-piles/1369)

On veut maintenant savoir comment placer les capteurs de températures, c'est-à-dire à quelle distance les uns des autres et surtout pour capter le maximum de température dans le rayonnement IR. Pour cela, on utilise la loi de Bragg (2dsinθ=nλ) pour déterminer à quelle distance placer le capteur pour qu'il reçoive le maximum d'énergie thermique infrarouge.

Calcul pour déterminer la distance couverte par le rayonnement IR le plus important. On en conclut que cette distance est 1,4 fois pour grande que celle couvrant le spectre du visible.

Potentiel capteur plus précis mais plus cher :

+/- 0.1°C

https://fr.farnell.com/ist-innovative-sensor-technology/tsic-501f-to92/capteur-de-temperature-10-a-60/dp/3879373

https://fr.farnell.com/ist-innovative-sensor-technology/tsic-503-to92-5v/capteur-temp-analogique-to92-3/dp/3587031

https://www.ist-ag.com/en/products/digital-temperature-sensor-ic-to93

+/- 0.25°C

https://fr.farnell.com/texas-instruments/lmt86lp/temp-sensor-0-25-deg-c-to-92-3/dp/3124226RL

Semaine 11 :

Les nouveaux capteurs ne sont pas arrivés.

On a décidé de prendre moins de capteurs mais de les placer à des endroits plus stratégiques : témoin, UV, violet, vert, rouge, IR.

On a été prendre une plaque perforée sur lequel faire notre circuit.

On y a placé les capteurs et les condensateurs.

Schéma de notre circuit 

faire le vinyle

faire le circuit

tester avec les nouveaux capteurs

Semaine 12 :

On a reçu les nouveaux capteurs de températures.

On a replacé les capteurs sur notre plaquette car le spectre fait maintenant 5 cm.

En effet, on a remarqué que le spectre était de meilleure qualité, c'est-à-dire que les couleurs étaient plus intenses si l'on réduisait la surface d'une face du prisme, on a donc placé une feuille noire sur la face en aval du prisme. Ça induit une réduction de largeur du spectre.

On a été mettre un vinyle blanc sur la plaque au Fablab avec l'aide d'Alexandre. On a utilisé la découpeuse vinyle.

On n'a pas réussi à faire fonctionner le code avec les nouveaux capteurscapteurs.

A faire : faire fonctionner le code et faire le circuit

Semaine 13 :

Jeudi :

On est venus pour finaliser le code, on n'arrive pas encore à afficher le plot.

On a également réalisé les soudures nécessaires pour notre circuit.

Vendredi :

On a reconfectionné le circuit et mis le vinyle noir dessus et on y a fait des trous pour laisser passer les capteurs.

Aperçu du montage presque final

Remerciements

Nous tenons à remercier dans un premier temps nos encadrants, Loic Labrousse et Pierre Thery qui ont été présentsents tout au long du semestre apportant conseils, suivis mais aussi une aide logistique pour l'accès aux différentes salles mais aussiet pour les commandes de matériels.

AinsiNous queremercions également M.Ehouarn Millour qui a proposé ce sujet, dans le cadre de cette UE Atelier FabLab, qui nous a de suite intéressé.e. 

MaisEnfin, aussiun grand merci à tout ceceux qui ont participé, d'une part en nous prêtant du matériels,riel mais aussi en nous apportant conseils et aide dans notre démarche donc un grand merci à : 

• l'équipe du Fablab qui nous onta montré comment utiliser les différentes machines,machines et le prêt de certains composants
• Jean-Philippe Fereira pour les conseils en optique 
• Stéphane MuellerMuller et Christian Simon pour l'aide sur le circuit et le code 

Bibliographie

Voici touttous les liens qui nous ont aidé à mener à bien le projet, ainsi que des liens de commande de capteurs si vous le souhaitez :  

Bibliographie

https://www.mesurex.fr/non-classe/comment-choisir-son-thermocouple/

https://learn.adafruit.com/thermocouple/wiring-a-thermocouple

https://forum.arduino.cc/t/question-sonde-thermocouple-et-larduino/130848/9

https://www.tcsa.fr/thermocouples/thermocouple-patch.html

http://emery.claude.free.fr/arduino-capteur-temperature.html

https://www.carnetdumaker.net/images/montage-de-lexemple-arduino-lm35/

https://www.raspberryme.com/guide-des-capteurs-de-temperature-lm35-lm335-et-lm34-avec-arduino

https://fr.rs-online.com/web/p/capteurs-de-temperature-et-d-humidite/8115595

https://forum.arduino.cc/t/multi-sensor-lm35/584761

https://fr.farnell.com/ist-innovative-sensor-technology/tsic-501f-to92/capteur-de-temperature-10-a-60/dp/3879373

https://fr.farnell.com/ist-innovative-sensor-technology/tsic-503-to92-5v/capteur-temp-analogique-to92-3/dp/3587031

https://www.ist-ag.com/en/products/digital-temperature-sensor-ic-to93

https://fr.farnell.com/texas-instruments/lmt86lp/temp-sensor-0-25-deg-c-to-92-3/dp/3124226RL

https://arduino.stackexchange.com/questions/13289/arduino-uno-with-lmt86lp-temperature-sensor

https://www.carnetdumaker.net/articles/mesurer-une-temperature-avec-un-capteur-lm35-et-une-carte-arduino-genuino/

https://www.energie-environnement.ch/definitions/1369-spectre-lumineux-des-lampes-d-eclairage