BLOWBOX

(NousImage avons2 inséré: des imagesRésultats du burn test etavec différentes valeurs de burn

(Veuillez insérer ici des photos des échantillons découpés)s avec les différentes valeurs de burn)

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• 2.3.

  Modèle Amélioré avec Chevilles Renforcées

  Fort de nos résultats issus du burn test, nous avons réalisé un nouveau modèle de boîte avec des chevilles plus solides. Pour augmenter leur robustesse, plusieurs modifications ont été apportées :

  • NousChevilles avonsRenforcées :
    • Les chevilles ont été redessiné les chevilleses pour les rendre plus robustes.résistantes. Nous avons également décidé de les découper séparément avec un burn plus faible de 0,1 mm, ce qui a facilité leur insertion et réduit le risque de casse.
  • UneAjout d’une Barre en Métal :
    • Pour garantir une meilleure stabilité de la structure, nous avons ajouté une barre en métal aqui étérenforce ajoutéel'emboîtement pourdes renforcerchevilles laet structureassure globaleune fixation plus solide entre les différentes parties de la boîte.
  • Utilisation d’une Boîte Transparente :
    • Nous avons opté pour une boîte transparente lors de cette étape. Cela nous a permis de relever précisément les cotes nécessaires pour conceptualiser la version finale et d'ajuster les dimensions internes en fonction des composants électroniques et des clés.

  (Ici,Image nous3 avons: inséréNouveau design des images des nouvelles chevilles renforcées)es avec barre en métal

  2.2.3.

  (Veuillez Conceptioninsérer Modulaire

  ici

  Pourune faciliterimage l'assemblageou un schéma des chevilles améliorées et optimiserde l'espace,la barre en métal)

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  2.4. Prototype avec Double Fond

  Avec une meilleure stabilité obtenue grâce aux chevilles renforcées, nous avons décidéveloppé une deuxième version de diviserla boîte, intégrant uniquement l'intérieur. Cette version avait pour objectif de tester un système de double fond, visant à optimiser l'agencement interne des câbles et des composants électroniques.

  • Objectif :
    • Relever les cotes des différents câbles et composants pour organiser au mieux l'espace intérieur de la boîte.
  • Résultat :
    • Nous avons rencontré des difficultés majeures pour concilier dans une même boîte les clés, qui doivent rester facilement accessibles, et l’électronique, qui nécessite un espace spécifique plus grand en dessous. La taille limitée de la boîte rendait l'organisation interne complexe et peu pratique.

  Image 4 : Prototype avec double fond en test

  (Veuillez insérer ici une photo du prototype avec double fond)

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  2.5. Troisième Version : Conception Modulaire

  Pour surmonter les limitations rencontrées avec le double fond, nous avons adopté une approche modulaire en concevant une troisième version de la boîte. Cette nouvelle conception se décompose en deux compartiments superposéss, :chacun dédié à une fonction spécifique.

  • Deux

    Compartiments Superposés :

    • Boîte Supérieure :
      • Contient uniquement les clés des invités et le système d'ouverture/fermeture.
      • Équipée d’un couvercle permettant le système de verrouillage mécanique.

    • Boîte Inférieure :

      • AccueillePlus grande, elle accueille toute l'l’électronique, y comprisincluant l'Arduino, l'écran OLED et le capteur d'alcoolémiemie.
      • Dispose de quelques trous pour faire passer les branchements nécessaires, assurant ainsi une organisation interne optimale.
  • Fixation des Compartiments :
    • Les deux boîtes, fabriquées en plexiglas de 3 mm d'épaisseur, s’emboîtent sur une plaque de 6 mm. Cette plaque assure une fixation solide et l'stable des deux parties de la boîte.
  • Conclusion de la Conception Modulaire :
    • Nous avons abouti à une boîte en deux parties distinctes :
      • Partie Inférieure : Dédicacée à l’électronique, équipée d’un écran OLED.pour faciliter l’utilisation et la lecture des données.
      • Partie Supérieure : Conçue pour contenir les clés ainsi que le système d’ouverture et de fermeture mécanique.
  • Défis Rencontrés :
    • Système de Boîte Inédit :
      • Il a fallu développer un système qui n’existait pas auparavant, impliquant la modélisation de pièces aux dimensions spécifiques pour garantir un ajustement parfait.
    • Problème des Chevilles :
      • Les chevilles avaient tendance à se casser facilement, nous obligeant à en découper davantage pour obtenir les dix chevilles fonctionnelles nécessaires.
      • Cela a mis en évidence l'importance d'utiliser un burn adapté lors de la découpe de petites pièces fragiles.
    • Système de Plaques de 6 mm :
      • Bien que ce système garantisse une bonne fixation des deux parties de la boîte, des ajustements ont été nécessaires en raison de petits décalages, notamment au niveau des cotes, lors de l'installation du couvercle de la boîte inférieure.
      • Ces ajustements étaient essentiels pour assurer le bon fonctionnement du mécanisme de verrouillage et l’esthétique générale de la boîte.

  LesImage deux5 : Conception modulaire de la boîte avec compartiments sont fixésuperposés sur une plaque de 6 mm d'épaisseur pour assurer la stabilité de l'ensemble.

  (Nous avonsVeuillez insérérer ici un schéma ou une photo de la boîte modulaire en deux compartiments)

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  Cette approche modulaire nous a permis de concilier les besoins contradictoires d'espace pour l'électronique et d'accessibilité pour les clés. En séparant clairement les fonctions entre les deux compartiments, nous avons pu optimiser l'organisation interne tout en maintenant une structure robuste et esthétique. Cette expérience nous a également appris l'importance des itérations et des tests pour résoudre les problèmes de conception et améliorer la fonctionnalité de notre boîte éthylotest connectée.

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  3. Système de Verrouillage

  3.1. Mécanisme de Fermeture Initial

  Au début, nous avions envisagé d'utiliser le système de cheville pour le verrouillage, mais il s'est avéré peu pratique et peu fiable pour notre utilisation.

  3.2. Solution de Verrouillage Automatique

  3.2.1. Système de Crochet Mécanique

  Nous avons conçu un système de verrouillage mécanique simple et ingénieux.

  • Description du Système :

    • Une boucle en fil de fer est fixée au couvercle de la boîte supérieure.
    • Un crochet en forme de V est attaché à l'intérieur de la boîte inférieure.

  • Fonctionnement :

    • Lors de la fermeture du couvercle, la boucle glisse le long du flanc du crochet en V et se verrouille mécaniquement sans intervention supplémentaire.
    • Pour déverrouiller, le servomoteur est activé (après une mesure d'alcoolémie satisfaisante) et pivote pour libérer la boucle, permettant ainsi l'ouverture du couvercle.
    • Ce système permet un verrouillage automatique lorsque le couvercle est fermé et un déverrouillage contrôlé, tout en étant simple à réaliser.

  (Nous avons inséré un schéma du système de crochet mécanique)

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  4. Intégration Électronique

  4.1. Composants Utilisés

  Pour la partie électronique, nous avons utilisé :

  • Microcontrôleur : Arduino Uno
  • Capteur d'Alcoolémie : MQ-3
  • Actionneur : Servomoteur FS90MG pour le mécanisme de verrouillage
  • Bouton Poussoir : Pour initier la mesure
  • Affichage : Écran OLED 128x64 pixels pour afficher les messages à l'utilisateur

  (Nous avons inséré une photo des composants électroniques)

  4.2. Schéma de Connexion

  Les connexions entre les différents composants et l'Arduino sont les suivantes :

  • Capteur MQ-3 : Connecté à l'entrée analogique A0
  • Servomoteur : Connecté à la broche numérique 9 (PWM)
  • Bouton Poussoir : Connecté à la broche numérique 2, avec une résistance de pull-up interne
  • Écran OLED : Connecté via le bus I2C (SDA et SCL)

  

  (Nous avons inséré le schéma de connexion détaillé)

  4.3. Programmation et Logiciel

  4.3.1. Description du Code

  Le code Arduino gère les fonctionnalités suivantes :

  • Attente de l'appui sur le bouton pour initier la mesure.
  • Calibration du capteur en mesurant l'air ambiant.
  • Demande à l'utilisateur de souffler dans le capteur.
  • Mesure après soufflage et calcul du ratio avec la valeur de calibration.
  • Décision d'ouvrir ou non la boîte en fonction du ratio obtenu.
  • Affichage des messages sur l'écran OLED.
  • Contrôle du servomoteur pour le mécanisme de verrouillage.

  4.3.2. Algorithme de Fonctionnement

  1. Initialisation :

     Nous avons commencé par configurer les broches de l'Arduino et initialiser les différentes bibliothèques pour le servomoteur et l'écran OLED. Le chauffage du capteur MQ-3 est également activé pour assurer des mesures précises.

  2. Attente de l'Appui sur le Bouton :

     Le système reste en veille jusqu'à ce que l'utilisateur appuie sur le bouton poussoir, ce qui initie la procédure de mesure.

  3. Calibration :

     Une fois le bouton pressé, le capteur mesure l'air ambiant pendant 10 secondes, en effectuant une moyenne des valeurs lues. Cette étape permet d'établir une référence pour la mesure d'alcoolémie.

  4. Demande à l'Utilisateur de Souffler :

     L'écran OLED affiche un message invitant l'utilisateur à souffler dans le capteur.

  5. Mesure Après Soufflage :

     Le capteur effectue une nouvelle série de mesures pendant 10 secondes pendant que l'utilisateur souffle. Une moyenne est calculée à partir de ces nouvelles valeurs.

  6. Analyse des Données :

     Nous calculons le ratio entre la moyenne des mesures après soufflage et la moyenne de calibration. Ce ratio nous permet de déterminer si le taux d'alcool est acceptable.

  7. Décision et Action :

     • Si le ratio est supérieur ou égal au seuil prédéfini (par exemple, 0,7), le taux d'alcool est acceptable, et le servomoteur est activé pour déverrouiller la boîte.
     • Sinon, le taux d'alcool est trop élevé, la boîte reste verrouillée, et un message d'alerte est affiché.

  8. Retour à l'État Initial :

     Après l'action, le système revient en veille, prêt pour une nouvelle utilisation.

  4.3.3. Code Source avec Explications

  Voici le code complet avec des explications pour les lignes importantes :
  

  // Inclusion des bibliothèques nécessaires
  #include <Servo.h>           // Pour contrôler le servomoteur
  #include <Arduino.h>
  #include <U8g2lib.h>         // Pour l'écran OLED
  
  // Définition des broches utilisées
  #define heaterSelPin 15      // Contrôle du chauffage du capteur MQ-3
  #define buttonPin 2          // Bouton pour initier la mesure
  
  // Initialisation de l'écran OLED en I2C
  U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_SW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* clock=*/ SCL, /* data=*/ SDA, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);
  
  // Création de l'objet servomoteur
  Servo monServo;
  
  void setup() {
    Serial.begin(9600);                // Initialisation de la communication série
    pinMode(heaterSelPin, OUTPUT);     // Broche pour le chauffage du capteur
    pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);  // Bouton avec résistance de pull-up interne
    monServo.attach(9);                // Le servomoteur est connecté à la broche 9
    u8g2.begin();                      // Initialisation de l'écran OLED
    digitalWrite(heaterSelPin, LOW);   // Activation du chauffage du capteur MQ-3
  }
  
  void loop() {
    monServo.write(0); // Position initiale du servomoteur (verrouillé à 0 degrés)
  
    // Attente de l'appui sur le bouton
    if (digitalRead(buttonPin) == LOW) {
      delay(50); // Anti-rebond
      if (digitalRead(buttonPin) == LOW) {
        Serial.println("Démarrage de la mesure...");
        // Affichage de la calibration sur l'écran OLED
        u8g2.clearBuffer();
        u8g2.setFont(u8g2_font_luBIS08_tf);
        u8g2.drawStr(0, 40, "Calibration...");
        u8g2.sendBuffer();
        delay(100);
  
        // Phase de calibration
        float airSum = 0;
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
          airSum += analogRead(A0); // Lecture du capteur
          delay(1000);
        }
        float airMean = airSum / 10.0;
        Serial.print("Moyenne air ambiant : ");
        Serial.println(airMean);
  
        // Demande à l'utilisateur de souffler
        Serial.println("Soufflez maintenant...");
        u8g2.clearBuffer();
        u8g2.drawStr(0, 40, "Soufflez maintenant...");
        u8g2.sendBuffer();
        delay(1000);
  
        // Mesure après soufflage
        float gasSum = 0;
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
          gasSum += analogRead(A0);
          delay(1000);
        }
        float gasMean = gasSum / 10.0;
        Serial.print("Moyenne après soufflage : ");
        Serial.println(gasMean);
  
        // Calcul du ratio
        float ratio = gasMean / airMean;
        Serial.print("Ratio : ");
        Serial.println(ratio);
  
        // Comparaison avec le seuil
        float seuil = 0.7; // Seuil défini
        if (ratio >= seuil) {
          Serial.println("Taux d'alcool acceptable. Ouverture de la boîte.");
          // Affichage sur l'écran OLED
          u8g2.clearBuffer();
          u8g2.drawStr(0, 40, "Bien ! Ouverture.");
          u8g2.sendBuffer();
          // Activation du servomoteur
          monServo.write(90); // Le servomoteur passe à 90 degrés pour déverrouiller
          delay(5000);        // Temps pour ouvrir la boîte
          monServo.write(0);  // Le servomoteur revient à 0 degrés pour verrouiller
        } else {
          Serial.println("Taux d'alcool trop élevé. La boîte reste fermée.");
          // Affichage sur l'écran OLED
          u8g2.clearBuffer();
          u8g2.drawStr(0, 40, "Alcool détecté !");
          u8g2.sendBuffer();
        }
      }
    }
    delay(200); // Anti-rebond
  }
  

  5. Fabrication et Assemblage

  5.1. Découpe Laser

  Nous avons utilisé la découpe laser pour réaliser les pièces de la boîte.

  • Matériaux :

    • Plexiglas de 3 mm pour les parois de la boîte.
    • Plaque de 6 mm pour la base assurant la stabilité.

  • Logiciel :

    • Nous avons généré les plans via le site IntegratedHingeBox. Modifié ensuite sur inkscape

  • Paramètres de Découpe :

    • Nous avons utilisé une valeur de burn de 0,13 mm pour compenser la largeur du faisceau laser.

  (Nous avons inséré une photo des pièces découpées prêtes à être assemblées)

  5.2. Impression 3D

  Pour le capteur d'alcoolémie, nous avons conçu un cône adapté, permettant l'utilisation de pailles jetables ou lavables pour des raisons d'hygiène.

  • Conception :

    • Réalisée sur Tinkercad.

  • Modifications :

    • Nous avons ajouté un tuyau sur le dessus du cône pour accueillir les pailles.

  (Nous avons inséré une image du modèle 3D du cône)

  5.3. Assemblage Mécanique

  • Montage de la Boîte :

    • Les pièces découpées ont été assemblées en utilisant les chevilles renforcées.
    • La boîte supérieure et la boîte inférieure ont été fixées ensemble sur la plaque de 6 mm.

  • Installation du Système de Verrouillage :

    • Le crochet est fixé au servomoteur dans la boîte inférieure.
    • La boucle en fil de fer est attachée au couvercle de la boîte supérieure.

  • Intégration de l'Électronique :

    • Nous avons installé l'Arduino, le capteur MQ-3, le servomoteur et l'écran OLED dans la boîte inférieure.
    • Les câbles ont été connectés selon le schéma de connexion.

  (Nous avons inséré une photo de la boîte assemblée avec l'électronique intégrée)

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  6. Tests et Validation

  6.1. Tests de Fonctionnement Mécanique

  Nous avons vérifié la solidité de la boîte et le bon fonctionnement du mécanisme de verrouillage.

  • Résultats :

    • La boîte est stable et solide.
    • Le système de crochet fonctionne efficacement, permettant un verrouillage automatique à la fermeture et un déverrouillage contrôlé.

  6.2. Tests Électroniques

  Nous avons testé les différentes fonctionnalités électroniques :

  • Le bouton poussoir initie correctement la mesure.
  • Les messages s'affichent clairement sur l'écran OLED.
  • Le servomoteur actionne le crochet pour déverrouiller la boîte.
  • Le capteur MQ-3 mesure l'alcoolémie de manière fiable.

  6.3. Scénarios de Test

  Pour tester le système, nous avons effectué plusieurs essais :

  • Test avec Taux d'Alcool Bas :

    • Nous avons soufflé dans le capteur sans avoir consommé d'alcool.
    • La boîte s'est ouverte, indiquant que le taux d'alcool était acceptable.

  • Test avec Taux d'Alcool Élevé :

    • Nous avons utilisé un mouchoir imbibé d'éthanol et avons soufflé à travers vers le capteur.
    • La boîte est restée verrouillée, et un message d'alerte s'est affiché.

  (Nous avons inséré des photos des tests en cours)

  6.4. Méthode de Test

  Pour simuler une alcoolémie élevée, nous avons utilisé de l'éthanol sur un mouchoir, ce qui a permis de tester efficacement la détection du capteur MQ-3.

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  7. Améliorations Potentielles

  7.1. Optimisation de la Détection de Soufflage

  Nous avons réfléchi à des moyens de nous assurer que l'utilisateur souffle réellement dans le capteur. Une idée était d'intégrer un capteur de flux d'air ou d'utiliser un moteur comme alternateur pour détecter le souffle. Cependant, pour cette version, nous avons opté pour la simplicité et avons uniquement utilisé un bouton pour initier la mesure.

  7.2. Interface Utilisateur

  Nous envisageons d'améliorer l'interface utilisateur en agrandissant l'écran OLED pour une meilleure visibilité et en ajoutant des indicateurs lumineux ou sonores pour guider l'utilisateur tout au long du processus.

  7.3. Sécurité et Robustesse

  Pour renforcer la sécurité et la robustesse du système, nous pourrions utiliser des matériaux plus solides pour le crochet et la boucle, et ajouter des redondances au niveau du mécanisme de verrouillage pour éviter les défaillances.

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  8. Conclusion

  Ce projet nous a permis de concevoir une boîte éthylotest connectée qui contribue à la sécurité routière en empêchant les personnes en état d'ivresse de reprendre le volant. Nous avons appris à intégrer des composants électroniques et à développer un mécanisme de verrouillage mécanique efficace. Les tests effectués ont confirmé le bon fonctionnement de notre système.

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  9. Annexes

  9.1. Schémas et Plans

  (Nous avons inséré tous les schémas techniques, plans de découpe et modèles 3D utilisés)

  9.2. Code Source

  Le code complet est disponible dans la section 4.3.3.

  9.3. Liste des Composants

  • Arduino Uno
  • Capteur MQ-3
  • Servomoteur FS90MG
  • Écran OLED 128x64 pixels
  • Bouton Poussoir
  • Fils de Connexion
  • Matériau de la Boîte : Plexiglas 3 mm et 6 mm
  • Fil de Fer : Pour le crochet et la boucle
  • Divers : Résistances, soudures, etc.

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  10. Sources et Références

  • Sites Utilisés pour la Conception :

    • Hackerspace Bamberg
    • Tinkercad
    • Inkscape

  • Bibliothèques Arduino :

    • Servo.h
    • U8g2 Library

  • Tutoriels Consultés :

    • Contrôle d'un servomoteur avec Arduino
    • Utilisation du capteur MQ-3 pour mesurer l'alcoolémie

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  Remerciements

  Nous tenons à remercier toutes les personnes et les ressources en ligne qui nous ont aidés tout au long de ce projet. Leur soutien et leurs conseils ont été précieux pour mener à bien cette réalisation.