Dual-Sandbox

Informations

• Contact :
  • Fatih Yalcin (---)
  • Judith Chevrel (judith.chevrel@etu.sorbonne-universite.fr)
• Cursus : L3 Licences de la Terre (LU3ST062)
• Encadrants : 
  • Responsables de l'UE : Fabrice Minoletti et Pierre Théry
  • Responsable du projet : Pierre Théry
• Dates du projet : 30 janvier 2026 - mai 2026

Contexte

Quand on observe une coupe géologique, on observe la conséquence de mouvements tectoniques. Pour mieux comprendre comment ces mouvements tectoniques donnent naissance aux figures géologiques enregistrées, on peut créer des modèles qui reproduisent ces mouvements tectoniques sur des temps beaucoup plus courts.

Objectifs

Nous voulons créer un bac à sable pour observer les plissements tectoniques dans le cadre de manipulations pédagogiques. Plus précisément, il s'agit de créer un bac à sable qui permette d'exercer des forces de compressions ou d'extension de deux côtés. (les bacs à sable précédents n'exerçaient de force que dans un seul sens)

Matériel

• Plexiglas
• Verre
• Bois
  

Machines utilisées

• 2 Moteurs DC : DO 319.3860.3B.00 / 3124 (24V, 3A)
• 2 Servoaplifiers FIRST 1Q DC 60/10 NOTICE D’UTILISATION (il existe peut-être des servoamplifiers 2-axis abordables, mais on n'en a pas trouvé pour l'instant)
• 2 Transformateurs NDR-120-24 (ou un seul, qui pourrait contrôler les deux moteurs)

Composants à acheter éventuellement

• 2 * transistor IRLZ44NPBF 55V 47A

Construction

À venir...

Chantier Moteur (Fonctionnement + Fixation)

Moteur DC : utilisation de modulation de puissance (PWM) pour avoir des vitesses variables.

• Carte Arduino pour communiquer entre moteur et potentiomètre pour varier les vitesses
• Relais entre transformateur et carte Arduino (Moteur à 24V, Arduino à 5V) = Transformateur aussi
  • Plaque d'essai pour Arduino

Chantier Étanchéité

Pièce flexible

Journal de bord

30/01/2026

1. Choix du matériel

Nous avons choisi les dimensions de la boîte du bac à sable à partir des plaques de plexiglas disponibles. Les moteurs que nous allons utiliser nous ont également été déjà fournis par notre responsable.

06/02/2026

1. Étude des chantiers à venir

Nous avons identifié les différents chantiers sur lesquels travailler :

• Contrôle du moteur DC (par PWM, via Arduino ; des transformateurs seront nécessaires car la carte Arduino ne peut pas travailler avec les tensions de 24 V assignées au moteur DC)
• Fixation du moteur : il faut décider du mode de fixation du moteur (probablement une sorte de cadre qui le maintiendrait)
• Étanchéité (éviter que des grains de sable restent bloqués contre le verre, derrière les plaques de bois) : peut-être une pièce flexible en caoutchouc comme ce qu'on trouve sur les pelles de balayettes

2. Travail sur la PWM avec Arduino

Essai de PWM avec un moteur DC 5V en utilisant un potentiomètre 50k. Le montage ne marchait pas, cela peut être dû à un mauvais branchement ou à un potentiomètre défaillant.

13/02/2026

Le but de cette séance est de comprendre pourquoi le montage de la dernière fois n'a pas fonctionné. Révision via un tutoriel Arduino.

• Le potentiomètre fonctionne bien (vérifié par un programme Arduino qui permet de lire les variations de tension induites par le potentiomètre)
• 
  • Branchement qui fonctionne théoriquement (via tinkercad.com) : les variations de voltages induisent bien des variations de rotations par minutes (sans surcharge pour la carte UNO)
  • Le branchement ne fonctionne pas dans la réalité (peut-être à cause de la résistance, qui ne laisse pas assez de courant passer)

Une piste pour contrôler le moteur en utilisant un Motor Shield 

20/02/2026

• Utilisation du Motor Shield Rev3 pour contrôler le moteur DC 5V : montage beaucoup plus simple que sans shield. (la piste mentionnée précédemment a été fructueuse)
  • Montage avec contrôle de la vitesse via potentiomètre
• Prochaine étape : adapter le montage pour le moteur DC 24V, 3A (6A au démarrage)
  • Nous avons un transistor IRF520, mais qui ne tiendrait pas le courant du moteur.
  • À la place, nous pensons utiliser un transistor IRLZ44NPBF 55V 47A (s'il fonctionne avec PWM)
  • Les transformateurs NDR-120-24 (guide usager) à disposition vont nous servir à réduire la tension du secteur à un niveau utilisable pour le moteur. Nous allons étudier leurs branchements la prochaine fois.

27/02/2026

• Pour le transistor IRLZ44NPBF 55V 47A, le délai entre deux activation est de minimum 136 ns (addition des temps d'activation, de lancement, de désactivation et de fall time). La fréquence PWM de base d'Arduino est de 490 Hz, ce qui correspond à une période d'environ 2 ms : on devrait pouvoir utiliser ce transistor pour faire de la PWM avec Arduino.
• Guide sur l'utilisation de la PWM avec un transistor MOSFET IRF540N (qui a des paramètres assez proches de l'IRLZ44NPBF que nous pensons utiliser)
  • Nous allons avoir besoin d'une diiode pour rediriger le courant du moteur quel que soit le transistor utilisé
  • Dans les autres parties du guide, il est détaillé comment augmenter la fréquence de PWM d'Arduino, et comment adapter le circuit pour ces changement on/off beaucoup plus rapides. Ces ajustements pourraient nous intéresser pour réduire la chauffe du moteur (et le bruit émis)
• Nous avons revisité la PWM avec un moteur DC et une alimentation extérieure sans Motor Shield.

13/03/2026

• Pour notre projet et des futures Sandbox, il serait utile de pouvoir directement indiquer une vitesse plutôt que d'utiliser un potentiomètre : nous faisons donc des recherches pour contrôler un input de l'utilisateur. Pistes possibles :
  • LCD display et des bouton pression pour contrôler la vitesse et le sens de rotation du moteur.
    • Mais il resterait la question de la synchronisation entre moteurs, pour qu'ils soient lancés en même temps.
  • LCD display et Keypad ?