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====== Préparation de l'atelier "Prof en Fac" ======

Atelier monté par C. Simon et T. Briant dans le cadre des journées organisées par L. Tortech.

Début : 23/02/2017
Echéance : 10/03/2017

===== Objectif =====

Faire une séance initiation arduino + montage spectromètre visible.
On s'inspire du spectro réalisé en [[wiki:projets:spectrophotometre2|A.R.E. en 2015]], et on utilisera peut-être des méthodes tirées de [[https://publiclab.org/|Public Labs]].

===== Tâches =====

Faire un proto avec un bout de CD avec un moteur pas-à-pas.
Le moteur pas-à-pas est moins "boîte noire" que le servo.

Notre choix se porte sur un [[https://hackspark.fr/fr/28byj-48-high-quality-stepper-motor-5v.html|moteur pas-à-pas unipolaire avec réducteur chez Hackspark 28BYJ-48-5]]. Driver fourni, ensemble à 8€.

TB fait le couplage moteur/support réseau diffractant.
CS suit les recettes pour faire un réseau à partir de CD/DVD.

Question : vaut-il mieux du bois mat (mais pas noir), ou du plexi noir brillant ?

Est-ce que chaque participant doit repartir avec son appareil ? -> CS voit avec LT le budget.

Choix des fixations : impression 3D plutôt que découpeuse laser (faire un sondage pendant l'atelier pour savoir quels lycées sont équipés de quelles machines).

TB va faire le design des pièces supports à imprimer en 3D.
- LED
- photodiode
- plateau
- porte cuve -> CS demande à Emilie si elle a des cuves.

Trouver des substances à tester en solution, dans la gamme 500-800 nm...


Choisir comment exploiter les spectres sur ordinateurs après récupération depuis l'Arduino : carte SD ? à travers Serial Monitor ? Script python ? Processing ?
==== Prototype ====
On réalise un essai sur banc :
{{ :wiki:divers:thumb_img_0705_1024.jpg?direct&100|}}

D'après  cet essai, on définit les cotes dans {{ :wiki:divers:breadboard-spectro.zip |un doc SVG}}.
{{ :wiki:divers:breadboard-spectro.png?direct&100|}}
On annote les emplacements pour faciliter l'assemblage et alléger la rédaction du livret.

Ensuite, on réalise le capot avec le plug-in Tabbed Box Maker d'Inkscape.
Pour du plywood 3 mm, avec les réglages Trotec standards, un kerf de 300 μm s'avère un peu juste, et la boîte doit être assemblée au maillet. L'ensemble planche+cloison+capot tient sur une planche.

Voici une photo du spectromètre en cours d'assemblage.
{{ :wiki:divers:img_0707.jpg?direct&100|}}

On constate quelques défauts/oublis : fente mal alignée ; pas de passe-fil entre le compartiment de la LED, et le compartiment détecteur.

  **Reste à faire : fente à la découpeuse vinyle.
  **

===== Mise au point =====

Première modification de code pour tenter d'améliorer l'acquisition : on introduit des demi-pas du moteur.

Le signal obtenu avec la photo-diode est vraiment trop faible : à la lumière du jour, la valeur lue au pied de la photo-diode est de 0, pour pratiquement 1000 dans l'obscurité totale. Lors du balayage du spectre, bruit autour de 980.
(pour 1024== 5V, et 0== 0V).  Décision prise de passer à un photo-transistor, qui ne changera rien à la construction, sera indolore sur le prix, mais offrira un facteur de 100.

En attendant, tentative avec un LM358AN. (on ne souhaite pas pour la version finale conserver d'ampli : la séance est trop courte, et on ne veut pas disperser l'attention sur des problèmes divers - et puis au final, il faudra bien l’utiliser avec les élèves...).
Essais faits avec du BBT (virage jaune/bleu à pH=6,0-7,6), et du rouge de phénol (pH=6,4-8,0 jaune/rouge) dans des solutions eau/NaOH/HCl préparées au jugé.

{{:wiki:divers:spectre-bleu.png?direct&100|}}{{:wiki:divers:spectre-rouge.png?direct&100|}}
A gauche, le spectre de la solution bleue, à droit le spectre de la solution rouge.
(la ligne bleue, c'est le pas du moteur)

===== Mise au point (2e épisode) =====

  * les phototransistors n'ont pas été commandés... Essai avec un transistor P2N2222.
  * fabrication du support de cuve.
  * redécoupe de CD, plus propre : il faut absolument que le bord de coupe soit radial, car sinon, le spectre est diffracté "en biais" : "l'arc-en-ciel" est projeté en diagonale, ce qui complique gravement le réglage sur le récepteur.
  * l'ensemble LED-récepteur est aligné à 40 mm du support de base (il faut ajuster la hauteur de fente là-dessus). La bonne largeur de fente est 3 mm.


===== Rush final =====

{{ :wiki:divers:breadboard-spectro.svg.zip |Le nouveau fichier pour la découpe est ici}}.
{{ :wiki:divers:breadboard-spectro-final.png?direct&500 |}}

Le temps de découpe est de 3 min 37 s, le temps de gravure de 2 min environ.
Le temps d'assemblage, en délicatesse au maillet est d'environ 15 min.

{{:wiki:divers:spectro-breadboard-fond.jpg?direct&200 |}}
{{ :wiki:divers:spectro-breadboard-capot.jpg?direct&200|}}
{{:wiki:divers:spectro-arduino-plaques.jpg?direct&200|}}

===== Programme Arduino =====
<code c>
const int M1=2;
const int M2=3;
const int M3=4;
const int M4=5;
const int LED=13;
int resolution = 2;
int NPAS=80;
int timeDelay=10;

float angle;

int pos=0;

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  pinMode(M1,OUTPUT);
  pinMode(M2,OUTPUT);
  pinMode(M3,OUTPUT);
  pinMode(M4,OUTPUT);
  pinMode(LED,OUTPUT);
  
  angle=0;

  tourne(1000);

  tourne(-650);
}

void loop() {

  for(int i=0;i<NPAS;i++){
    tourne(resolution);
    angle+=resolution * 2*PI / 64;

  
    digitalWrite(LED,HIGH);
    delay(100);
    int value = analogRead(A0);
    delay(30);

    //value=512-value;

    Serial.print(angle);
    Serial.print("  ");
    Serial.println(value);
  
  }
  
  tourne(-NPAS*resolution);
  
  angle=0;
  delay(1000);
  Serial.println("Restart");
  
}

void tourne(int n){ // tourne de n séquences

 

  for(int i=0; i<abs(n);i++){
     if (n>0){pos++; if (pos>7) pos=0;}
     if (n<0) {pos--; if (pos<0) pos=7;}
    
    
    if(pos==0) {digitalWrite(M1,HIGH);digitalWrite(M2,LOW);digitalWrite(M3,LOW);digitalWrite(M4,LOW);}
    if(pos==1) {digitalWrite(M1,HIGH);digitalWrite(M2,HIGH);digitalWrite(M3,LOW);digitalWrite(M4,LOW);}
    if(pos==2) {digitalWrite(M1,LOW);digitalWrite(M2,HIGH);digitalWrite(M3,LOW);digitalWrite(M4,LOW);}
    if(pos==3) {digitalWrite(M1,LOW);digitalWrite(M2,HIGH);digitalWrite(M3,HIGH);digitalWrite(M4,LOW);}
    if(pos==4) {digitalWrite(M1,LOW);digitalWrite(M2,LOW);digitalWrite(M3,HIGH);digitalWrite(M4,LOW);}
    if(pos==5) {digitalWrite(M1,LOW);digitalWrite(M2,LOW);digitalWrite(M3,HIGH);digitalWrite(M4,HIGH);}
    if(pos==6) {digitalWrite(M1,LOW);digitalWrite(M2,LOW);digitalWrite(M3,LOW);digitalWrite(M4,HIGH);}
    if(pos==7) {digitalWrite(M1,HIGH);digitalWrite(M2,LOW);digitalWrite(M3,LOW);digitalWrite(M4,HIGH);}
    delay(timeDelay);
    
  }
    //digitalWrite(M1,LOW);digitalWrite(M2,LOW);digitalWrite(M3,LOW);digitalWrite(M4,LOW);

    
  }
</code>
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