FablabSU

Structure
1. Axe (dimensions, maintien, matériel, conception)
2. Perforation du moulin
3. Positionnement et maintien du laser et de la photodiode
4. Achat d'un recipient a volume connu et délivrant un débit réglable
5. Réglage avec un volume d'eau connu
Hardware et Software
5. Codage arduino, affichage
6. Réalisation du circuit

Sur chacune des parois figure une ouverture carrée ainsi qu’une plate-forme rectangulaire accolée à la base de l’ouverture. Ceci permet d’y poser simplement le laser ou la photodiode. Quant aux ouvertures carrées, elles jouent le rôle de communication entre laser et photodiode, puisque nous souhaitons illuminer cette dernière.

Technique utilisée pour la fixation des parois :
La paroi de la lampe et celle de la photodiode s’imbriquent l’une dans l’autre par un système de tenons et de mortaises. Aux deux extrémités de la paroi de la photodiode se trouvent deux “protusions” appelées tenons. Sur celles de la paroi de la photodiode figurent des renfoncements appelés “mortaises” et dont le volume est “complémentaire” à celui des tenons. Nous avons cependant appliqué une différence de diamètre de 1mm entre tenons et mortaises afin de faciliter l’imbrication.
Ainsi, les deux parois font s’aligner les fenêtres carrées et permettent la “communication” du laser et de la photodiode ; le faisceau laser traverse toute la cavité d’une fenêtre à l’autre.

Détails sur la modélisation du plan incliné :
Le plan incliné joue un double rôle : réception et évacuation de l’eau écoulée. Sa technique de conception repose toujours sur un principe de soustraction booléenne. Cependant, quelques étapes supplémentaires sont à prendre en compte. Notre objectif est d’obtenir un trapèze en 3D dont les faces latérales superposables. Ces Chacune constitue un triangle rectangle, dont la hauteur vaut “h”, et la base “L”. Deux angles sont d’intérêt : L’angle droit qui se trouve au sol, et l’angle “alpha” qui se trouve être le plus éloigné. Avec l’outil de soustraction booléenne, il nous faut partir de deux pavés d’égales dimensions, l’un rouge et l’autre noir, et orienter l’un des deux d’un angle “alpha”. Or, ce dernier ne peut pas être choisi au hasard, mais vaut précisément : “alpha” = arctan(h/L). Nous comprenons donc qu’il faut orienter le cylindre noir (par exemple) d’un angle arctan(h/L). Enfin, nous procédons à la soustraction : Pavé rouge - Pavé gris, afin de ne se retrouver qu’avec le trapèze 3D décrivant le plan incliné.

Rappel du fonctionnement: Avec les pièces que l’on a construites, on veut faire arriver un signal sur un capteur, ce signal correspondant aux variations d’intensité lumineuse de la lumière produite par un laser. Ces variations d’intensité lumineuses sont directement liées à la vitesse de rotation de la roue, et donc au débit. Un débit grand produira plus de variations en moins de temps, un débit faible en produira moins. Si l’on décide d’un débit de référence connu, et qu’on mesure quelle est la vitesse de rotation de la roue qu’il engendre (et en faisant l’hypothèse que la variation du débit en fonction de la vitesse de rotation est linéaire) on pourra trouver n’importe quel débit en utilisant ce débit de référence et une vitesse de rotation mesurée avec notre instrument.

Sélection du capteur adapté: D’après ce que nous avons décrit précédemment, nous avons besoin d’un capteur très sensible aux variations d’intensités lumineuses. Après avoir fait quelque tests, nous avons décidé de choisir une photo-résistance (à la lumière ambiante la valeur de sa résistance vaut environ 30kohm, à la lumière artificielle elle vaut environ 20kohm, et quand on la cache de la lumière elle vaut près de 100kohm). Nous nous sommes rendus compte que notre montage, tenant compte de tous les supports, cachait assez bien la photo-résistance de la lumière ambiante, donc le mode “lampe” de notre pointeur laser suffirait pour produire des variations mesurables. Par ailleurs, on évite comme cela d’avoir à aligner parfaitement la photorésistance et le laser.

Circuit: L’arduino est capable de lire des tensions. Il nous faudrait donc alimenter notre photo-résistance en courant, puis lire la tensions à ses bornes: d’après la loi d’Ohm, la tension est proportionnelle à la valeur de la résistance (donc haute tension si obscurité → blocage de la lumière par la roue, tension faible si lumière → passage de la lumière par un trou de la roue). Cependant, on décide d’utiliser l’Arduino comme générateur aussi, et elle sert uniquement comme générateur de tension. Désormais, il ne nous suffit plus d’alimenter la photorésistance en tension puis juste lire la tension à ses bornes: on va toujours lire ce qu’est produit par l’Arduino et on ne va pas avoir de variation de tension. C’est pour cette raison que l’on fait appel à un montage pont diviseur de tension, avec une première résistance de valeur 10kohm (valeur standard, pas de choix particulier).

(photo schéma)