À la rentrée de septembre 2023, le BTS SN (Systèmes Numériques) va laisser la place au BTS CIEL (Cybersécurité, Informatique et réseaux, ELectronique). Ce BTS aussi se décline en deux options l’option ER (Electronique et Réseaux) et l’option IR (Informatique et Réseaux).
Ce nouveau BTS remet la fabrication électronique à l’honneur. Dans ce contexte, je vous présente ici une activité à réaliser avec des étudiants de BTS CIEL 1ere année, en tout début d’année scolaire.
Il s’agit de câbler et de tester un « shield » Arduino « fait maison » réalisant la fonction compteur de vélo. J’ai appelé ça Véloduino !
Un compteur de vélo
Le schéma de la carte est donné ci-après.
C’est assez minimaliste : la carte comprend l’emplacement pour l’Arduino, un afficheur LCD de 2 lignes de 16 caractères, deux boutons-poussoirs et un petit bornier à vis. Ce bornier à vis permet de connecter un interrupteur type ILS de vélo. On rencontre aussi quelques petits composants : résistances, condensateurs, diode.
À chaque tour de roue, l’aimant présent sur un rayon de la roue passe devant le capteur ILS, et ferme l‘interrupteur à lames souples. Le signal récupéré passe alors de 1 à 0.
ILS et aimant de compteur de vélo
Pour déterminer la distance parcourue, l’Arduino doit incrémenter la distance affichée de la longueur d’un tour de roue.
La mesure de la durée entre deux impulsions successives permet de déterminer la vitesse.
Le circuit imprimé
Le schéma a été saisi et le circuit routé sous KiCAD. Le circuit a été sous-traité en externe.
Câblage de la carte
Les étudiants de BTS CIEL doivent donc câbler le circuit à partir des documents techniques fournis.
Cette séance de câblage est aussi l’occasion d’une « leçon de choses ». Qu’est ce qu’un composant traversant ? Un composant CMS ? À quoi ressemble une résistance ? Un condensateur ? Est que la LED à un sens ? (Réponse : oui, il y a une anode et une cathode).
Test unitaire du circuit
Une fois que le circuit est câblé, les étudiants doivent valider le fonctionnement du circuit.
Dans un premier temps, on valide le matériel avec un logiciel de test qui permet de s’assurer que le circuit a bien été cablé, que les composants sont bien reliés entre eux.
Voici comment se présente l’écran de l’afficheur LCD avec l’Arduino équipé du logiciel de test. Quand on appuie sur un des bouton-poussoir, la valeur affichée passe de 1 à 0. Remarque : la photo a été faite avec le prototype réalisé au lycée.
A l’issue de cette phase, on sait que la carte est fonctionnelle : toutes les entrées sont reconnues, toutes les sorties fonctionnent : la LED s’allume, l’afficheur affiche correctement.
Test intégré de la carte
Une fois ces étapes validées, on peut maintenant tester le produit avec son programme définitif et vérifier qu’il mesure correctement la vitesse du vélo et la distance parcourue.
Voici le diagramme d ‘état correspondant au logiciel interne du compteur de vélo.
Le programme de test et le programme du compteur sont disponibles sur Github.
Une procédure de test est donnée : les étudiants doivent suivre cette procédure et remplir un PV de test correspondant.
Cette séance de test est l’occasion d’un premier contact avec les appareils de mesure : un générateur basse fréquence permet de générer des impulsions calibrées correspondant à une vitesse donnée. On observe le signal de test du compteur à l’oscilloscope.
Et voila, une fois ces opérations effectuées, il n’y a plus qu’à installer ce compteur sur votre vélo et aller faire un petit tour.
Et qui on est, hein ?