Jérôme 2 – l’ascension

Contexte

Ce projet fait suite au chronomètre d’escalade (de son petit nom Jérôme), projet réalisé par des élèves de première en 2022-2023. Jérôme 1 était un projet permettant à n’importe qui de se chronométrer sur une voie d’escalade, grâce à un chronomètre pratique et simple d’utilisation. Cette année les mêmes élèves, entre-temps passés en classe de terminale, reviennent avec une version plus poussée et plus innovante.

Cahier des charges 

Jérôme 2 doit cette année répondre à de nouvelles exigences : 

  • Il se doit d’intégrer un mécanisme de récupération d’énergie afin d’assurer l’autonomie en batterie du boîtier principal.
  • Une application pour smartphone doit permettre au grimpeur d’enregistrer son temps après une montée pour pouvoir s’améliorer de séance en séance.
  • Le système doit résoudre des problèmes rencontrés dans la réalisation de Jérôme 1.

Diagramme des exigences 

Diagramme de contexte

Diagramme des cas d’utilisation

Fonctionnement 

Similaire à celui de Jérôme 1, le fonctionnement de Jérôme 2 est relativement simple : 

Installation

Le boîtier du bas est positionné en bas de la voie d’escalade, le boîtier du haut est fixé en haut de la voie. Le boîtier n° 3 est quant à lui accroché au baudrier du grimpeur, ou plus simplement dans sa poche.

Utilisation

Le grimpeur pose le pied sur le boîtier du bas, le chronomètre est réinitialisé puis se lance dès que la grimpe commence. Arrivé en haut de la voie le grimpeur appuie avec sa main sur le couvercle du boîtier du haut qui communique avec le boîtier du bas pour arrêter le chronomètre. Le grimpeur peut ensuite descendre pour constater son temps sur l’afficheur et/ou sur l’application mobile, ainsi que sa vitesse au cours de la montée pour comprendre sur quel segment de la voie il doit s’améliorer.

Rechargement

Le boîtier du bas est complètement autonome en énergie et les deux autres boîtiers ont une autonomie nettement suffisante grâce à des composants à très faible consommation (~150h). Ils se rechargent en USB/micro-USB.

Composants

Les 3 boîtiers du chronomètre doivent permettre de réaliser différentes actions comme récupérer de l’énergie ou communiquer, que ce soit avec l’utilisateur ou encore entre les différents boîtiers grâce aux ondes radio. Les boîtiers sont donc équipés de composants adaptés pour réaliser ces différentes tâches :

Boîtier du bas :

  • Xiao ESP32C3Microcontrôleur : Xiao ESP32C3 
    • Documentation officielle
    • Modélisation 3D 
    • Permet de traiter les informations provenant des différents capteurs et gère le fonctionnement global du chronomètre
    • Programmable en C Arduino grâce à l’Arduino IDE
  • AfficheurAfficheur DFRobot DFR0645-R
  • Transmetteur radioTransmetteur radio 2.4GHz nRF24l01
  • ContacteurContacteur D2F-L
  • Pont de diodesPont de diodes KBP210
    • Documentation 
    • Modélisation 3D
    • Redresse le courant alternatif provenant du moteur (le courant circule dans un sens lors de la descente du plateau mais circule dans le sens opposé lors de la remontée, il faut donc redresser le courant pour qu’il arrive au condensateur dans le même sens qu’importe le sens de rotation du moteur)
  • SupercondensateurSupercondensateur 5V 2.5F BMOD0002 P005 B02
  • TransformateurTransformateur DC-DC DFR1015
  • MotoréducteurMotoréducteur Modelcraft RB350050-0A101 

Boîtier du haut

Boîtier n ° 3 

Chaînes fonctionnelles

Conception

Conception 3D

Les boîtiers accueillant les composants ont été réalisés avec le logiciel de conception assistée par ordinateur Onshape 

Onshape permet de travailler depuis n’importe quel ordinateur possédant un navigateur, ce qui est pratique pour travailler en collaboration et permet une meilleure gestion des versions. 

Document Onshape  

 

 

Boîtier bas : 

Boîtier haut : 

Boîtier grimpeur :

Modélisation multiphysique

Une simulation MATLAB Simulink a permis de modéliser les résultats produits par le mécanisme de récuparation d’énergie.

 

Programmation 

 

Le programme des boîtiers a été réalisé avec l’éditeur de code  Visual Studio Code connecté à la plateforme de développement collaborative GitHub.

Lien du projet 

Outils secondaires

Les fichiers sont stockés sur le stockage en ligne Google Drive pour permettre un un travail collaboratif simple et efficace.

 

Les différents diagrammes (cahier des charges, chaînes fonctionnelles, schémas de câblage) ont été réalisés grâce au logiciel de dessin graphique multiplateforme Draw.io.

 

Application mobile 

L’application mobile a été conçue sur le logiciel Unity®,
permettant une mise en place facile de la compatibilité
Android®.

Ce logiciel est gratuit dans le cas où le projet n’est pas lucratif, ce qui convient parfaitement à Jérôme.
L’intérêt de l’application est d’avoir une base de données qui garde tous les temps enregistrés et les données de l’accéléromètre (voir composants) afin de permettre à l’utilisateur d’avoir un accès permanent à ces données, ce qui permet de comparer ses temps réalisés au fil du temps pour s’améliorer, ou même pour comparer avec d’autres utilisateurs.
L’utilisateur peut ainsi obtenir toutes les données à l’aide d’une connexion par Wi-fi établie entre Jérôme et le téléphone de l’utilisateur, lui permettant ainsi de les consulter facilement grâce à une interface graphique.

Olympiades de SI 2024

Jérôme 2 se présente aux olympiades de SI le 13 mai 2024 à SIGMA Clermont afin d’espérer se qualifier pour la finale nationale à CentraleSupélec-Université Paris-Saclay le 23 juin. 

Vidéo de présentation

 

Instagram

Pour obtenir le plus de visibilité nos élèves ont donc réutilisé le compte instagram créé pour les olympiades de l’année précédente :

Instagram 

Collaborateurs 

Tout comme l’année précédente, nos élèves ont reçu une aide précieuse : 

Graphiste : Atomerouge 

Un grand merci à lui pour toute l’aspect visuel du projet : Logo, Couleurs, Affiches, Diaporama, et plus encore.

Instagram 

Photographe : Antoine Sebban 

Merci à lui pour la réalisation de la vidéo et des photos.

Instagram

Site internet 

Eloi

heheheha

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