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 :
Microcontrôleur : 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
Afficheur DFRobot DFR0645-R
- Documentation officielle
- Modélisation 3D
- Permet d’afficher le temps réalisé par le grimpeur
- Diminution de la luminosité adaptée pour économiser de l’énergie
Transmetteur radio 2.4GHz nRF24l01
- Documentation
- Modélisation 3D
- Assure une communication rapide et économe en énergie entre les 3 boîtiers
Contacteur D2F-L
- Documentation officielle
- Modélisation 3D
- Simple détecteur afin de démarrer et d’arrêter le chronomètre
Pont 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)
Supercondensateur 5V 2.5F BMOD0002 P005 B02
- Documentation
- Modélisation 3D
- Stocke le courant apporté par le mécanisme de récupération d’énergie
Transformateur DC-DC DFR1015
- Documentation officielle
- Modélisation 3D
- Abaisse la tension fournie par le mécanisme de récupération d’énergie pour l’adapter à la tension maximale du condensateur
Motoréducteur Modelcraft RB350050-0A101
- Documentation
- Modélisation 3D
- Entraîné par le bras du mécanisme
Boîtier du haut
Arduino pro mini 3.3V
- Documentation officielle
- Modélisation 3D
- Microcontrôleur assurant une faible consommation
- Contacteur D2F-L
- Documentation officielle
- Modélisation 3D
- Simple détecteur afin de démarrer et d’arrêter le chronomètre
Batterie lithium-ion 3.7V type 18650
- Documentation
- Modélisation 3D
- Stocke l’énergie afin d’assurer une bonne autonomie du boîtier
Régulateur de charge type 134N3P
- Documentation
- Modélisation 3D
- Permet de recharger le boîtier en USB ou micro-USB
Boîtier de batterie
- Modélisation 3D
- Relie la batterie au reste des composants
- Transmetteur radio 2.4GHz nRF24l01
- Documentation
- Modélisation 3D
- Assure une communication rapide et économe en énergie entre les 3 boîtiers
Boîtier n ° 3
- Arduino pro mini 3.3V
- Documentation officielle
- Modélisation 3D
- Microcontrôleur assurant une faible consommation
Module SEN-22857 (accéléromètre)
- Documentation officielle
- Modélisation 3D
- Enregistre les mouvements du grimpeur au fil de la grimpe
- Batterie lithium-ion 3.7V type 18650
- Documentation
- Modélisation 3D
- Stocke l’énergie afin d’assurer une bonne autonomie du boîtier
- Régulateur de charge type 134N3P
- Documentation
- Modélisation 3D
- Permet de recharger le boîtier en USB ou micro-USB
- Boîtier de batterie
- Modélisation 3D
- Relie la batterie au reste des composants
- Transmetteur radio 2.4GHz nRF24l01
- Documentation
- Modélisation 3D
- Assure une communication rapide et économe en énergie entre les 3 boîtiers
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.
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.
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
Pour obtenir le plus de visibilité nos élèves ont donc réutilisé le compte instagram créé pour les olympiades de l’année précédente :
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.
Photographe : Antoine Sebban
Merci à lui pour la réalisation de la vidéo et des photos.