Conception de
deux horizons artificiels
Projet tuteuré réalisé au sein du département Mesures Physiques de l'IUT de Montpellier avec l'aide des techniciens MP et du corps enseignant.
Si vous n'avez pas encore lu notre poster, cliquez ici ou dans l'onglet poster en haut du site.
Ici, vous avez accès à des informations supplémentaires sur notre projet ainsi qu'à des vidéos de l'assemblage des deux horizons artificiels.
Version mécanique
Cette version mécanique a été modélisée autour d'un gyroscope acheté en magasin de jouet.
Par la suite, nous avons demandé au technicien mécanique de notre IUT M. Perrot de nous en fabriquer un nouveau sur mesure en laiton avec un moment d'inertie plus élevé, visible sur l'illustration.
Lors de la modélisation en 3D, le plus complexe a été d'imaginer comment placer les moteurs électriques pour entraîner et maintenir la rotation du gyroscope, et comment leur amener le courant.
En effet, cette version mécanique est très sensible aux faibles contraintes mécaniques : les fils électriques auraient empêché la rotation fluide du mécanisme.
La solution choisie a été de faire passer le courant par les axes de rotation en métal :
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entre la pièce verte et la pièce blanche centrale, les axes de chaque côté apportent le positif et le négatif aux moteurs. Pour permettre la rotation, les fils dénudés sont plaqués sur les roulements à billes dans lesquels s'insèrent les axes à l'aide de colliers de serrage.
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entre la pièce verte et le cadre extérieur il n'y a qu'un seul axe rautour duquel est enroulé le fil dénudé du négatif pour faire contact sans limiter la rotation. Le positif doit malheureusement être apporté "en l'air" avec un fil. Il est multi brin et en silicone ce qui lui confère une grande flexibilité.
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Le gyroscope reste en permanence fixe dans l'espace. Grâce à un système de bras mobile, le mouvement de rotation est transmis à la face avant de l'objet. Cela permet d'indiquer le degré de tangage.
Le degré de roulis est plus facile à comprendre puisque l'ensemble du système pivote par rapport au cadre en MDF, et la petite flèche rouge à l'avant indique alors l'angle.
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Vous pouvez voir l'assemblage de la maquette et l'articulation de ses pièces dans les vidéos ci-dessous.
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Visionnez l'assemblage de la maquette pièce par pièce
Visionnez le mouvement et l'articulation des pièces mobiles
Version électronique
Pour cette version, nous nous sommes plutôt servis de notre imagination pour la partie modélisation en remplaçant les mouvements réalisés précédemment avec le gyroscope mécanique par des actionneurs (moteur pas à pas et servomoteurs). En effet, il n'existe pas de tels appareils réels mêlant un capteur électronique et un affichage mécanique (dans les derniers avions, tout est numérique et l'affichage est un simple écran en couleurs).
Vous pouvez voir l'assemblage de la maquette et l'articulation de ses pièces dans les vidéos ci-dessous.
Visionnez l'assemblage de la maquette pièce par pièce
Visionnez le mouvement et l'articulation des pièces mobiles
Nous nous sommes ensuite attaqués à la partie électronique de notre maquette. Vous pouvez voir sur les illustrations les schémas de branchement des différents dispositifs à la carte Arduino.
Le transistor est utilisé pour inverser l'état logique de la sortie de l'Arduino reliée à la pin "enable" du driver du moteur pas à pas. En effet, lorsque cette pin est mise à 5 V, le driver coupe l'alimentation du moteur pas à pas. Cela permet d'éviter le mouvement non voulu du moteur lors du téléversement du code sur la carte, ou lors d'un appui sur le bouton reset.
