Vouzellaud Norbert Terminale SSI J.B de La Salle Synthèse PPE

Vouzellaud Norbert Terminale SSI
J.B de La Salle
Synthèse PPE 2008 : Maitrise des énergies
Lors de la présentation des thèmes généraux, ayant formé un groupe de quatre personnes
avec Jeremy Villard, Johan Château et Lhopital Romain, je me vois attribuer le sujet concernant le
Pop lob. C’est un système permettant de lancer des balles de tennis selon plusieurs positions
horizontales possibles. Le déplacement vertical n’étant pas supporté par le système actuel, nous
devons répondre à la problématique suivante :
« Lors des entrainements, un joueur veut pouvoir effectuer différents gestes techniques. Comment
projeter des balles de tennis de façon aléatoire avec des hauteurs différentes ? »
Le but du projet étant de prévoir une motorisation du bras qui permet son déplacement
vertical et prend trois positions fixes avec un angle d’inclinaison maximal de 50 degrés. De plus, la
commande du mécanisme doit être possible à distance sans utilisation de câble. Afin de faire face à
la question posée, nous effectuons une analyse fonctionnelle du système (bête à cornes et graphe
des intégrateurs) pour avoir un aperçu du travail à effectuer et prendre en compte les contraintes à
respecter. J’ai ainsi écrit un programme en C montrant le fonctionnement final attendu au reste du
groupe.
Nous recherchons alors des solutions techniques adaptées au soulèvement du bras ; après avoir jugé
les avantages et les inconvénients de chaque, nous choisissons le mécanisme « vis/écrou » couplé à
un moteur à courant continu. Celui-ci, bien qu’aillant une réalisation plutôt complexe, dispose d’un
cout de réalisation assez faible. Il permet le guidage en translation d’une tige qui exerce un effort sur
le support du bras, entrainant celui-là en rotation autour de son axe.
Une fois le choix de la solution mécanique adopté, nous avons divisés le groupe en deux
parties distinctes : Mécanique et Electronique. Jeremy et moi nous occupons de la partie
électronique alors que Johan et Romain traitent de la partie mécanique et développent la solution
précédente. L’électronique étant au service de la mécanique, nous restons en contact pour nous
adapter aux différents besoins de celle-là.
C’est alors que nous extrapolons sur les différentes fonctions à réaliser. Pour que la solution
mécanique puisse aussi bien monter le bras du Pop lob que le descendre, nous permettons la
rotation du moteur dans les deux sens de rotation. Pour cela, nous avons fait réaliser un circuit
imprimé permettant d’inverser la rotation du moteur ainsi que l’arrêt et le démarrage selon les
informations reçues. L’inversion du courant dans le circuit (et donc du sens de rotation du moteur)
est réalisée avec un pont en H à base de relais car ceux-ci reste simple d’utilisation.

Nous devons également connaitre la position du bras pour savoir à quel moment inverser le sens de
rotation, arrêter ou démarrer le moteur. Pour cela, nous utilisons un capteur rotatif qui nous
renseigne sur la position instantanée du bras. Il est alors possible de détecter un blocage du bras en
cours de fonctionnement et d’arrêter le moteur, ce qui n’aurait pas été possible en utilisant des
capteurs de fin de course.
La commande à distance se fait à l’aide d’un couple « télécommande/récepteur » ; pour une
utilisation optimale, nous nous portons sur l’utilisation de la technologie Radiofréquence qui
supporte de grandes distances et un bon usage en extérieur. Du fait du coût extrêmement élevé de
ce module, nous décidons de le matérialiser, mais par manque de temps et une conception très
difficile nous différons sur un module Infrarouge beaucoup moins cher.
Pour acquérir ces informations et les traiter, nous adoptons un microcontrôleur pour palier aux
difficultés et insuffisances des systèmes purement électriques. A l’aide du microcontrôleur Picbasic
1S, nous pouvons piloter notre circuit imprimé selon les informations récoltées en entrée à partir du
capteur rotatif et de la télécommande. Le programme, écrit en basic, nous permet ainsi de définir
quelle position le bras doit prendre en fonction de la demande de l’utilisateur (touche actionnée) :
trois positions distinctes. Un mode aléatoire est aussi disponible et se charge de choisir une position
au hasard parmi les trois définies. Cette partie nous a pris une majeure partie de notre temps pour
corriger les erreurs, outrepasser les limites du processeur, et rendre le programme complètement
fonctionnel. Effectivement, la liaison série préalablement utilisée entre le microcontrôleur et le
récepteur infrarouge ne fonctionne pas correctement du fait d’un nombre limité d’instruction par
seconde du processeur ; nous nous sommes rabattu sur une liaison parallèle.
Pour l’alimentation du système, nous avons tout d’abord étudié celle du Pop lob qui fonctionne en
230V alternatif ; le but est ici de transformer du 230V alternatif en 24V continu pour brancher notre
système sur l’alimentation du Pop lob. Nous avons donc abaissé la tension par un transformateur
puis redressé celle-ci par un pont de diodes pour enfin la stabiliser par un condensateur. Ainsi nous
pouvons alimenter le moteur en 24V. Pour alimenter le Picbasic, le capteur et les composants de
signalisation (buzzer, leds...), nous avons utilisé un régulateur de tension afin de l’abaisser à 5V.
Finalement, nous avons trois cartes qui forment le montage complet ; une pour l’alimentation, une
autre pour la connexion du Picbasic avec les autres composants utiles, et la dernière pour la
commande du moteur.
Pour conclure, je me suis beaucoup investi dans la réalisation de ce PPE qui m’a appris à
mener à bien un projet de groupe à long terme. De plus, je me suis également instruit lors des
recherches et manipulations, ce qui a abouti à une connaissance solide de mon sujet. La recherche
de solutions électroniques me fut très bénéfique ainsi que la réalisation de cartes électroniques qui
m’a apporté une grande expérience manuelle. Ce projet m’a également permis de mettre à
contribution mes connaissances en Informatique en vue de m’adapter à de nouveaux systèmes et de
les améliorer. Pouvoir mettre en pratique tous les domaines théoriques étudiés en Sciences de
l’Ingénieur, à été une expérience extrêmement enrichissante, qui me sera, sans aucun doute, très
précieuse pour la suite de mes études.