Présentation générale
Ce premier prototype est destiné à valider la conception préliminaire ainsi que l’intégration de la console de commande dans la Batcave. La réalisation de ce prototype est aussi l’occasion de tester différents modes de fabrication ; impression 3D, usinage bois, découpe de carton. Ainsi, les sous-ensembles présentant une géométrie complexe (côtés droite et gauche, support de PCB) sont réalisés par impression 3D. Les sous-ensembles à géométrie plane (panneaux avant et arrière) sont réalisés en bois. Le panneau d’intégration des deux écrans est réalisé en carton. Cette expérimentation permettra d’optimiser la réalisation des quatre exemplaires définitifs de cette console de commande.
Conception mécanique
Cette première version de la console de commande étant le tout premier prototype de cet équipement, le mode de conception utilisé est très expérimental. Une phase de conception 3D a permis de définir le design des pièces principales de la console elle-même (En rouge sur photo n°1). Le design des pièces fabriquer en bois (Photo n°2), l’habillage de la console (Photo n°3), ainsi que le panneau vertical supportant les écrans (Photo n°4), sont issues d’expérimentation.
Conception électronique
Console de commande – Electronique – Ep1
Cet article présente la conception électronique du prototype de commande de la console de commandes du diorama de la Batcave du projet BATLab112.
La phase de conception électronique a été elle aussi très expérimentale pour valider les schémas de principes du circuit (Photo n°1). Cette phase de conception a aussi permis de tester l’intégration électronique des cartes Arduino et des écrans d’affichage (Photo n°2). Lors de ce test d’intégration, une première étape importante de programmation des cartes Arduino a été passée, en validant notamment l’horodatage des commandes électroniques (Photos n°3 & 4).
Prototype
La fabrication de ce premier prototype fonctionnel à partir de pièces réalisées par impression 3D (Photo n°1), a été très instructif. Si l’intégration des cartes électroniques a bien été anticipée par la conception 3D, le câblage nécessaire entre ces cartes a posé quelques problèmes d’intégration à cause du volume total des câbles (Photos n°2 & 3). Les différentes difficultés d’intégration ont été surmontées pour finalement aboutir à l’assemblage final de ce premier prototype et son intégration dans le diorama de la Batcave.
Sourcing
Pour définir le design de ce prototype de la console de commandes, il est nécessaire de connaitre les dimensions de ces composants principaux. La console doit notamment intégrer : 2 écrans, au moins 3 cartes électroniques et 2 cartes micro-contrôleur Arduino.
Pour simplifier le sourcing du matériel spécifique nécessaire à la fabrication du diorama de la Batcave, le choix s’est porté sur la plateforme Amazon. Les matériaux plus conventionnels tels que le bois sont approvisionnés en local.
Interface de puissance moteur (x1)
Cette carte électronique de dimensions 43x43mm assure une fonction de « Pont en H » permettant de contrôler le sens de rotation du moteur à partir d’une commande numérique.
Plus d’informations :
1 Carte micro-contrôleur Arduino Mega 2650 (x1)
Les dimensions et les caractéristiques de cette carte micro-contrôleur, de marque Arduino Mega 2650, sont compatibles avec le pilotage d’un écran sélectionné précédemment, ainsi que le pilotage des commandes automatiques.
Plus d’informations :
- https://amzn.eu/d/cYOBqQu
- https://store.arduino.cc/collections/boards/products/arduino-mega-2560-rev3
1 Carte micro-contrôleur Arduino Uno (x1)
Les dimensions et les caractéristiques de cette carte micro-contrôleur, de marque Arduino Uno, sont compatibles avec le pilotage d’un écran sélectionné précédemment.
Plus d’informations :
Ecrans de contrôle (x2)
Ces écrans tactiles, de marque Elegoo, d’une dimension de 2,8 pouces de diagonale, disposent d’une résolution de 320×240 pixels. Ces caractéristiques sont compatibles avec les besoins d’affichage à l’échelle 1/12 et les dimensions générales de la console de commande.
Plus d’informations :
Test de validation fonctionnelle
Ces vidéos montrent les différents tests fonctionnels réalisés sur l’électronique de la console de commande. Lors de la phase de prototypage électronique, les commandes manuelles ont été testées directement connectées sur la plateforme rotative de la Batmobile (Vidéo n°1). Lors de l’intégration de l’électronique, la gestion de l’affichage par les cartes Arduino a été validée (Vidéo n°2). Enfin lors de la phase de programmation, l’horodatage des commandes électroniques a été validé (Vidéo 3 & 4).
Conclusions
1 – Dimensions du pupitre
La profondeur du pupitre est trop petite. Conformément à la modélisation 3D, cette dimension de 50mm est suffisante pour contenir les deux cartes électroniques. Cependant, le volume intérieur restant est trop juste pour contenir l’ensemble du câblage associé, rendant ainsi la phase de câblage difficile.
2 – Accès au câblage interne
La conception du pupitre autorise l’accès au câblage interne via le démontage du panneau de son socle ou de celui en face avant. Cependant, cela ne permet pas d’accéder et modifier aisément le câblage du panneau de commande manuelle.
3 – Alimentation électrique des cartes Arduino
Le câblage de l’alimentation électrique des deux cartes Arduino ne tient pas compte du niveau de tension supérieur à 9VDC pour utiliser leurs connecteurs spécifiques. Cependant, l’utilisation des cordons USB pour assurer l’alimentation électrique des cartes n’est pas compatible avec le circuit de distribution électrique du diorama.
4 – Modèles de cartes Arduino utilisées
L’utilisation d’une carte Arduino Mega et une Uno pour piloter les deux écrans n’est pas une configuration satisfaisante. Toutes les broches de la carte Arduino Uno sont utilisées par l’écran, il est donc impossible de transmettre des signaux de synchronisation entre ces deux cartes.
5 – Codes de commande
Le code téléverser dans la carte Arduino dédiée à l’affichage des commandes actives du pupitre est incomplet et instable.
Le code téléviser dans la carte Arduino dédiée au deuxième affiche reste à développer.
BATLab112 
Une réflexion sur “Console de commande – Prototype”