BATLab112

Retour sur l’usage tardif de la simulation électronique dans le projet BATLab112

L’utilisation de l’outil de simulation est intervenue tardivement dans le développement du projet BATLab112. Plusieurs raisons expliquent ce choix chronologique.
Tout d’abord, les phases de conception et de mise au point des montages électroniques nécessaires à l’équipement du diorama pédagogique ont toujours constitué pour moi des moments privilégiés d’expérimentation et de manipulation concrète. Ces étapes de prototypage manuel répondaient à une démarche d’apprentissage active, où la compréhension passait par l’expérience directe plutôt que par la modélisation. Je ne ressentais donc pas le besoin d’avoir recours à un outil de simulation préliminaire.

Il est vrai que j’utilise depuis plusieurs années le logiciel KiCAD, un outil complet et performant de conception et de simulation de circuits électroniques. Cependant, mon usage de KiCAD s’est jusqu’à présent limité à la conception et à la documentation des schémas électriques, sans exploiter ses fonctions avancées de simulation. Cela suffisait à garantir la traçabilité et la reproductibilité des montages réalisés.

Par ailleurs, jusqu’à une période récente, je n’avais pas été confronté à des circuits dont la complexité justifiait une phase de simulation préalable. Les montages développés – qu’il s’agisse de circuits analogiques simples, comme des générateurs de signaux carrés, ou de circuits de commande manuelle pour les consoles du projet – restaient suffisamment accessibles pour être directement testés sur maquette. Il en allait de même pour les montages à base de cartes Arduino, dont la complexité tenait davantage à la programmation qu’à la structure électronique elle-même.

C’est l’échec rencontré lors du développement du système de commande du pont élévateur du diorama qui a profondément modifié cette approche. Le prototype réalisé a mis en évidence plusieurs faiblesses, tant dans la conception du circuit que dans le choix des composants utilisés. Une révision complète de l’électronique s’est alors imposée, accompagnée d’une réflexion sur l’adéquation des composants employés.
Les essais ont notamment révélé les limites des modules manufacturés de convertisseurs fréquence-tension, qui se sont avérés inadaptés aux besoins spécifiques du projet.

Parmi les alternatives envisagées figure l’utilisation de microcontrôleurs Arduino, dont certains modèles compacts, tels que l’Arduino Nano, pourraient être intégrés directement à la place des modules défaillants. Cependant, la complexité de cette nouvelle architecture, ainsi que les interrogations techniques qu’elle soulève en matière de performances et de faisabilité, rendent désormais indispensable le recours à une phase de simulation électronique. Celle-ci constitue aujourd’hui une étape clé pour fiabiliser la conception et sécuriser la prochaine phase de développement du projet.

Découverte et prise en main de TinkerCAD comme outil de simulation

C’est dans ce contexte de remise en question de la conception électronique du pont élévateur que j’ai découvert les fonctionnalités de simulation de TinkerCAD.

La première approche de TinkerCAD Circuits s’est révélée particulièrement intuitive. L’environnement graphique, simplifié et accessible via un navigateur internet, permet de concevoir des schémas en quelques minutes, en disposant virtuellement des composants standards (résistances, transistors, capteurs, microcontrôleurs Arduino, etc.) tout en visualisant en temps réel le comportement du montage. Cette approche favorise une compréhension immédiate du fonctionnement du circuit, sans nécessiter l’installation d’un logiciel complexe ou la gestion de bibliothèques de composants.

La simulation intégrée offre également un avantage pédagogique indéniable : elle permet d’expérimenter sans risque matériel et de valider des hypothèses de fonctionnement avant toute phase de prototypage réel. Dans le cadre de BATLab112 School, où l’objectif est à la fois technique et éducatif, cette dimension de visualisation et d’expérimentation virtuelle peut s’avérer très pertinente.

Toutefois, les premières expérimentations ont également mis en évidence certaines limites propres à l’outil. Si TinkerCAD s’avère idéal pour simuler des montages simples ou intermédiaires, il atteint rapidement ses limites dès lors que le projet requiert des composants spécifiques, des conditions de charge complexes ou des signaux analogiques précis. Les modèles proposés restent génériques, et les réglages fins, tels que la mesure de bruit, la gestion de la fréquence d’horloge ou la caractérisation des composants, ne sont pas toujours disponibles.

Malgré ces limites, l’usage de TinkerCAD représente une étape charnière dans mon approche de la conception électronique du projet BATLab112.