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L’ultime évolution du système électronique de commande des moteurs du pont élévateur du diorama de la Batcave est en cours de mise au point.
Le remplacement de 4 convertisseurs fréquence/tension par un microcontrôleur Arduino UNO pour le traitement des signaux issus des capteurs optiques des plateformes moteurs et la transmission de données vers la console de commande.
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Diorama
Review DIY
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Mai 2020
8:14
HD 1080p
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Ce diorama est une interprétation de la Batcave du film Batman de Tim Burton (1989). Tous les éléments de l’iconographie de ce mythe cinématographique sont repris ici.
Le diorama se compose d’une plateforme métallique imposante, surélevée, entourée de garde-corps, et intégrée dans un décor rocheux évoquant la texture brute, sombre et suintante de la caverne du film de Tim Burton. Au centre de la composition, une figurine de Bruce Wayne est assis face à des écrans dont l’agencement dans une esthétique rétro-futuriste fidèle à l’imaginaire du film, affichent des visages du Joker incarné par Jack Nicholson.
Sur la droite, une figurine d’Alfred Pennyworth tient l’ouverture d’une porte ouverte, laissant apparaitre le costume de Batman porté par Bruce Wayne dans le film. Au premier plan, sous un modèle réduit de la Batmobile du film est placée sur une plateforme circulaire massive et en surplomb, rappelant la scénographie du film dans laquelle la Batmobile, telle une relique sacrée trône au centre d’un sanctuaire.
Un seul élément de ce diorama n’est pas une référence directe au film de Tim Burton, même si son esthétique est très conforme à l’esprit de la Batmobile, le BatBoat placé sous la plateforme métallique.
La réalisation de ce diorama témoigne d’un remarquable travail d’interprétation esthétique de l’univers visuel de la Batcave de Tim Burton. Ce diorama parvient à condenser, à une échelle miniature, l’essence gothique, technologique et mélancolique du lieu emblématique. Le choix de positionner Bruce Wayne devant le BatComputer et Alfred près de la porte accentue la dimension narrative du diorama. Au delà de la référence à une scène du film, cette composition spatiale traduit le sentiment de solitude et la volonté de contrôle du personnage de Bruce Wayne incarné par Michael Keaton, et la présence bienveillante et domestique du personnage de Alfred Pennyworth, incarné par Michael Gough.
Les choix de la scénographie de ce diorama, traduisent donc une réflexion sur la symbolique explorée par le film, celle de la Batcave, non comme un simple espace fonctionnel, mais comme un théâtre intérieur, un prolongement matériel de la psyché de Bruce Wayne.
This diorama is an interpretation of the Batcave from Tim Burton’s 1989 film Batman. All the iconic elements of this cinematic legend are reproduced here.
The diorama consists of an imposing, raised metal platform, surrounded by guardrails, and integrated into a rocky setting evoking the raw, dark and oozing texture of the cavern in Tim Burton’s film. At the center of the composition, a Bruce Wayne figurine sits facing screens whose arrangement in a retro-futuristic aesthetic faithful to the imagery of the film, displaying faces of the Joker played by Jack Nicholson.
On the right, an Alfred Pennyworth figurine holds open a door, revealing the Batman costume worn by Bruce Wayne in the film. In the foreground, a scale model of the film’s Batmobile is placed on a massive, overhanging circular platform, reminiscent of the film’s set design, in which the Batmobile sits like a sacred relic at the center of a sanctuary.
Only one element of this diorama is not a direct reference to Tim Burton’s film, even if its aesthetic is very much in keeping with the spirit of the Batmobile, the BatBoat placed under the metal platform.
The creation of this diorama demonstrates a remarkable work of aesthetic interpretation of the visual universe of Tim Burton’s Batcave. This diorama manages to condense, on a miniature scale, the gothic, technological and melancholic essence of the emblematic place. The choice of positioning Bruce Wayne in front of the BatComputer and Alfred near the door accentuates the narrative dimension of the diorama. Beyond the reference to a scene from the film, this spatial composition translates the feeling of solitude and the desire for control of the character of Bruce Wayne played by Michael Keaton, and the benevolent and domestic presence of the character of Alfred Pennyworth, played by Michael Gough.
The choices of scenography for this diorama therefore reflect a reflection on the symbolism explored by the film, that of the Batcave, not as a simple functional space, but as an interior theatre, a material extension of Bruce Wayne’s psyche.
L’artiste ne donne aucune information concernant la figurines utilisée. Cependant la figurine représentant Bruce Wayne peut être identifiée comme étant la figurine Bruce Wayne Quick Change de la marque Kenner©️ éditée en 1990. Cette figurine de 4,5″ de hauteur, était vendue avec des accessoires pour transformer la figurine en Batman, qui ont été utilisés dans le diorama.
The artist does not provide any information regarding the figurine used. However, the Bruce Wayne figurine can be identified as the Kenner©️ Bruce Wayne Quick Change figurine released in 1990. This 4.5″ tall figurine was sold with accessories to transform the figurine into Batman, which were used in the diorama.
L’artiste ne donne aucune information concernant la figurine utilisée. Cependant, elle peut être identifiée comme la figurine Alfred Pennyworth de la marque Kenner ©️ éditée en 1990. Cette figurine de 4,5″ de hauteur, était vendue avec des accessoires qui n’apparaissent pas dans le diorama.
The artist does not provide any information regarding the figurine used. However, it can be identified as the Alfred Pennyworth figurine from Kenner ©️ released in 1990. This 4.5″ tall figurine was sold with accessories that do not appear in the diorama.
L’artiste ne donne aucune information concernant le modèle réduit utilisé.
The artist does not provide any information regarding the figurine used.
In this diorama, there is no integrated lights and no mobile element.
Cet article présente le premier prototype de l’électronique de commande du pont élévateur du diorama de la Batcave du projet BATLab112.… Lire la suite →
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Suite à la conception détaillée de l’électronique de commande du pont élévateur du diorama de la Batcave, l’objectif de ce prototype est de valider le principe de fonctionnement de cette électronique. Il s’agit dans un premier temps, de réaliser les prototypes des deux armoires électriques, contenant les montages électroniques de distribution de l’énergie électrique des moteurs et de mesures de leurs vitesses de rotation. Dans un deuxième temps, le câblage de ces armoires avec les plateformes moteurs et la console de commande, doit permettre de valider le fonctionnement global de ce système.
Ce prototype ne présente pas encore un niveau de finition abouti, compatible avec les ambitions de réalisme d’un diorama. La structure interne des deux armoires électriques principales est apparente, ainsi que celles des plateformes moteurs. Le câblage est très expérimentale et la console de commande est seulement simulée par un affichage sommaire sur un écran, même si des modèles opérationnels fonctionnent déjà pour la plateforme rotative et le pont roulant.
Initialement, ce prototype devait être mis en oeuvre en situation, au sein du diorama de la Batcave. L’intérêt premier était de bénéficier de la proximité du local électrique du diorama de la Batcave, pour alimenter en énergie électrique les différents sous-ensembles électroniques ; moteurs, armoires électriques … Le deuxième intérêt était de disposer de l’environnement opérationnel du diorama de la Batcave comme décor, dans les publications sur les réseaux sociaux faites sur l’avancement du projet.
Finalement, le prototype de ce système électronique est réalisé à part du diorama de la Batcave. La manipulation des différents composants électriques et mécaniques est ainsi rendue plus aisée lors des différentes modifications opérées pendant la mise au point. Sa mise en oeuvre dans une enceinte en carton a notamment permis d’améliorer la gestion du câblage grâce aux tubes en aluminium, sans pour autant avoir eu besoin de concevoir et de fabriquer une structure mécanique spécifiques.
Cette enceinte en carton a aussi servi d’arrière plan dans les mises en scène des publications sur les réseaux sociaux, présentant l’avancement de ce système.
Cette vidéo présente les différents éléments physiques de ce système électronique. Chaque élément est une reproduction à l’échelle 1/12 d’éléments réels d’un système électromécanique capable d’actionner les quatre axes d’un pont élévateur, pour une charge équivalente à celle de la Batmobile réelle d’une masse d’environ 4 tonnes. Cependant, une reproduction de l’aspect visuel et du fonctionnement d’origine de ces éléments électromécaniques réels n’est pas envisageable à cause des contraintes techniques induites par l’utilisation de technologies électroniques. Pour autant, l’architecture de ce système à l’échelle 1/12, le profil de chaque élément ainsi que leurs modes de fonctionnement restent très réaliste.
L’armoire électrique de gauche contient l’électronique de mesure de la fréquence de rotation des 4 moteurs, dont 4 cartes PCB manufacturées convertisseur de fréquence en tension.
L’armoire électrique de droite contient l’électronique de distribution de l’énergie électrique vers les 4 moteurs, dont 2 cartes PCB manufacturées d’un double Pont en H.
Les structures de ces deux armoires électriques sont toutes les deux identiques aux modèles opérationnels développés pour le poste électrique du diorama. Elles sont fabriquées par impression 3D ainsi que tous les supports internes de PCB et les chemin de câbles.
Cet article présente le premier modèle opérationnel du local électrique à l’échelle…
Les prototypes de 4 plateformes moteurs d’entrainement des 4 axes verticaux du pont élévateur ont été précédemment réalisés et testés mécaniquement et électriquement, mais sans être couplés avec les axes du pont élévateurs.
Cet article présente le premier prototype des plateformes de motorisation des axes du pont…
La console de commande est réduite à une simple maquette électronique et d’une carte Arduino Mega, équipée d’un écran 2,8″. La partie gauche de la plaque de prototypage supporte le montage électronique d’un générateur de signal carré, cadencé à une fréquence de 2Hz, servant de signal d’horloge pour l’échantillonnage des mesures et de leurs affichages. La partie de droite, supporte deux switches pour piloter le sens de rotation des moteurs, ainsi que le montage électronique d’un générateur de signal carré, dont la variation du rapport cyclique commande la variation de vitesse de rotation.
Ce premier modèle opérationnel de la console de commande permettant de piloter les équipements…
Le câblage est très expérimentale. Il n’a fait l’objet d’aucune conception en amont. Le câblage est réalisé à partir de câbles électriques issus de récupération, équipés de connecteurs de type Jack Audio 3,5 mm.
L’aspect expérimentale se justifie par le fait qu’il est toujours difficile d’anticiper le volume occupé par les câbles particulièrement en interne des armoires. Modéliser ce câblage lors de la phase de conception serait très chronophage. De plus, la modélisation du câblage aurait imposée de modéliser la structure supportant le câblage, ce qui aurait encore ajouter à l’aspect chronophage de cette tâche.
Cet article présente le premier modèle opérationnel du local électrique à l’échelle 1/12 du…
La vidéo présente le principe de fonctionnement général de ce système électronique. Elle met en évidence la commande du sens de rotation des 4 moteurs, par l’intermédiaire de la combinaison des deux switches de la console de commande, ainsi que des PCB des doubles Ponts en H installés dans l’armoire électrique de contrôle de l’alimentation électrique des moteurs. La vidéo présente aussi la relation entre le rapport cyclique du signal carré issu de la console de commandes et la vitesse de rotation des moteurs.
Le fonctionnement général du système électronique, de commandes et de mesures de la fréquence de rotation des moteurs du pont élévateur, tel qu’il a été conçu, est opérationnel. Cependant, il reste des points d’amélioration importants tant sur le plan fonctionnel que sur le plan esthétique.
Sur le plan esthétique, au-delà de l’absence d’habillage des armoires électriques qui fera l’objet d’une mise en oeuvre ultérieure, les PCB supportant les fonctions de bornier de raccordement dans les deux armoires électriques, ainsi que le câblage interne de l’armoire électrique de mesure, présentes des stigmates de leur manipulation intensive lors de la phase de mise ou point. Ces PCB utilisent des connecteurs de petite taille, ne leur permettant pas de proposer un boitier mécanique suffisamment robuste pour encaisser les torsions induites par l’action des tournevis sur les vis.
Ce type d’inconvénient a déjà été rencontrés pour les connecteurs des PCB contenus dans les armoires de raccordement électrique des plateformes moteurs. Des pièces fabriquées par impression 3D ont alors permis de solidariser plusieurs connecteurs entre eux, améliorant ainsi leur rigidité mais aussi leur esthétique générale pour tendre vers un rendu plus réaliste.
Si l’aspect du câblage externe des armoires électriques parait si anarchique (voir Photo extrait n°004), c’est la conséquence directe d’une part d’une absence préalable de conception et d’autre part d’une démarche expérimentale dans sa mise en oeuvre afin de tester différents types de connecteurs.
Par contre l’encombrement du câblage interne des armoires électriques a visiblement était sous dimensionné dans la phase de conception. Ce défaut est amplifié par un sous dimensionnement de la fonction de bornier des PCB spécifiquement conçus pour cela.
Sur le plan fonctionnel, ce prototype permet de mettre en évidence les limites techniques des quatre convertisseurs de fréquences en tension, utilisé dans l’armoire électrique n°1, pour servir d’interface entre les plateformes moteurs et la console de commandes. Même si le besoin n’est pas d’obtenir une valeur reflétant précisément une fréquence de rotation, pour autant il est important que chaque évolution de la vitesse de rotation de chaque moteur puisse être décelée pour éviter un blocage du pont élévateur. Les fréquences relativement basses de rotation des moteurs (inférieure à 500Hz) induisent des variations de tensions en sorties des convertisseurs, inférieurs à 50 mV. L’électronique d’acquisition, de transmission et de traitement de ces signaux de faibles amplitudes, induit des taux d’erreur trop important pour considérer son fonctionnement comme suffisamment fiable pour prévenir un blocage du pont élévateur.
Par conséquent, ces PCB de conversions des signaux de fréquences en tension doivent être remplacés par d’autres dispositifs, avec un impact le plus réduit possible, sur la conception générale du système électronique global.
Compte tenu de l’analyse précédente, et de la préparation de l’intégration de ce système dans le diorama de la Batcave, des modifications doivent être apportées sur certains éléments.
Cette action est certainement la plus déterminante des modifications à apporter. L’objectif est de proposer des modules dont l’évolution de l’amplitude des signaux de tension en sortie soit significative pour en obtenir des mesures fiables. La solution consistant à concevoir, puis réaliser des PCB sur mesure convertisseur de fréquence en tension, a déjà été écartée depuis la conception détaillée de ce système électronique, pour des raisons de temps et de qualité de réalisation. Il reste donc deux pistes de réflexion à l’étude. La première consiste à reprendre une phase de recherche de PCB manufacturés plus adaptés aux fréquences du système. La deuxième consiste à remplacer les PCB dédiés à cette fonction par des éléments plus génériques mais programmables, comme par exemple des cartes Arduino.
Quelque soit la solution de remplacement qui sera choisie, il parait incontournable de prévoir aussi une modification des PCB servant de Bornier de raccordement électrique de ces modules dans l’armoire électrique concernée.
Une phase de conception complémentaire doit être mise en oeuvre pour cela.
La solution a déjà été évoquée et mise en oeuvre dans les armoires de raccordement électrique des plateformes moteurs. Il s’agit de concevoir et d’imprimer en 3D des pièces reproduisant la fonction de sabot de charpente. Ces pièces permettent tout d’abord un regroupement visuel de plusieurs composants électroniques, sous ensembles d’une même fonction. De plus, ces pièces assurent une meilleure rigidité mécanique de l’ensemble qu’elles forment avec les connecteurs et évitent ainsi les déformations liées à la torsion de l’action du tournevis sur les vis de serrage.
Une phase de conception complémentaire doit être mise en oeuvre pour cela.
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Détail du garde-corps à l’échelle 1/12 du poste électrique du diorama de la Batcave .
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Cet article présente le premier modèle opérationnel du local électrique à l’échelle 1/12 du diorama pédagogique Batcave du projet BATLab112. Il décrit la fabrication itérative du poste électrique fonctionnel, sa distribution des tensions adaptées à des contraintes techniques et de sécurité, ainsi que des aspects de réalisation mécanique et d’éclairage intégré.… Lire la suite →
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Le poste électrique intégré au diorama de la Batcave du projet BATLab112 constitue un élément structurant et central de l’infrastructure technique du diorama. Il assure la distribution de l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement de l’ensemble des systèmes industriels miniaturisés à l’échelle 1/12. Conçu comme un équipement pleinement opérationnel, ce poste électrique vise à reproduire, avec un haut degré de fidélité, les principes de fonctionnement d’un poste électrique réel, tout en étant adapté aux contraintes propres à un dispositif pédagogique et expérimental.
La réalisation de ce prototype ne s’est pas inscrite dans une démarche linéaire aboutissant à une version définitive unique, mais s’est développée de manière itérative tout au long de la phase de conception. Cet article s’inscrit ainsi dans la continuité de la troisième évolution de la conception détaillée du poste électrique.
Le poste électrique du diorama se compose de deux sous-ensembles distincts, chacun ayant fait l’objet de phases spécifiques de conception et de prototypage : le poste de transformation HT/BT et les armoires de distribution électrique.
Le poste HT/BT, réalisé à l’échelle 1/12 dans le cadre du diorama pédagogique du projet BATLab112, reproduit le fonctionnement général d’un poste de transformation réel. Toutefois, les niveaux de tension et les caractéristiques électriques des tensions d’entrée et de sortie ont été volontairement adaptés. Ces ajustements répondent, d’une part, aux contraintes techniques inhérentes au diorama et, d’autre part, aux exigences de sécurité liées à la manipulation des équipements. Dans ce contexte, la « haute tension » correspond à l’alimentation électrique générale du diorama, fournie par une prise secteur de 230 V en courant alternatif (AC), tandis que la « basse tension » est définie comme une tension de 12 V en courant continu (DC), compatible avec les besoins des modules électroniques intégrés au diorama, tels que les cartes Arduino, les écrans tactiles et les circuits imprimés.
Les armoires de distribution électrique assurent quant à elles la répartition des différentes tensions nécessaires à l’alimentation des modules électroniques et des actionneurs électromécaniques. La phase de conception préliminaire, associée au sourcing des composants, a permis de rationaliser l’architecture électrique en limitant à trois le nombre de niveaux de tension requis pour l’ensemble des modules électroniques : 5 VDC, 6 VDC et 12 VDC. Chaque armoire de distribution est dédiée à un niveau de tension spécifique. Une quatrième armoire est exclusivement consacrée à l’alimentation des moteurs du pont élévateur. Bien que ces moteurs fonctionnent également sous une tension de 12 VDC, ce choix vise à limiter la quantité d’énergie électrique transitant au sein d’une même armoire, dans une logique de sécurité et de gestion des flux énergétiques.
Les caractéristiques électriques détaillées du poste électrique du diorama du projet BATLab112 sont présentées dans l’article suivant :
Cet article propose une analyse technique approfondie des choix relatifs au câblage du réseau électrique du diorama pédagogique de la Batcave, reproduisant à l’échelle 1/12 une infrastructure électrique fonctionnelle. Il s’inscrit dans le cadre de la documentation technique du projet, en explicitant la conception et le dimensionnement du réseau de distribution électrique depuis la sortie du convertisseur de puissance jusqu’aux consoles de commande.
Lire la suite …
Dans un souci de réalisme et de cohérence avec les standards industriels, la plateforme du local électrique a été équipée de garde-corps assurant la sécurité du personnel, ainsi que d’une passerelle d’accès. Ces éléments ont été réalisés à l’échelle 1/12 par un assemblage boulonné combinant des pièces issues de l’impression 3D — notamment les poteaux des garde-corps et la structure porteuse de la passerelle — et des éléments métalliques, tels que les traverses des garde-corps et le caillebotis de la passerelle.
Les câbles électriques raccordés aux différents composants du poste sont maintenus par une structure de support directement inspirée des racks de stockage de type cantilever utilisés en milieu industriel. Cette structure a été conçue à partir de profilés en aluminium, associés à des pièces d’assemblage imprimées en 3D, permettant à la fois une bonne rigidité mécanique et une flexibilité dans l’agencement des câbles.
À ce stade d’avancement du diorama, le système d’éclairage du poste électrique relève encore d’un prototype expérimental. Le principe retenu repose sur l’utilisation de boucles composées de six diodes électroluminescentes (LED) rouges montées en série, chacune étant capable de supporter une tension supérieure à 2 VDC. Chaque boucle est alimentée par une tension de 12 VDC. La mise en œuvre de deux boucles distinctes de six LED a été nécessaire pour assurer l’éclairage complet du poste électrique, tel qu’il apparaît sur les supports photographiques associés.
Si le rendu esthétique global est jugé satisfaisant, des améliorations restent à apporter concernant la technique de câblage des luminaires. Ces derniers, réalisés par impression 3D et équipés chacun d’une LED rouge, sont fixés sur les montants horizontaux de la structure métallique supportant les câbles. Toutefois, le raccordement électrique des luminaires au circuit 12 VDC présente une tenue mécanique insuffisante. Les vibrations induites par les opérations de branchement et de débranchement des connecteurs des armoires électriques peuvent entraîner la déconnexion intempestive des luminaires, ce qui souligne la nécessité d’une évolution de cette solution technique.
La modélisation 3D du réseau électrique du diorama de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCAD.
Le projet BATLab112 utilise la version 0.21.2 du modeleur 3D FreeCAD pour la conception du diorama de la Batcave à l’échelle 1/12. FreeCAD permet de structurer la conception du diorama en amont de sa fabrication, de visualiser des volumes, vérifier des proportions et anticiper des contraintes techniques. L’utilisation de FreeCAD constitue un support méthodologique rigoureux pour la réalisation précise et cohérente de l’ensemble.
L’impression 3D des pièces des équipements industriels de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisée avec une imprimante Anet A8 et le logiciel Cura.
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La phase de câblage, quelque soit l’équipement concerné, est toujours une étape très incertaine pour plusieurs raisons.
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Câblage interne de la deuxième armoire électrique dédiée au pont élévateur.
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Après soudure des connecteurs sur le PCB installation dans l’armoire électrique.
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Après l’installation des supports et chemin de câbles dans la deuxième armoire électrique dédiée au pont élévateur, préparation de l’implantation du PCB supportant le bornier de connexion.
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Préparation des connecteurs de la deuxième l’armoire électrique dédiée au Pont élévateur.
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