Cet article présente l’intégration, la dernière étape de la conception préliminaire de la plateforme rotative du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.
La simulation de l’intégration des équipements industriels, consiste à rassembler tous les équipements industriels conçus séparément, dans une modélisation globale de l’atelier de la Batcave du projet BATLab112. Le premier objectif est de contrôler la cohérence du dimensionnement respectif de ces équipements, ainsi que la conformité de leurs interactions fonctionnelles. Le deuxième objectif est de définir la structure de l’architecture générale de l’atelier.
Les quatre équipements industriels sont intégrés ici dans leurs dernières versions issues de la conception préliminaire. La structure générale du diorama supportant ces équipements est symbolisée par les deux plans horizontaux. Cette mise en situation permet de contrôler si les dimensions du diorama prévues dans le cahier des charges sont respectées.
Vues de détails
Situation n°1
Situation n°2
Cette simulation de l’intégration des équipements permet de contrôler l’implantation verticale des équipements.
La situation n°1 représente le pont roulant positionné au dessus de la plateforme de la Batmobile en position basse. Les bras robotiques en position initiale, passent au dessus de la Batmobile.
La situation n°2 représente la plateforme de la Batmobile en position haute. Les dimensions du pont élévateur assure le bon positionnement verticale de la plateforme par rapport au sol du niveau supérieur. Le dégagement du pont roulant permet l’élévation de la plateforme.
Simulation fonctionnelle 3D
L’intérêt de la simulation fonctionnelle en 3D, autrement dit visualiser à ce stade de la conception du projet, la mise en mouvement coordonné des équipements industriels composants l’atelier robotique de la Batcave du projet BATLab112, est double. Si la conception 3D permet une mise en situation statique des objets, la simulation 3D permet une appréhension plus fine des comportements dynamiques de ces objets. Cette approche a permis notamment d’expérimenter différents types d’organisation de l’atelier sans avoir besoin de réaliser de prototypes.
Modélisation 3D
FreeCAD
La modélisation de l’atelier de la Batmobile équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.
La simulation fonctionnelle 3D de la version présentée de la configuration de l’atelier est satisfaisante, notamment la cinématique de la Batmobile et de l’ensemble ; pont roulant et bras robotiques. La conception préliminaire de chacun des quatre équipements est donc validée.
La conception préliminaire de la plateforme rotative fait suite à la phase d’étude des systèmes industriels existants. Voir l’article …
La conception préliminaire de la plateforme rotative est réalisée à partir des spécifications techniques et fonctionnelles du cahier des charges. Voir l’article …
Vue générale
Le concept du pont élévateur bipoutre 4 colonnes est l’association de deux concepts industriels, le pont élévateur 4 colonnes et le pont suspendu bipoutre. Les deux poutres se déplacent selon un axe vertical grâce aux actions synchronisées des 4 colonnes de levage. Chaque poutre est entrainée par 2 colonnes en vis-à-vis.
Dimensionnement
Le pont élévateur doit être en capacité de soulever la Batmobile dont la masse du modèle le plus lourd est de 3000 kg, ainsi que la plateforme rotative. dont la masse reste inférieure à 2000 kg. En prenant en compte un coefficient de sécurité et compte-tenu des normes en terme de capacité de levage constatée, le pont élévateur pris en référence pour le projet BATLab112 aura donc une capacité de levage d’environ 5 tonnes.
Design
Pour satisfaire aux objectifs de réalisme d’un diorama pédagogique, les designs des systèmes industriels de l’atelier du projet BATLab112 sont inspirés de designs de systèmes existants. Celui des poutres du pont élévateur 4 colonnes est inspiré de système tel que celui présenté dans la photo ci-contre.
Vues de détails
Modélisation 3D
FreeCAD
La modélisation du pont élévateur de la Batmobile équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.
Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire du pont élévateur équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.
Après une phase de fabrication des principaux sous-ensembles, voici une première implantation générale du diorama de la Batcave du projet BATlab112.
Trois équipements industriels sont déjà visibles sur ce premier aperçu. Le pont roulant suspendu est le système dont la réalisation est la plus avancée. Les 4 poteaux à chaque angle du plateau, supportant les rails du pont roulant, donnent une idée du volume général du diorama. La plateforme rotative réalisée en carton est pour l’instant simplement posée sur le pont élévateur. Le pont élévateur est le système le moins avancé dans sa réalisation.
Cet article présente la conception préliminaire de la plateforme rotative du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.… Lire la suite →
Enjeux de la conception préliminaire de la plateforme rotative : influence du modèle de la Batmobile
La conception préliminaire s’inscrit dans la continuité du cahier des charges défini par la méthode de gestion de projet du projet BATLab112. Cette phase a pour objectif de formaliser le design général de la plateforme rotative destinée à accueillir la Batmobile au sein du diorama pédagogique de la Batcave à l’échelle 1/12.
Parmi l’ensemble des équipements industriels miniatures intégrés au diorama du projet BATLab112, la plateforme rotative constitue un élément central dont les choix de conception conditionnent largement les étapes ultérieures du développement. Plusieurs articles antérieurs ont mis en évidence l’importance stratégique du choix du modèle de Batmobile retenu. En effet, les dimensions de ce véhicule influencent l’ensemble de la chaîne de conception en déterminant le dimensionnement des différents systèmes industriels du diorama.
Au sein de ces systèmes, la plateforme rotative occupe une position singulière, en raison de son interaction directe avec la Batmobile. Elle assure à la fois la fonction de zone de stationnement et les fonctions mécaniques de rotation et de translation verticale. À ce titre, les dimensions hors tout du véhicule constituent un paramètre déterminant, impactant directement le dimensionnement et les caractéristiques fonctionnelles de la plateforme rotative.
Les articles dédiés à la définition de la Batmobile du projet BATLab112
Principes de conception mécanique de la plateforme rotative
La structure mécanique de la plateforme rotative s’appuie sur les enseignements issus de la phase de parangonnage, au cours de laquelle une analyse comparative de plateformes rotatives industrielles existantes a été menée. Cette démarche a permis d’identifier des principes de conception éprouvés, transposables au diorama du projet BATLab112.
Architecture structurelle du plateau de la plateforme rotative
La structure portante de la plateforme est constituée de quatre longerons, définis comme des poutres parallèles orientées selon le sens de circulation de la Batmobile. Ces longerons supportent une structure alvéolaire formant un hexagone régulier, sur laquelle viennent se fixer l’ensemble des éléments constitutifs du plateau. L’ensemble de cette structure est solidaire de la bague extérieure d’un roulement à billes, assurant la fonction de rotation du système.
Dans cette phase de conception préliminaire, seul le design général de la structure mécanique de la plateforme est modélisé. L’assemblage des différentes pièces n’est pas pris en compte ici.
Références esthétiques et cohérence avec le modèle de Batmobile
L’apparence générale du plateau de la plateforme rotative du diorama du projet BATLab112 s’inspire directement des dispositifs visibles dans la Batcave des films Batman v Superman: Dawn of Justice (2016) et Justice League (2021). Ce choix est motivé, d’une part, par une logique de cohérence esthétique avec le modèle de Batmobile retenu pour le projet, lui-même issu de ces productions cinématographiques, et, d’autre part, par le degré de réalisme et de niveau de détail particulièrement élevé de cette plateforme au regard des différentes représentations fictionnelles de la Batcave. Parmi l’ensemble des plateformes rotatives observables dans les œuvres consacrées à Batman, celle de ces films se distingue en effet comme l’une des plus abouties sur les plans visuel, mécanique et fonctionnel, ce qui en fait une référence pertinente pour un projet à vocation à la fois pédagogique et technique.
Fonctionnalité du design et contraintes mécaniques
À l’échelle réelle, la plateforme rotative représentée correspond à un dispositif de six mètres de diamètre, animé d’un mouvement de rotation combiné à une translation verticale. Même à faible vitesse de rotation, le déplacement d’un plateau de cette dimension génère des phénomènes aérodynamiques susceptibles de créer une portance non négligeable. Cette portance entraîne des forces verticales pouvant provoquer des vibrations ou des sollicitations excessives sur la structure portante et sur les éléments fixés au plateau, compromettant la stabilité et la précision du système. Pour limiter ces effets, des ouïes ont été intégrées au plateau afin de favoriser le passage de l’air à travers la structure. En permettant à l’air de s’échapper plus facilement, ces ouvertures réduisent la pression exercée sur la face inférieure du plateau et atténuent ainsi les perturbations induites par la portance. Cette disposition contribue à maintenir la plateforme dans un état de fonctionnement stable, en minimisant les contraintes mécaniques et en optimisant la sécurité et la durabilité de l’ensemble du système.
Intégration environnementale : gestion de l’humidité et des écoulements
Par ailleurs, l’intégration de ces ouïes répond à des contraintes environnementales spécifiques liées à la localisation supposée de la Batcave. L’environnement cavernicole, caractérisé par une hygrométrie élevée et des phénomènes possibles de ruissellement, impose en effet une prise en compte des conditions d’exploitation du dispositif. Les ouvertures ménagées dans le plateau facilitent l’évacuation des eaux susceptibles de s’accumuler à sa surface, limitant ainsi les risques de stagnation, de corrosion prématurée des composants mécaniques et de dégradation fonctionnelle du système. Cette approche contribue à renforcer la crédibilité technique du dispositif tout en assurant une cohérence accrue entre le design de la plateforme et le contexte environnemental dans lequel elle est intégrée.
Dimensions de la plateforme rotative du projet BATLab112
L’analyse croisée des articles consacrés au parangonnage des plateformes rotatives industrielles, au cahier des charges de l’atelier automatique de la Batcave, ainsi qu’aux différentes étapes de définition et de conception de la Batmobile du projet BATLab112, permet de définir les dimensions, et plus particulièrement le diamètre, de la plateforme rotative intégrée au diorama pédagogique à l’échelle 1/12.
Apports du parangonnage industriel dans le dimensionnement d’une plateforme rotative à l’échelle 1/12
Les études de parangonnage ont mis en évidence que, dans un contexte industriel réel, les plateformes rotatives dédiées à la manutention ou à l’orientation de véhicules sont systématiquement dimensionnées à partir de l’encombrement maximal de l’objet transporté, auquel s’ajoutent des marges fonctionnelles garantissant la sécurité, la fluidité des mouvements et la compatibilité avec les systèmes périphériques. Cette logique a été transposée au projet BATLab112 afin de garantir un haut niveau de réalisme pédagogique.
Contraintes du cahier des charges de l’atelier automatique de la Batcave
Le cahier des charges de l’atelier automatique et son analyse détaillée ont ensuite permis d’identifier plusieurs contraintes structurantes : l’enveloppe globale du diorama, limitée à environ un mètre de côté, la nécessité d’autoriser une rotation complète de la Batmobile sans déplacement longitudinal, ainsi que l’intégration de la plateforme dans un système plus large comprenant un dispositif de levage et des équipements d’atelier. Ces contraintes fixent un cadre dimensionnel strict au sein duquel la plateforme rotative doit s’inscrire.
Influence du modèle de Batmobile sur le diamètre de la plateforme rotative
La définition du modèle de Batmobile retenu pour le diorama constitue un élément déterminant du dimensionnement. À l’échelle 1/12, la longueur théorique maximale de la Batmobile de référence est estimée à environ 600 mm. Sur cette base, le diamètre de la plateforme rotative a été fixé à 600 mm, valeur correspondant au minimum nécessaire pour permettre la rotation complète du véhicule dans des conditions réalistes et fonctionnelles, tout en respectant les contraintes d’encombrement du diorama.
Toutefois, la phase de conception détaillée de la Batmobile apporte un élément complémentaire renforçant la pertinence de ce choix. En effet, le modèle physique effectivement utilisé dans le diorama présente une longueur réelle inférieure à 600 mm à l’échelle 1/12. Ce constat introduit une marge dimensionnelle supplémentaire entre l’encombrement du véhicule et le diamètre de la plateforme. Cette marge contribue à sécuriser le fonctionnement du système rotatif, à faciliter les tolérances d’assemblage et à préserver la liberté de mouvement lors des phases de rotation et de levage, sans remettre en cause la cohérence globale du design.
Validation finale du diamètre pour la plateforme rotative du diorama BATLab112
Ainsi, le diamètre de 600 mm retenu pour la plateforme rotative apparaît non seulement comme une réponse directe aux contraintes issues du cahier des charges et du modèle théorique de Batmobile, mais également comme un choix robuste et conservatif, renforcé par le fait que le véhicule réel intégré au diorama est légèrement plus compact que la valeur maximale initialement considérée.
En conclusion, la plateforme rotative du projet BATLab112, dimensionnée à 600 mm de diamètre à l’échelle 1/12, constitue un compromis optimal entre réalisme industriel, contraintes d’intégration spatiale, exigences fonctionnelles et objectifs pédagogiques. La longueur effective inférieure à 600 mm du modèle physique de Batmobile confirme a posteriori la validité de ce dimensionnement et garantit une exploitation fiable et cohérente du système au sein du diorama de la Batcave.
Conception du système de transmission de la rotation
L’objectif est d’obtenir un mouvement de rotation fluide, précis et suffisamment coupleux, tout en respectant les contraintes d’encombrement propres à l’échelle 1/12.
Définition des composants mécaniques
La conception du système de transmission de la rotation nécessite, dès les premières étapes, l’identification du type de moteur, du pignon d’entraînement et de la couronne dentée à utiliser. Ces choix conditionnent la faisabilité mécanique de l’ensemble, en déterminant le rapport de réduction, le couple transmissible et l’intégration à l’échelle 1/12. Sans cette définition préalable, le dimensionnement de la transmission ne pourrait être validé de manière réaliste.
La solution retenue associe un roulement à billes de type Lazy Susan assurant le support mécanique du plateau, et un système poulie–courroie crantée utilisé comme mécanisme de transmission circulaire. La courroie, collée sur la périphérie du roulement, joue le rôle de couronne dentée, tandis qu’une poulie montée sur l’axe du moteur agit comme pignon menant. Ce choix permet de détourner des composants standards issus de l’impression 3D pour un usage en rotation continue.
Poulies
Nombre de dents : 20
Diamètre de l’axe : 5mm
Diamètre total : 15mm
Hauteur totale : 15mm
Courroie
Longueur : 2000mm
Largeur : 6 mm
Roulement à billes Lazy Susan 12″
Corps en aluminium
Billes en acier
Diamètre extérieur : 12″ – 300mm
Hauteur : 3/4″ – 19mm
Poids : 0,62 kg
Calcul du nombre de dents de la couronne
Diamètre primitif de la couronne
Dans une première approximation, compte tenu de la faible épaisseur de la courroie, nous allons considérer que le diamètre primitif est identique au diamètre intérieur du roulement Lazy Susan.
Diamètre primitif = 254 mm
Calcul du module de la couronne
La couronne utilisée est de type GT2 donc ayant un pas de 2mm. D’après la théorie des engrenages, le module est le résultat du quotient du pas, exprimé en millimètre, par le nombre π.
Module = 2 / π Module = 0,64
Calcul du nombre de dents
D’après la théorie des engrenages, la valeur du diamètre primitif est le résultat de la multiplication du module par le nombre de dents. N : Nombre de dents M : Module D : Diamètre primitif si D = M * N donc N = D / M
Nombre de dents = D / M Nombre de dents = 300 / 0,64 Nombre de dents = 469 Le nombre de dents sera arrondi à 470
Calcul du rapport de réduction
D’après la théorie des engrenages, le rapport des vitesses et égale au rapport inverse des nombres de dents. R : Rapport de réduction NP : Nombre de dents du pignon (poulie) NR : Nombre de dents de la roue (Couronne) VR : Vitesse de la Roue VP : Vitesse du pignon
Rapport de réduction = NP / NR Rapport de réduction = 20 / 470 Rapport de réduction = 0,042
Motorisation
Le dimensionnement de l’engrenage de transmission de la plateforme rotative permet de définir précisément le rapport nécessaire entre le moteur d’entraînement et la rotation du plateau.
Définition des composants mécaniques
Le choix du moteur d’entraînement du système de transmission de la rotation s’est porté sur un micro-motoréducteur à couple élevé, présentant un rapport de réduction de 1:1000. Ce type de motorisation offre un compromis adapté entre compacité, couple disponible et facilité d’intégration, en cohérence avec les contraintes mécaniques et spatiales imposées par l’échelle 1/12.
Ce motoréducteur est décliné en plusieurs versions de vitesse de rotation nominale, permettant d’ajuster précisément la vitesse angulaire du plateau rotatif en fonction du rapport de transmission retenu. Cette modularité facilite la validation de la faisabilité du système et garantit une rotation lente, maîtrisée et compatible avec l’objectif pédagogique du diorama.
La vitesse de rotation du moteur est celle du pignon dans la transmission par engrenage. Le calcul montre que la vitesse du moteur doit donc être environ 24 fois plus grand que la vitesse souhaitée de la plateforme.
R = VR / VP VP = VR * (1 / R) Vitesse Pignon = Vitesse Roue * (1/0,042) Vitesse Pignon = Vitesse Roue * 23,8
Définition de la vitesse de rotation nominale du moteur
Pour une vitesse cible de rotation de la plateforme fixée à 1 tr/min, et compte tenu d’un rapport de réduction de 24, la vitesse nominale requise du moteur est de 24 tr/min. Le motoréducteur retenu étant disponible dans une version standard à 20 tr/min, la vitesse effective de rotation de la plateforme est légèrement inférieure à l’objectif initial. Dans cette configuration, un tour complet de la plateforme est réalisé en 1 minute et 12 secondes, valeur jugée compatible avec les contraintes fonctionnelles et pédagogiques du projet.
Modélisation 3D de la plateforme rotative de la Batmobile du projet BATLab112
La modélisation de la plateforme rotative de la Batmobile équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.
Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire de la plateforme rotative équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.
Cet article présente l’analyse détaillée du cahier des charges de l’atelier du diorama pédagogique de la Batcave, à l’échelle 1/12, du projet BATLab112.
La vidéo du cahier des charge de l’atelier de la Batcave est présenté un article dédiée. Cet article apporte des compléments d’informations dans la traduction de ce cahier des charges.
L’architecture verticale est imposée par un profil de grotte profonde et peu étalée horizontalement. Pour de pas occuper les niveaux supérieurs réservés aux accès quotidiens des personnes, l’implantation de l’atelier est donc située en profondeur, sous le niveau de l’entrée de la grotte.
Pour plus d’informations sur le profil de la grotte abritant la Batcave du diorama pédagogique du projet BATLab112, voir l’article suivant :
Dimensions du diorama pédagogique à l’échelle 1/12
Pour des raisons d’encombrement et de transportabilité, comme le montre la vidéo, les dimensions hors tout souhaitées de l’atelier du diorama de la Batcave correspondent à un code de 1 mètre de côté. Ces dimensions induisent une contrainte forte sur le diamètre maximum de la plateforme de transfert verticale de la Batmobile.
Cette contrainte se traduit par une restriction sur les modèles de Batmobiles acceptables par le projet BATLab112. Dans cette vidéo, le modèle utilisé est celui du film de 2016 de Zack Snyder – Batman vs Superman, Dawn of justice.
Plateforme rotative
Pour que la Batmobile puisse faire demi-tour sans manoeuvre et en temps masqué, la plateforme de stationnement doit assurer une fonction de rotation.
Translation verticale de la Batmobile
Si l’atelier est situé à un niveau inférieur de celui de l’entrée de la Batcave, un système doit donc assurer le transfert vertical de la Batmobile entre ces niveaux. Quelque soit la nature de ce système il apparaît évident qu’il doit être équipé d’une plateforme d’accueil de la Batmobile. Pour des raisons d’encombrement et d’optimisation de mouvement, cette plateforme doit être la même que celle de stationnement.
Bras robotiques
Deux types de robots possibles
La vidéo du cahier des charges présente deux configurations possibles pour l’utilisation de bras robotiques dans l’atelier de la Batcave. Soit des bras robotiques posés au sol, comme on le retrouve généralement sur les chaines de production automatiques, soit des bras robotiques suspendus de type « pick and place ».
Des bras robotiques posés au sol
La première solution, à base de robots posés, est d’une part, plus conforme avec le type de robots d’un environnement industriel automobile, et d’autre part, les performances de ces robots sont en adéquation avec le besoin de soulever des charges lourdes. Cependant, comme le montre la vidéo, la mise en oeuvre d’une telle solution, induit un nombre de contraintes vis-à-vis des autres systèmes automatiques, trop important.
Des bras robotiques suspendus
La deuxième solution à base de robots suspendus, présente moins de contraintes vis-à-vis des autres systèmes automatiques. C’est cette solution qui est retenue pour équiper l’atelier de la Batmobile.
L’article présente la conception détaillée et la réalisation du premier prototype fonctionnel du poste électrique HT/BT à l’échelle 1/12 pour le diorama pédagogique de la Batcave du projet BATLab112. Il s’inscrit dans la phase de conception détaillée visant à reproduire avec fidélité les fonctions d’un poste électrique industriel.… Lire la suite →
Cet article contient des références à des marques commerciales. Ceci n’est en aucun cas un placement de produit ou de la publicité. Ces produits sont cités au titre de la référence qu’ils représentent dans la recherche de solutions techniques dans le contexte du projet BATLab112.
Contexte et objectifs du projet BATLab112
Ce premier prototype fonctionnel du poste électrique de la Batcave du projet BATLab112, a été réalisé suite à sa conception préliminaire, essentiellement destinée à modéliser les enveloppes mécaniques des différents éléments le composant.
La conception détaillée du poste électrique de la Batcave s’inscrit dans l’objectif de réalisme poursuivi par le projet BATLab112 à des fins pédagogiques. À ce titre, les choix de conception opérés visent à reproduire avec la plus grande fidélité possible le fonctionnement de chacun des éléments constitutifs de ce poste électrique, tant sur le plan fonctionnel que didactique.
Les photographies présentées dans cet article illustrent le prototype du poste HT/BT dans son état initial, antérieur à la phase de reprise du design extérieur, engagée en vue d’améliorer le rendu visuel et la cohérence esthétique de l’ensemble.
Présentation Générale du Poste Électrique à l’Échelle 1/12
L’architecture du poste électrique du diorama de la Batcave, dans le cadre du projet BATLab112, s’inspire directement de l’organisation conventionnelle d’un poste électrique industriel réel, identifiée lors de la phase de parangonnage des systèmes existants.
L’armoire de raccordement électrique constitue l’interface entre l’alimentation fournie par le réseau — représentée, dans le cadre du diorama, par une prise 230 VAC 50 Hz — et le réseau électrique interne du diorama. Cette armoire intègre un sectionneur interne permettant d’isoler complètement le réseau du diorama, assurant ainsi une sécurité fonctionnelle et opérationnelle.
Le convertisseur de puissance, ou transformateur, est l’équipement chargé de la transformation de la tension alternative du secteur en tensions continues de basses valeurs, adaptées à l’alimentation des différents équipements du diorama. Quatre niveaux de basses tensions ont été définis en fonction des besoins spécifiques :
5 V DC : alimentation des composants électroniques tels que LED, boutons poussoirs et relais.
6 V DC : alimentation des petits moteurs du pont roulant et de la plateforme rotative.
12 V DC : alimentation des quatre moteurs du pont élévateur.
12 V DC secondaire : alimentation des équipements annexes du diorama, notamment l’éclairage.
L’armoire de commande des basses tensions est dotée d’un panneau de commande permettant de contrôler la mise en marche et l’arrêt de la distribution de ces tensions à l’ensemble du diorama. Sa conception reproduit fidèlement le fonctionnement d’un équipement industriel réel, y compris le principe de câblage basé sur des relais électromécaniques, offrant ainsi une expérience pédagogique complète et réaliste.
Conception et réalisation du convertisseur de puissance
Choix techniques et matériaux de fabrication
La structure interne de ce prototype de convertisseur de puissance est réalisée à partir de carton d’emballage de récupération, constituant une solution simple et fonctionnelle pour le support des composants. La structure externe, dédiée à la finition esthétique du convertisseur, est quant à elle conçue à partir de briques d’emballage alimentaire de jus de fruit, dont la face interne en aluminium contribue à la rigidité et à l’aspect visuel de l’ensemble.
Intégration des convertisseurs DC/DC
Ce premier prototype intègre deux convertisseurs DC/DC permettant de fournir des tensions de 5 VDC et de 6 VDC, répondant aux besoins actuels du projet. La réserve d’espace disponible au sein du boîtier autorise l’intégration ultérieure d’un convertisseur DC/DC supplémentaire, en fonction de l’évolution des exigences fonctionnelles du projet BATLab112.
Panneau basse tension : conception et fonctionnalités
Choix techniques et matériaux de fabrication
La structure interne du convertisseur de ce prototype du convertisseur de puissance est réalisé en carton. La structure externe, assurant la finition esthétique du convertisseur, est réalisée avec des briques d’emballage alimentaire (intérieur en aluminium).
Interface de commande et de signalisation
Le panneau de commande des basses tensions est conçu selon une organisation comparable à celle d’un panneau de commande industriel réel. Il est équipé de quatre boutons poussoirs permettant le pilotage des quatre niveaux de tension requis pour l’alimentation électrique des équipements industriels miniaturisés du diorama à l’échelle 1/12, à savoir le pont roulant, le pont élévateur, la plateforme tournante et les bras robotiques. Des voyants lumineux associés assurent la visualisation de l’état des commandes correspondantes, selon un fonctionnement binaire de type ON/OFF.
À l’instar des installations industrielles réelles, un bouton poussoir d’arrêt d’urgence est intégré au dispositif. Celui-ci permet l’interruption immédiate de l’alimentation électrique des quatre tensions, garantissant l’arrêt simultané de l’ensemble des équipements électriques du diorama.
Carte électronique support des boutons et voyants
La carte électronique intégrée à l’armoire de commande des basses tensions est équipée de quatre relais électromécaniques, permettant de reproduire fidèlement le fonctionnement d’un panneau de commande industriel réel. Le choix d’une commande par boutons poussoirs, fidèle à la réalité, nécessite la mise en œuvre d’un dispositif reposant sur des relais électromécaniques à double contact, assurant une fonction d’auto-maintien.
Chaque action sur un bouton poussoir alimente la bobine du relais correspondant, entraînant la fermeture d’un contact et le maintien de l’état de commande sans action continue de l’utilisateur. L’activation du bouton poussoir d’arrêt d’urgence provoque quant à elle la coupure de l’alimentation électrique des bobines de l’ensemble des relais, entraînant la désactivation simultanée de tous les dispositifs d’auto-maintien et l’arrêt immédiat des équipements commandés.
Sourcing
Schéma électrique de commande des relais avec auto-maintien
Optimisation du nombre de contact de commande
La recherche de composants, présentée dans le paragraphe précédent, met en évidence des relais dont la tension d’alimentation de la bobine est compatible avec la tension 12VDC de sortie du bloc d’alimentation de puissance, mais dont le nombre de contacts est limité à deux. Or, la mise en œuvre des fonctions d’auto-maintien, de commande de la tension de sortie et de pilotage d’une diode électroluminescente utilisée comme voyant de signalisation requiert la disponibilité de trois contacts distincts. Afin de satisfaire cette contrainte fonctionnelle, le schéma électrique proposé repose sur une architecture utilisant deux relais à deux contacts chacun, permettant d’atteindre le nombre de contacts de commande nécessaire.
Schéma électrique d’une commande à relais par auto-maintien
Les structures interne et externe de cette armoire de raccordement sont réalisées avec des briques d’emballage alimentaire de jus de fruit (intérieur en aluminium). Le module interne du sectionneur est réalisé en carton et en brique alimentaire.
Conception du sectionneur électrique
Le sectionneur est constitué de deux interrupteurs capables de supporter des tensions de 230 VAC, intégrés dans une enveloppe assurant à la fois une fonction de support mécanique et un rôle de sécurité, en empêchant l’accès direct aux contacts électriques sous tension. Le raccordement des tensions d’entrée et de sortie en 230 VAC est réalisé, dans ce prototype, à l’aide de dominos électriques. Bien que cette solution ne réponde pas pleinement aux exigences de sécurité relatives à la manipulation, elle présente l’avantage, dans le cadre du développement du prototype, de faciliter la réalisation de relevés de mesure des tensions.
Sourcing
Schéma électrique du sectionneur de l’armoire de raccordement
Principe de fonctionnement du sectionneur électrique du diorama
Le principe de fonctionnement du sectionneur repose sur l’établissement ou la rupture mécanique d’un chemin conducteur entre l’alimentation électrique et le circuit aval. Lorsque le sectionneur est en position fermée, ses contacts fixes et mobiles sont solidarisés, assurant la continuité électrique de l’ensemble des pôles et permettant l’acheminement de l’énergie vers les équipements raccordés.
En position ouverte, l’actionnement du mécanisme provoque l’écartement physique des contacts, créant une coupure visible et garantissant l’isolement électrique du circuit. Cette séparation, réalisée simultanément sur tous les pôles, empêche toute circulation de courant et autorise les opérations de maintenance en conditions de sécurité. Le sectionneur est conçu pour être manœuvré hors charge et pour maintenir de manière stable chacune de ses positions, conformément aux exigences de fiabilité et de sécurité imposées aux dispositifs d’isolement des installations électriques.
Schéma de câblage électrique du sectionneur principal du diorama
Les schémas électriques et électroniques du diorama de la Batcave, développé dans le cadre du projet BATLab112, sont réalisés à l’aide de la suite logicielle open source KiCad. Le recours à cet outil permet d’assurer une représentation rigoureuse et normalisée des schémas, en conformité avec les normes techniques en vigueur.
Si le revêtement réalisé à partir de briques d’emballage alimentaire permet d’envisager un rendu esthétique globalement satisfaisant, l’emploi de carton pour la structure interne s’est révélé inadapté. En effet, une fois l’ensemble des composants intégrés, la masse du convertisseur excède les capacités mécaniques du carton, entraînant des déformations lors des manipulations nécessaires au câblage interne. Au regard des dimensions de l’équipement, la réalisation de la structure interne en bois apparaît plus appropriée pour les versions ultérieures de ce convertisseur.
Par ailleurs, ce prototype est doté d’une grille d’aération en face avant. Néanmoins, la dissipation thermique liée à la chaleur dégagée par l’alimentation interne 230 VAC / 12 VDC devra faire l’objet d’une analyse plus approfondie, notamment lorsque celle-ci sera sollicitée pour alimenter l’ensemble des équipements électriques du diorama.
Armoire de raccordement
La réalisation des structures interne et externe à partir de briques d’emballage alimentaire ne permet pas d’assurer une rigidité suffisante de l’armoire lorsque celle-ci doit être raccordée à des câbles d’entrée et de sortie de type 3G2,5 afin d’être intégrée au diorama. Compte tenu des dimensions de l’équipement et des contraintes mécaniques associées, le recours à une impression 3D pour la fabrication de la structure interne de la prochaine version de cette armoire apparaît comme une solution plus adaptée.
Par ailleurs, la conception mécanique des charnières de la porte ne s’avère pas satisfaisante, tant du point de vue de la faisabilité technique que de la robustesse. L’intégration de dispositifs de fermeture, tels que des poignées assurant le maintien de la porte en position fermée, devra être prise en compte lors de la conception du prochain modèle de cette armoire.
Panneau Basse tension
Les observations formulées sont identiques à celles précédemment établies pour l’armoire de raccordement. En outre, la conception de la carte électronique supportant les boutons de commande et les voyants lumineux nécessite une révision approfondie, dans l’objectif d’en simplifier l’architecture, d’en améliorer la lisibilité fonctionnelle et d’en faciliter la mise en œuvre.
Voir aussi
Des articles sur l’avancement du réseau électrique du diorama
L’article présente la conception préliminaire du poste électrique HT/BT du diorama BATLab112, détaillant l’architecture, la modélisation des structures mécaniques et le dimensionnement des composants. Il décrit la conversion de la tension secteur 230 V AC en tensions continues adaptées, ainsi que l’intégration des dispositifs de raccordement, de protection et de distribution au sein du réseau électrique…
Armoire de raccordement électrique : interface secteur du réseau de la Batcave
Le poste HT/BT est l’élément amont du réseau de distribution électrique du diorama de la Batcave du projet BATLab112. Ce poste HT/BT intègre les fonctions suivantes :
Le raccordement du diorama au secteur 230V 50Hz
Le convertisseur de tension AC/DC
La commande des tensions de sorties du convertisseur
Raccordement électrique du diorama au réseau domestique 230 VAC
Module de raccordement électrique du diorama : Transposition à l’échelle 1/12 du diorama
À l’échelle réelle (1:1), le module de raccordement, implanté en amont du poste HT/BT, assure l’interface entre un réseau de distribution électrique basse tension (BT) et un réseau haute tension (HT).
À l’échelle du diorama, cette fonction est transposée au sein d’une armoire de raccordement dédiée, dont le rôle est d’assurer la connexion du réseau électrique de la Batcave au réseau électrique domestique 230 V – 50 Hz. L’entrée de cette armoire autorise un raccordement direct à une prise secteur standard, au moyen d’un câble électrique de type 3G 1,5 mm².
Architecture interne de l’armoire de raccordement du diorama
L’architecture de l’armoire de raccordement au réseau électrique domestique 230VAC repose sur un ensemble de dispositifs mécaniques et électroniques assurant à la fois le raccordement des câbles et la fonction de sectionneur.
Deux passe-câbles
Deux borniers de raccordement
Un sectionneur
Les passe-câbles
Les deux passe-câbles assurent la fixation mécanique et la protection des câbles, tant à l’entrée, en provenance de la prise secteur, qu’à la sortie, vers le convertisseur. Ces dispositifs permettent de maintenir les câbles en position, d’éviter toute traction ou flexion excessive et de prévenir l’usure ou les dommages mécaniques au niveau des points de passage. En garantissant un cheminement contrôlé et sécurisé des câbles, les passe-câbles contribuent à la fiabilité et à la sécurité de l’ensemble du système électrique du diorama.
Les borniers de raccordement
Les deux borniers de raccordement assurent la connexion électrique sécurisée des câbles en entrée et en sortie du système. Ces borniers constituent des points de jonction essentiels, permettant de relier de manière fiable le câble provenant de la source d’alimentation et celui dirigé vers le convertisseur ou les sous-systèmes. Outre leur rôle de connexion, ils facilitent les opérations de contrôle, de maintenance et de remplacement des câbles, tout en garantissant la continuité du circuit électrique et la sécurité des utilisateurs.
Le sectionneur
L’interrupteur-sectionneur joue un rôle essentiel dans la sécurité et la gestion de l’alimentation électrique du diorama. Il permet d’isoler complètement le système vis-à-vis du réseau électrique, interrompant le flux de courant de manière sûre et contrôlée. Cette fonction d’isolement est indispensable lors des opérations de maintenance, de modification du câblage ou en cas de défaillance électrique, afin de protéger à la fois les utilisateurs et les équipements. En outre, le sectionneur garantit que le diorama peut être mis hors tension rapidement et de manière fiable, sans risque d’arc électrique ni de dommage aux composants connectés.
Principe de fonctionnement de l’armoire de raccordement électrique
Une fois le raccordement au réseau secteur réalisé par l’intermédiaire du bornier d’entrée, le basculement de l’interrupteur-sectionneur en position fermée permet l’alimentation en énergie électrique du convertisseur de puissance du diorama.
À l’inverse, le positionnement de l’interrupteur-sectionneur en position ouverte assure l’isolement complet du diorama vis-à-vis du réseau électrique domestique. Cette armoire constitue l’unique point de raccordement au secteur, afin de garantir un niveau élevé de sécurité pour les utilisateurs et de maîtriser l’ensemble des flux énergétiques alimentant le diorama.
Modélisation 3D des composants électriques de l’armoire de raccordement
Modèle 3D du presse étoupe, passe câble, utilisé dans les 3 modules du poste HT/BT.
Modèle 3D du bloc de jonction, 230VAC, utilisé comme bornier de raccordement.
Modèle 3D de support de Led, utilisé comme passe câble du module sectionneur.
Modèle 3D des interrupteurs 230VAC utilisés comme sectionneur général du poste HT/BT.
Le convertisseur de puissance du poste électrique du diorama
Convertisseur de puissance : Transposition à l’échelle 1/12 du diorama
A l’échelle 1:1, le transformateur est l’équipement central du poste HT/BT. Il assure la transformation de la Haute Tension alternative du réseau de distribution électrique régional, en Basse Tension alternative 230V 50Hz.
A l’échelle du diorama, le transformateur est remplacé par un module – convertisseur de puissance -, qui assure la conversion de la tension secteur alternative 230V 50Hz en basses tensions continues compatibles avec les composants électroniques et actionneurs du projet ; électronique, moteurs…
Architecture du convertisseur de puissance
L’architecture du convertisseur de puissance du diorama repose sur un ensemble de dispositifs mécaniques et électroniques assurant à la fois la conversion des niveaux de tension et la distribution sécurisée de l’énergie électrique vers les différents sous-systèmes.
Des passes câbles d’entrées et de sorties
Un convertisseur 230VAC / 12VDC
Des convertisseurs DC/DC
Une carte électronique à base de relais électromagnétiques
Une infrastructure mécanique
Les passe-câbles d’entrée
Les câbles d’entrée du convertisseur sont maintenus mécaniquement par trois passe-câbles distincts. Ceux-ci concernent le câble d’alimentation secteur en 230VAC provenant de l’armoire de raccordement, le câble de sortie en 12VDC à destination du tableau basse tension, ainsi que le câble de commande issu de ce même tableau. Ces éléments garantissent la tenue mécanique, la protection et le cheminement contrôlé des liaisons électriques.
Les passe-câbles de sortie
En sortie, quatre passe-câbles assurent le maintien mécanique et l’acheminement des câbles correspondant aux différentes tensions continues distribuées, notamment les tensions de 5 V DC, 6 V DC et 12 V DC, destinées à l’alimentation des composants électroniques et des actionneurs du diorama.
Chaîne de conversion électrique AC/DC et DC/DC du diorama
Sur le plan fonctionnel, un convertisseur AC/DC assure la transformation de la tension secteur 230V – 50 Hz en une tension continue de 12VDC. Cette tension intermédiaire est ensuite traitée par des convertisseurs DC/DC, dont le rôle est d’abaisser et de réguler la tension afin de fournir des niveaux adaptés, tels que 5VDC et 6VDC, compatibles avec les exigences électriques des sous-systèmes du diorama.
Carte électronique de commutation à base de relais électromagnétiques
Enfin, une carte électronique dédiée, intégrant des relais de puissance, assure la commutation et la distribution contrôlée des différentes tensions continues de sortie, contribuant à la gestion fonctionnelle et à la sécurisation de l’alimentation électrique globale du diorama.
Principe de fonctionnement du convertisseur de puissance
Lorsque l’interrupteur sectionneur de l’armoire de raccordement est basculé en position haute, le convertisseur 230VAC/12VDC du convertisseur de puissance, est alors alimenté en énergie électrique. Il fournit une tension de 12V continue en sortie. Cette tension alimente alors le panneau basse tension pour contrôler l’alimentation électrique des convertisseurs DC/DC.
Lorsque le convertisseur 230VAC/12VDC est sous tension, et que le bouton d’arrêt d’urgence du panneau basse tension est relâché, un appui sur un des boutons poussoirs du panneau de commande, déclenche la commande d’un relais. Ce relais commute la tension du convertisseur DC/DC correspondant, en sortie du convertisseur de puissance.
Modélisation 3D des composants électriques du convertisseur de puissance
Modèle 3D de l’alimentation utilisée comme convertisseur 230VAC/12VDC.
Modèle 3D des convertisseurs de tensions 12VDC/6VDC et 12VDC/5VDC.
Modèle 3D des borniers utilisés sur la carte des relais de.commutation des tensions de sortie.
Modèle 3D des relais utilisés pour commuter les tensions de sorties du convertisseur.
L’armoire de commande des basses tensions du diorama
Armoire de commande des basses tensions : Transposition à l’échelle 1/12
A l’échelle 1:1, le tableau BT permet de répartir l’énergie électrique sur les différents départs issus du poste de transformation. A l’échelle du diorama, cette armoire centralise les commandes des tensions continues en sortie du convertisseur.
Architecture de l’armoire de commande des basses tensions
L’architecture de l’armoire de commande des basses tensions du diorama repose sur un ensemble de dispositifs mécaniques et électroniques assurant à la fois le raccordement des câbles de distribution des basses tensions et la commutation de ces tensions vers les différents sous-systèmes.
Des passe-câbles d’entrées et de sorties
Un Bernier de raccordement des câbles
Une carte électronique à base de relais électromagnétiques
Une carte électronique des commandes manuelles
Une structure matérielle
Les passe-câbles d’entrée et de sortie
Les deux passe-câbles assurent le maintien mécanique du câble en entrée (depuis la sortie du convertisseur 230VAC/12VDC) et en sortie (vers la carte électronique des relais).
Le Bornier de raccordement
Le bornier de raccordement assure la connexion électriques des câbles.
La carte électronique des commandes manuelles
La carte électronique – PCB des commandes -, centralise tous les circuits de commande des tensions de sortie du convertisseur de puissance.
La carte électronique des relais de commutation des basses tensions
La carte électronique – PCB des relais -, assure la commutation des différentes tensions de sortie du convertisseur de puissance, sous le contrôle des commandes.
Les cartes électroniques sont réalisées en logique câblée, à partir de relais électromagnétiques, de boutons poussoirs et de voyants de visualisation réalisés à partir de LEDs.
Principe de fonctionnement de l’armoire de commande des basses tensions
Lorsque le convertisseur 230VAC / 12VDC est raccordé au réseau électrique domestique lors du basculement de l’interrupteur sectionneur de l’armoire de raccordement en position haute, il délivre en sortie une tension de 12V DC. Cette tension est alors utilisée pour alimenter en énergie électrique, une carte électronique de commande et une carte de relais qui contrôlent les tensions de sortie du convertisseur de puissance.
Modélisation 3D des composants électriques de l’armoire de commande des basses tensions
Modélisation 3D avec FreeCAD du poste électrique du diorama à l’échelle 1/12
La modélisation 3D du poste 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.
Dans le cadre de cette phase de conception préliminaire, seule la géométrie générale de la structure mécanique de la console de commande est modélisée. L’assemblage détaillé des différentes sous-parties n’est pas abordé à ce stade. L’objectif principal consiste à valider la faisabilité technique du concept retenu, ainsi que son intégration fonctionnelle et dimensionnelle à l’échelle 1/12. La définition précise des modalités d’assemblage des sous-ensembles sera réalisée ultérieurement, lors de la conception détaillée et de la fabrication du premier prototype.
GrabCAD
Les fichiers des modèles 3D utilisés lors de la conception préliminaire du poste HT/BT équipant la Batcave du projet BATLab112 sont téléchargés à partir de la plateforme GrabCAD.
La phase d’élaboration du cahier des charges constitue une étape structurante dans tout projet d’ingénierie, en ce qu’elle formalise, de manière rigoureuse et explicite, l’ensemble des besoins, contraintes et exigences auxquels la solution envisagée devra répondre. Dans le cadre du projet BATLab112, cette phase s’inscrit dans la continuité d’un travail préalable d’analyse et de qualification…
La phase d’élaboration du cahier des charges constitue une étape structurante dans tout projet d’ingénierie, en ce qu’elle formalise, de manière rigoureuse et explicite, l’ensemble des besoins, contraintes et exigences auxquels la solution envisagée devra répondre. Dans le cadre du projet BATLab112, cette phase s’inscrit dans la continuité d’un travail préalable d’analyse et de qualification des besoins, mené selon une démarche méthodique et progressive, intégrant à la fois le client, les parties prenantes, les références existantes et l’environnement d’implantation du système étudié.
Les articles précédents ont permis de poser les fondements conceptuels de cette démarche. L’identification d’un client aux exigences singulières, la reconnaissance du rôle déterminant de parties prenantes clés, la validation des besoins à travers l’analyse d’artefacts mythiques existants, ainsi que la prise en compte d’un environnement à forte valeur symbolique et fonctionnelle, ont contribué à construire une vision globale et cohérente du projet. Cette phase d’expression des besoins a ainsi permis de dépasser une approche purement descriptive pour s’inscrire dans une logique systémique, intégrant les dimensions fonctionnelles, techniques, organisationnelles et environnementales.
Le présent article a pour objectif de présenter le cahier des charges du projet BATLab112, document de référence destiné à traduire cette analyse amont en exigences formalisées et vérifiables. Il vise à établir un cadre commun de compréhension entre les différents acteurs du projet, à structurer les choix de conception à venir et à garantir la cohérence entre les objectifs initiaux et les solutions techniques développées. À ce titre, le cahier des charges constitue non seulement un outil de pilotage du projet, mais également un support pédagogique illustrant l’application concrète des principes de la gestion de projet à un système complexe, inscrit dans un univers narratif à forte identité.
Une animation tridimensionnelle réalisée avec FreeCAD
Au-delà de sa fonction normative, le cahier des charges du projet BATLab112 a été conçu comme un outil de communication et de médiation technique, destiné à faciliter l’appropriation des exigences du projet par l’ensemble des parties prenantes. Dans cette optique, la formalisation des besoins et des contraintes ne se limite pas à une description textuelle ou tabulaire classique, mais s’inscrit dans une démarche pédagogique visant à rendre explicites les interactions entre les fonctions attendues, les choix de conception et leur traduction spatiale.
Afin de répondre à cet objectif, le cahier des charges est présenté sous la forme d’une animation tridimensionnelle développée à l’aide du logiciel de conception assistée par ordinateur FreeCAD. Ce support dynamique permet de visualiser progressivement les éléments constitutifs du système, de mettre en évidence les relations fonctionnelles entre les sous-ensembles et d’illustrer l’évolution du projet au fil de ses phases de conception. L’animation constitue ainsi un prolongement naturel de la démarche d’analyse des besoins, en traduisant des exigences abstraites en représentations concrètes et intelligibles.
Cette approche innovante confère au cahier des charges une double vocation. D’une part, elle renforce son rôle d’outil de pilotage, en facilitant la vérification de la conformité des solutions proposées aux besoins identifiés. D’autre part, elle en fait un support pédagogique à part entière, illustrant l’apport des outils de modélisation numérique dans la structuration, la communication et la compréhension d’un projet complexe. La section suivante est consacrée à la présentation de cette animation et à l’analyse de sa contribution à la formalisation et à la diffusion du cahier des charges du projet BATLab112.
L’animation du cahier des charges du projet BATLab112
Présentation générale
Cette vidéo associée au cahier des charges présente les fonctions principales de l’atelier de maintenance dédié à la Batmobile. Elle met en évidence les exigences fonctionnelles liées aux déplacements du véhicule au sein de l’atelier, qu’il s’agisse de déplacements autonomes — tels que l’entrée et la sortie de la Batmobile — ou de déplacements assistés, notamment les manœuvres de demi-tour et l’accès au niveau inférieur de l’infrastructure.
Le cahier des charges souligne également l’intégration de bras robotiques, destinés à assurer les opérations de maintenance et d’intervention technique sur la Batmobile. Ces dispositifs constituent des éléments structurants du système étudié et participent à la définition des fonctions de service attendues de l’atelier.
En revanche, l’ensemble des équipements nécessaires à la mise en œuvre détaillée de la plateforme rotative et des bras robotiques n’est pas exhaustivement présenté à ce stade. Leur définition précise et leur dimensionnement feront l’objet d’analyses et de développements ultérieurs dans la suite de l’étude.
Voir aussi
Des articles sur la définition des besoins du projet BATLab112
Le diorama pédagogique offre une représentation réaliste et immersive de systèmes complexes. Plus détaillé qu’une maquette didactique, il stimule la curiosité, facilite la compréhension par l’observation concrète et permet l’expérimentation sécurisée, constituant ainsi un support d’apprentissage particulièrement efficace.… Lire la suite →
Le terme diorama, signifiant littéralement « voir à travers », naît en 1822 sous la plume de Louis Daguerre, dont le dispositif reposait sur des jeux de transparence et de lumière permettant de métamorphoser une scène peinte selon l’angle d’observation ou l’intensité lumineuse. Rapidement, le mot s’est détaché de son acception strictement illusionniste pour désigner plus largement toute reconstitution en volume d’un environnement réel ou imaginaire. Cette évolution conceptuelle est inséparable de l’apparition du panorama, notamment sous l’impulsion de Hendrik Willem Mesdag en 1880, qui a introduit l’idée d’une immersion totale du spectateur dans une scène enveloppante combinant peinture monumentale et éléments tridimensionnels.
Ainsi, le diorama se situe au croisement de plusieurs héritages : l’illusionnisme du XIXᵉ siècle, la mise en scène muséographique, la représentation miniature, les univers fictionnels, et plus récemment les applications pédagogiques et fonctionnelles. Cette pluralité en fait un objet hybride, à la fois artistique, scientifique, didactique et expérimental.
Le diorama de L.Daguerre, était une expérience théâtrale présentait dans une salle où d’immenses scènes peintes à la main, dont certaines pouvaient atteindre 7m de hauteur, semblaient se modifier sous des effets controlés de lumière.
Le plus connu des panoramas de H.W.Mesdag, est une peinture sur une paroie cylindrique, de 14m de hauteur et de 40m de diamètre, représentant la ville, le port et la plage de La Haye de manière réaliste, à laquelle ont été ajouté des objets réels dans l’espace entre les spectateurs et la peinture.
Dans le champ muséal, le diorama constitue aujourd’hui un dispositif de médiation parmi les plus efficaces pour reconstituer des environnements naturels, ethnographiques ou historiques. Héritier du panorama de Mesdag, il associe décors peints, sculptures, éléments de collection, modélisations tridimensionnelles et scénographies lumineuses pour créer une continuité visuelle et spatiale entre l’objet et son contexte interprété.
Ces installations, souvent grandeur nature, permettent de recréer des milieux disparus, des scènes d’observation inaccessibles ou des situations historiques figées dans un instant précis. La force du diorama muséal tient à sa capacité à négocier simultanément la fidélité scientifique, l’efficacité narrative et l’impact esthétique. Il propose un accès direct à des réalités physiquement impossibles à reconstituer dans leur intégralité, tout en favorisant l’appropriation des savoirs par l’expérience immersive.
En dehors des institutions, les pratiques amateurs et artistiques du diorama ont prospéré à travers les réseaux sociaux. Sous l’étiquette #diorama, des créateurs mettent en scène figurines, maquettes et photographies hyperréalistes dans des décors miniatures. Cette pratique, bien que détachée des ambitions scientifiques, mobilise des compétences avancées en modélisation, éclairage, composition visuelle et reconstitution de détails.
Elle révèle également une transformation contemporaine du diorama : d’objet d’exposition, il devient un support narratif modulable, circulant rapidement dans les espaces numériques et donnant lieu à une culture visuelle riche, partagée et constamment réinventée.
Un monde miniature hyper réaliste
+ d’infos sur ce tableau …
Ce tableau présente des photos du Musée de la miniature et du cinéma à Lyon dans lequel une collection permanente est consacrée à l’art de la miniature et notamment les oeuvres Dan Ohlmann. Source : https://www.museeminiatureetcinema.fr
Quelle que soit sa finalité — artistique, scientifique ou pédagogique — le diorama repose sur un principe fondamental : offrir une vision condensée, intelligible et palpable d’un environnement complexe. En miniaturisant la réalité tout en en conservant l’essence, il permet une relecture systémique où la densité des détails contribue à structurer la compréhension.
Cette condensation visuelle permet non seulement de voir, mais aussi de comprendre : les relations spatiales, les interactions entre éléments, les fonctions, les circulations et les dynamiques contextuelles deviennent perceptibles d’un seul regard. Le diorama constitue ainsi un outil cognitif qui transforme l’observation en analyse.
Maquettes et pédagogie : clarifier, expérimenter, comprendre
Maquette et représentation technique
La maquette, entendue comme la reproduction partielle ou complète d’un objet ou d’un système, occupe une place essentielle dans les domaines de la conception technique. Elle constitue un outil d’expérimentation préliminaire permettant de tester des hypothèses, d’explorer des configurations matérielles, de représenter des mécanismes difficiles à visualiser et d’anticiper des comportements physiques avant la réalisation finale.
Dans un contexte non industriel, la maquette relève également de la culture populaire : assemblée comme un loisir, elle est appréciée pour sa valeur esthétique, mémorielle ou imaginative. Dans les deux cas, elle implique une réduction maîtrisée de la réalité en vue de la rendre étudiable, manipulable ou interprétable.
Une maquette peut également désigner un objet, qu’il soit physique ou numérique, conçu pour offrir une représentation réduite et fidèle d’un élément réel. Utilisée à des fins informatives, pédagogiques ou démonstratives, elle permet d’illustrer de manière concrète des concepts, des structures ou des environnements complexes. Les maquettes architecturales en sont un exemple emblématique : elles matérialisent, à une échelle réduite, les volumes, proportions et organisations spatiales d’un projet, facilitant ainsi la compréhension et l’analyse de celui-ci par différents publics, qu’il s’agisse de professionnels, d’étudiants ou de visiteurs.
La maquette didactique : un support de compréhension
La maquette didactique ou pédagogique répond à un objectif spécifique : rendre accessibles des systèmes ou phénomènes abstraits. Elle procède par simplification volontaire et sélection des éléments essentiels pour favoriser une compréhension progressive.
Ce support est particulièrement pertinent dans l’étude de l’électricité, de l’électronique, de l’automatisme ou de la robotique. La manipulation directe, l’observation des interactions et la possibilité de démonter ou de recomposer le modèle facilitent la formation des apprenants et stimulent leur capacité à analyser et formuler des hypothèses.
Des exemples de maquettes didactiques
Une pédagogie sécurisée et active
L’un des apports majeurs de la maquette pédagogique réside dans la sécurité : elle permet d’exposer les apprenants à des systèmes potentiellement dangereux sans risque réel. Elle autorise également la simulation de dysfonctionnements, l’exploration de scénarios inhabituels ou l’expérimentation de solutions créatives.
Cette pédagogie active, fondée sur l’essai, l’erreur et l’observation, est particulièrement adaptée aux sciences et techniques, où la compréhension passe souvent par la confrontation directe à des phénomènes concrets.
De plus, une maquette didactique est particulièrement utile pour appréhender des processus tels que ceux de l’électricité, de l’électronique ou de la robotique dans un contexte sécurisé, sans risque pour les apprenants, ni pour les systèmes étudiés. La maquette pédagogique permet ainsi de simuler des scénarios, de reproduire des dysfonctionnements ou d’expérimenter des solutions, dans un environnement contrôlé.
Les dioramas pédagogiques et fonctionnels : vers une immersion technique
Les dioramas pédagogiques et fonctionnels se distinguent des maquettes didactiques par leur double ambition : reconstituer le contexte matériel complet et intégrer des fonctionnalités opérationnelles réelles.
Ils mobilisent à la fois l’esthétique immersive du diorama traditionnel et la rigueur technique de la maquette fonctionnelle. Les systèmes miniaturisés qu’ils contiennent — circuits électriques, cartes électroniques, capteurs, réseaux câblés, interfaces homme–machine, microcontrôleurs — permettent d’expérimenter, de mesurer et d’analyser des comportements en conditions proches de la réalité.
Ces dispositifs présentent trois caractéristiques structurantes :
Une immersion contextualisée
Le décor n’est pas un simple fond visuel : il restitue l’environnement dans lequel les technologies opèrent. L’apprenant comprend ainsi non seulement le fonctionnement interne d’un système, mais aussi la manière dont il s’inscrit dans un espace architectural, technique ou industriel.
Une pédagogie inductive
Contrairement à la maquette pédagogique, le diorama ne simplifie pas : il expose. L’apprenant doit identifier les éléments pertinents, les relier entre eux, reconnaître des configurations fonctionnelles, déduire des relations causales et interpréter des signaux.
Cette démarche s’apparente à celle de l’analyse de systèmes réels.
Une fonctionnalité opératoire
Le diorama fonctionnel ne se contente pas de représenter : il fonctionne. Par ses mécanismes miniaturisés, il permet la simulation de défauts, l’expérimentation de scénarios, l’observation d’états dynamiques et l’analyse des interactions internes.
Diorama et maquette : complémentarités pédagogiques
Bien que proches, diorama et maquette ne remplissent pas les mêmes fonctions.
La maquette didactique simplifie pour faire comprendre.
Le diorama pédagogique complexifie pour apprendre à analyser.
Cette distinction n’est pas contradictoire : elle est complémentaire. En formation, la maquette introduit les principes fondamentaux ; le diorama permet d’en analyser l’application, les interactions et les limites dans un contexte réaliste. La transition de la maquette vers le diorama correspond ainsi à un passage du concept vers le système.
Le diorama du projet BATLab112 : un outil d’apprentissage intégré
Le diorama du projet BATLab112 constitue une illustration exemplaire de ce que peuvent offrir les dioramas pédagogiques et fonctionnels lorsqu’ils atteignent un haut degré de réalisation. Conçu comme une réinterprétation hyperréaliste de la Batcave à l’échelle 1/12, il intègre de véritables équipements électriques, électroniques et informatiques miniaturisés, agencés de manière cohérente dans une scénographie particulièrement soignée.
Il en résulte un dispositif pédagogique d’une grande richesse, alliant :
une immersion visuelle et narrative, qui capte l’attention et stimule l’engagement cognitif ;
une compréhension fine des systèmes industriels, rendue possible par la reproduction fidèle d’équipements réels et par leur mise en fonctionnement ;
un environnement d’expérimentation sécurisé, permettant la simulation de scénarios techniques, la détection de dysfonctionnements et l’exploration de solutions ;
une approche systémique, où les apprenants analysent non seulement chaque composant, mais aussi l’ensemble des relations qui les relient.
Le projet BATLab112 démontre que le diorama fonctionnel ne se contente pas d’illustrer : il enseigne. Il constitue un outil d’apprentissage intégré, capable de réunir esthétique, technique et pédagogie au service d’une compréhension avancée des systèmes électriques, électroniques et numériques. Par sa conception et par ses usages, il s’impose comme un support innovant pour l’enseignement des technologies industrielles contemporaines.
Sur la chaine YouTube du projet BATLab112, vous trouverez des vidéos et des shorts de l’avancement du projet, utilisées pour illustrer les pages du site batlab112.fr.
BATLab112 