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Phase 2 - Utilisation des composants et programmation de la poubelle connectée

Phase 2 - Utilisation des composants et programmation de la poubelle connectée :

Objectifs pédagogiques :

  • Apprendre à utiliser le capteur à ultrasons (HC-SR04) pour mesurer des distances.
  • Apprendre à contrôler le servomoteur en fonction des signaux PWM.
  • Assembler les deux composants pour que le servomoteur se déplace lorsque la distance mesurée est inférieure à 5 cm.
  • Comprendre l'interaction entre les capteurs et les actionneurs dans un projet Arduino.

Matériel nécessaire :

  • 1 x Arduino Nano
  • 1 x Shield pour Arduino Nano ou une breadboard
  • 1 x Capteur à ultrasons HC-SR04
  • 1 x Servomoteur SG90
  • Fils de connexion
  • 1 x Câble USB pour programmer l’Arduino
  • 1 x Ordinateur avec l’IDE Arduino installé

1. Utilisation du capteur à ultrasons HC-SR04 

Objectif :

Les élèves vont apprendre à écrire un programme qui utilise le capteur à ultrasons pour mesurer la distance.

Instructions :

  1. Câblage :

    • Suivez le câblage décrit dans la première séance :
      • VCC → 5V de l’Arduino
      • GND → GND de l’Arduino
      • TRIG → D9 de l’Arduino
      • ECHO → D10 de l’Arduino

  2. Écriture du code : Demandez aux élèves d'écrire ou de copier le code suivant dans l’IDE Arduino :

    // Déclaration des pins du capteur à ultrasons
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Initialiser la communication série
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // Définir le trigPin comme une sortie
  pinMode(echoPin, INPUT);  // Définir l'echoPin comme une entrée
}

void loop() {
  // Envoi d'un signal
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // Lecture de la durée du signal de retour
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  int distance = duration * 0.034 / 2; // Calcul de la distance

  // Afficher la distance dans le moniteur série
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
  
  delay(500); // Attendre un peu avant la prochaine mesure
}

  3. Tester le code :

    • Demandez aux élèves de télécharger le code sur leur Arduino.
    • Ouvrir le moniteur série (dans l'IDE Arduino) pour voir les distances mesurées.

2. Utilisation du servomoteur SG90 

Objectif :

Les élèves vont apprendre à contrôler le servomoteur en utilisant des signaux PWM.

Instructions :

  1. Câblage :

    • Câblez le servomoteur selon le schéma précédent :
      • Rouge (VCC) → 5V de l’Arduino
      • Noir (GND) → GND de l’Arduino
      • Jaune (Signal) → D6 de l’Arduino

  2. Écriture du code : Demandez aux élèves d'écrire ou de copier le code suivant dans l’IDE Arduino :

    #include <Servo.h> // Inclure la bibliothèque Servo

Servo myServo; // Créer un objet Servo

void setup() {
  myServo.attach(6); // Attacher le servomoteur à la pin D6
  myServo.write(0); // Position initiale à 0 degrés
}

void loop() {
  // Faire tourner le servomoteur à 90 degrés
  myServo.write(90); 
  delay(1000); // Attendre 1 seconde
  myServo.write(0); // Retourner à 0 degrés
  delay(1000); // Attendre 1 seconde
}

  3. Tester le code :

    • Demandez aux élèves de télécharger le code sur leur Arduino.
    • Observez le mouvement du servomoteur, qui devrait osciller entre 0 et 90 degrés.

3. Assemblage du capteur à ultrasons et du servomoteur 

Objectif :

Les élèves vont assembler les deux composants pour que le servomoteur se déplace lorsque la distance mesurée est inférieure à 5 cm.

Câblage :

Utiliser les connexions précédemment définies. Les deux composants doivent être câblés en parallèle à l'Arduino. Voici un résumé :

  • Capteur à ultrasons :
    • VCC → 5V de l’Arduino
    • GND → GND de l’Arduino
    • TRIG → D9 de l’Arduino
    • ECHO → D10 de l’Arduino
  • Servomoteur :
    • VCC (fil rouge) → 5V de l’Arduino
    • GND (fil noir) → GND de l’Arduino
    • Signal (fil jaune) → D6 de l’Arduino

Écriture du code final :

Demandez aux élèves d'écrire ou de copier le code suivant, qui intègre le capteur et le servomoteur :

#include <Servo.h> // Inclure la bibliothèque Servo

// Déclaration des pins
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
Servo myServo;

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Initialiser la communication série
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // Définir le trigPin comme sortie
  pinMode(echoPin, INPUT);  // Définir l'echoPin comme entrée
  myServo.attach(6); // Attacher le servomoteur à la pin D6
  myServo.write(0); // Position initiale à 0 degrés
}

void loop() {
  // Envoyer un signal
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // Lire la durée du signal de retour
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  int distance = duration * 0.034 / 2; // Calculer la distance

  // Afficher la distance dans le moniteur série
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  // Si la distance est inférieure à 5 cm, déplacer le servomoteur
  if (distance < 5) {
    myServo.write(140); // Positionner le servomoteur à 180 degrés
    delay(1000); // Attendre 1 seconde
    myServo.write(0); // Retourner à 0 degrés
  }

  delay(500); // Attendre un peu avant la prochaine mesure
}

4. Tester le projet 

Instructions :

  1. Demandez aux élèves de télécharger le code final sur leur Arduino.
  2. Placez un objet à moins de 5 cm du capteur à ultrasons.
  3. Observez le servomoteur se déplacer à 180 degrés pendant 1 seconde, puis revenir à sa position initiale.

5. Conclusion et discussion 

Synthèse :

  • Les élèves ont appris à utiliser le capteur à ultrasons pour mesurer des distances.
  • Ils ont contrôlé un servomoteur en fonction des signaux PWM.
  • Ils ont assemblé les deux composants pour créer un projet fonctionnel où le servomoteur se déplace en réponse à la détection d’un objet à moins de 5 cm.

Questions de réflexion :

  • Comment pourrait-on améliorer ce projet ? (ex. : ajouter une LED qui s'allume lorsque l'objet est détecté)
  • Quelles autres applications pourraient utiliser un capteur à ultrasons et un servomoteur ensemble ?

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