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 :

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

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
}

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 :

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

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
}

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(180)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 :

Demandez aux élèves de télécharger le code final sur leur Arduino.
Placez un objet à moins de 5 cm du capteur à ultrasons.
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 ?