Objectifs de Développement Durables concernés (ODD)
Bonne santé et bien-être
Eau propre et assainissement
Industrie, innovation et infrastructure
Villes et communautés durable
Lutte contre les changements climatiques
Défis Résilience des territoires ADEME (si applicable)
Mobilites et logistiques
Gestion de l'eau et des sols
Objectifs pédagogiques
Soft skills :
Ponctualité
Rigueur dans le suivi des consignes
Notions techniques :
Electronique et matériel associé
Programmation (arduino)
Modélisation 3D
Design de PCB (modèles numériques de circuits électroniques industriels) Notions environnementales :
Risques liés aux événements climatiques
Importance des alertes aux populations et aux autorités dans le domaine de la sécurité civile
Outillage
L'atelier peut se conduire avec des "kits" et capteurs ne nécessitant pas de soudure et étant faciles à transporter au dernier moment (essentiellement cartes programmables arduino, modules de communication GSM et capteurs).
Très peu d'outillage à main : uniquement des tournevis cruciformes, pistolet à colle.
Attention, pour imprimer en 3D un boîtier, disposer d'une machine et prévoir le temps nécessaire.
Le Donilab utilise des écrans vidéos autonomes qui fonctionnent en 12V et permettent aussi des opérations "hors les murs".
Dans cette formule d'atelier le jour 2 incorpore une découverte des outils de fabrication numérique, ceci est idéal dans un établissement d'enseignement, une entreprise ou un fablab disposant d'outils de découpe numérique, d'objets programmables (kits robotique) et d'au moins une imprimante 3D.
Matériaux
Attention à être très rigoureux sur la liste des capteurs et consommables électroniques car il faut avoir éxactement ce qui est nécessaire le jour J.
Attention au temps de commande des fournitures pour disposer de tout et assurer une bonne réalisation.
Tout repose ici sur la préparation de l'atelier, car le système a été conçu en amont et va totalement être revisité par brique technique pendant l'atelier.
Local/Lieu
30 m carrés avec tables et chaises pour 12-13 personnes
Configuration en salle de classe ou de réunion classique
220V et un écran ou vidéo-projecteur pour les phases pédagogiques.
Si possible pouvoir proposer une connexion internet via wifi ou par partage cellulaire afin de pouvoir utiliser Easyedea (conception numérique de PCB, de circuits électroniques).
Équipe
3 encadrants pour 10 participants.
compétences pédagogiques de l'équipe : fabrication numérique, codage arduino, électronique de base, modélisation et impression 3D, conception numérique de PCB.
Normes/Sécurité
Pas d'utilisation du fer à souder ni d'outillage à main dangereux.
Le seul point d'attention est que les personnes ne se brulent pas en touchant la buse d'une imprimante 3D :-)
Financement
Principaux postes de dépenses :
Capteurs + électronique
Le déjeuner est offert aux participants
budget pour les encadrants/intervenants qui co-animent l'atelier
Envoi de l'information et du lien du formulaire à toute la communauté via mail, facebook et réseaux sociaux.
Critère majeur de choix des participants : disponibilité sur les 2 jours, nécessaire pour suivre tout l'atelier.
Ici les organisateurs ont fait participer des personnes qui sont déjà initiées aux techniques de codage arduino et de modalisation/impression 3D car l'atelier est en temps limité et avec des objectifs élevés en terme de réalisation finale. Pas d'expertise de haut niveau, mais des personnes ayant déjà des notions dans au moins une des techniques pratiquées.
Accueil
Chaque matin le local est préparé avec le matériel et les encadrants sont là pour accueillir les participants qui doivent être présents pour commencer à 10h00.
Le premier jour commence avec un écran permettant la vidéo-projection de deux éléments en moins de 15 à 20 minutes :
Présentation du programme des deux jours avec le découpage sur les demi-journées.
Le deuxième jour le local est également ouvert pour l'accueil informel entre 9h00 et 10h00 mais on enchâine directement sur la suite de la réalisation du jour un.
Consignes
Avant l'atelier on demande aux participants qui ont un ordinateur portable de venir avec.
Sinon on en prête dans la limite du matériel disponible (2 personnes par ordinateur, cela fonctionne donc si trois des participants ont un ordinateur il faut en disposer de 2 en prêt, par exemple)
Préparation des Matériaux/Kits
Tout l'atelier repose sur ce point : Les pédagogues ne vont pas faire du co-design, mais de l"ingénierie inverse :
La totalité de la conception du dispositif est faite en amont de l'atelier, et il a été testé.
On dispose de tous les composants pour le refaire de zéro.
Les participants vont découvrir et refaire le processus de prototypage complet découpé en 4 phases techniques pour 4 demi-journées.
Pour avoir le temps de réussir la fabrication à coup-sûr et pouvoir passer du temps sur la pédagogie, il est recommandé de disposer du code source testé en amont, et du fichier numérique de PCB.
Ceci permet de le montrer, l'expliquer, mais aussi de faire fonctionner le système à coup-sûr avant la fin de l'atelier.
Pauses
Les seules pauses sont les pauses médianes du déjeuner qui ont lieu de 12h00 à 13h00.
Les journées sont closes à 16h00, mais les personnes peuvent rester en "zone informelle d'échange" ou non car le local leur reste ouvert.
Fabrication/Assemblage
Les participants vont procéder à toutes les étapes d'assemblage des modules suivant 4 techniques qui définissent le découpage pédagogique par demi-journée.
Le programme est exigeant car on va à la fois découvrir les techniques sur un cas d'application, faire le design numérique complet (code, circuit électronique, boitier modélisé en 3D), et réaliser un prototype de démonstration rapidement avec les moyens du bord :planche de prototypage (bread board), boite plastique pour faire boitier en fin d'atelier.
10h00-10h15 : Présentation du projet forgeCC et du programme des deux jours d'ateliers.
Présentation du programme des deux jours avec le découpage sur les demi-journées.
Utilisation du support écran en configuration salle de classe pour cet accueil/briefing.
10h15-12h00 : Fabrication du module un : module capteur de niveau d'eau, alerte locale et envoi de l'alerte aux autorités
Le capteur de niveau d'eau est situé à un endroit où un seuil critique est défini.
Ce module capteur se déclenche quand l'eau arrive à son niveau et envoie un signal d'alerte via SMS.
Un autre module reçoit le signal SMS et déclenche une sirène par exemple dans une caserne de pompiers pour déclencher l'alerte. Un afficheur LCD précise le lieu d'inondation pour permettre la meilleure intervention possible.
On montre physiquement tout le matériel du module 1 :
Simulation d'un gyrophare et d'une sirène par une LED et un buzzer.
Ainsi les riverains sont immédiatement alertés sur le risque d'inondations sur place quel que soit le temps de réponse des autorités qui recevront l'alerte via le module 2.
On utilise une breadboard (planche de prototypage) pour faire les liaisons avec la carte électronique arduino et un "bouclier" (carte électronique spécifique enfichable sur l'arduino) de transmission GSM pour envoyer des SMS.
On présente d'abord le cas d'usage : comment cela doit marcher dans la "vraie vie".
Puis on explique le fonctionnement prévu du prototype par l'assemblage des parties capteurs, carte électronique et bouclier de transmission GSM.
Enfin, on montre le code à l'écran et on explique son fonctionnement par rapport aux composants.
On téléverse le code et on teste son fonctionnement pour vérifier que le système se comporte comme prévu.
Pause déjeuner de 12h00 à 13h00 : repas offert, et temps libre.
On va d'abord se concentrer sur le cas d'usage : ce que doit faire le module en conditions réelles.
Il s'agit de recevoir un SMS et de :
afficher une alerte sur un écran
qualifier la source de l'alerte (d'apres un numéro de téléphone envoyant le SMS ou un code affiché)
déclencher une alerte sonore et lumineuse (ici une led et un buzzer).
Astuce : Techniquement la pédagogie est simplifiée car le module 2 est constitué des mêmes composants électroniques à l'exception de l'afficheur LCD qui est en plus.
On se concentre sur le code source de programmation de la carte arduino qui est différent :
Utilisation de librairie logicielle pour recevoir le SMS et non l'envoyer
Utilisation de librairie logicielle pour l'écran LCD ce qui n'est pas simple.
On téléverse le code source dans le prototype de module 2 réalisé avec une planche de prototypage (breadboard) et on effectue le test complet : le module 1 envoie l'alerte, déclenche sa lumière et son buzzer, et le module 2 doit également allumer et faire sonner son alerte et afficher le message qualifiant l'origine de l'alerte (où se situe le dépassement du point critique d'inondation).
Ceci motive fortement les participants et prouve le concept.
16h00 : fin de l'atelier, photo de groupe.
Les participants peuvent rester échanger pendant 30 minutes ou plus pour faire connaissance, poser leurs questions, réseauter, après la clôture de l'atelier.
10h00-12h00 : Design du PCB avec le logiciel Easyeda
Nota : Ce logiciel est en ligne et peut être utilisé via le wifi ou une connexion internet au dernier moment sur les ordinateurs des participants.
On explique le passage de la planche de prototypage (breadboard, montage physique) à un circuit électronique professionel par l'étape de conception numérique : le fichier de PCB peut ensuite être envoyé via internet à tout fabricant pour pouvoir disposer de circuits de qualité professionnelle si besoin de production en série par exemple.
Pour cela on dispose des composants assemblés la veille, d'un écran et du logiciel easyeda avec lequel on va montrer :
un design opérationnel (cf documentation de fabrication en pied de page)
toutes les opérations permettant d'en réaliser un : choix de composants, liaisons électriques entre les parties,
on effectue et on fait effectuer ces opération jusqu'à disposer d'un véritable fichier de circuit électronique que l'on peut envoyer via internet pour le recevoir sous sa forme physique finale.
Pause médiane de 12h00 à 13h00 : repas offert et temps libre.
Après-midi du jour 2
13h00-16h00 : Découverte des outils de fabrication numérique, modélisation et impression 3D des boîtiers de protection des modules 1 et 2 (détection-envoi d'alerte et réception-alerte).
13h00-13h30 : découverte des outils de fabrication numérique
Visite de l'atelier de fabrication numérique et découverte des outils de type "fablab".
Découverte des machines et outils de fabrication numérique notamment les imprimantes 3D, mais aussi découpes laser, kits robotique, projets réalisés dans le lab.
13h30-16h00 : Modélisation et impression 3D pour les boitiers de protection des modules du système
Utilisation d'un écran pour montrer comment on fait la modélisation 3D d'un boitier de protection à l'aide du logiciel sketchup. Rappel du cas pratique et des contraintes (trous, alimentation, protection des composants).
Installation de sketchup sur les ordinateurs et présentation des fonctions de base de modélisation (ajout et intégration de formes, trous..).
Essais de modélisation libres (pour prendre le logiciel en main) sous la supervision des encadrants qui répondent aux questions, pendant que le boîtier déjà modélisé et présenté à l'écran est imprimé en 3D par la machine.
Zoom sur l'impression 3D et explication de la totalité du processus : ici on passe de l'image sur l'écran à la matérialisation directe de l'objet par la machine.
Comme le boitier modélisé en 3D est conçu pour un prototype industriel avec le PCB conçu numériquement impossible à avoir le jour J, et qu'on veut tout de même disposer d'un prototype final opérationnel dans les temps, on effectue un assemblage à partir de ce qui est disponible suite aux travaux de la veille :
les modules un et deux et leurs composants sont fixés à l'aide de colle chaude (qui fixe, isole et protège) sur les planches de prototypage. Ils sont complètement fonctionnels.
Puis ces modules sont intégrés dans des tupperware ou boites plastiques qui permettent de protéger le tout et de pouvoir procéder si nécessaire à des démonstrations pour démontrer le projet.
A la fin de l'atelier :
les participants ont découvert comment prototyper un objet communiquant utile voire vital, en parcourant toutes les techniques de prototypage
on dispose d'un prototype "do it yourself" et des fichiers numériques de la version industrielle de cet objet permettant une fabrication miniaturisée et fine (boitier modélisé en 3D et PCB de circuit spécifique).
Rangement
Le rangement est effectué par l'équipe qui assure la collecte et le remisage des composants et de l'outillage.
Ici le rangement est très rapide car le matériel est très léger et que l'écran reste sur place.
