IMA4 2016/2017 P37

Cahier des charges

Présentation générale du projet

L’objectif de ce projet est de fabriquer une gamelle pour animaux connectée. Pour ce faire, trois grands axes sont à dégager : une partie informatique, électronique et mécanique.

Partie mécanique

Structure du système

• Le réservoir. Deux systèmes peuvent être réalisés :
  • Un système de trappes pour le distributeur : deux trappes l’une en dessous de l’autre.
  • Un système de vis sans fin qui permettrait d’alimenter la gamelle.

• La gamelle. Deux méthodes sont possibles :
  • Mesure du poids en prenant une balance déjà existante et en récupérant et en traitant les sorties.
  • Passer par un système d’estimation de volumes. Dans la gamelle, il y aurait des capteurs permettant de connaître la quantité en volume présente dans la gamelle.

Globalement, ces systèmes sont susceptibles de changer suivant l'état de l'art qui sera réalisé par la suite.

Partie électronique

• Alimentation. Deux systèmes sont envisagés pour l’alimentation : Un système nomade avec une batterie pour permettre d’avoir une gamelle déplaçable ou un système fixe alimenté par le secteur ou en usb.
  • Batterie : Nous avons besoin d’une batterie qui peut garder l’énergie suffisamment longtemps pour éviter de devoir recharger la gamelle trop souvent. Une durée de vie d’une semaine est envisagée au minimum.
  • Secteur

• Interface Homme/machine
  • Capteurs
    • Des LEDs couplées à un phototransistor pourraient permettre de connaître la présence ou l’absence de croquettes dans la gamelle.
    • Ultrason pour connaître la présence ou non de l'animal devant la gamelle
    • Autres.
  • Indicateurs : Des indicateurs peuvent être implantés sur le système physique : des LEDS indicatrices de l’état de batterie (si l'alimentation nomade est privilégiée) ou de l’état du réservoir (plein ou vide) sont envisagés.

Partie informatique

• Unité de contrôle
  • Utilisation d’un arduino avec un module wifi dans le but de réaliser une communication externe via une application mobile Androïd par exemple.
  • Utilisation d’un raspberry avec création d’un serveur Apache pour permettre de communiquer avec l’utilisateur.
  • Utilisation d'un module communiquant autre que les deux cités précédemment.
• En bonus :
  • Création d’un système de contrôle à distance en mettant en place une caméra afin que l’utilisateur puisse avoir des images à distance, ou simplement une caméra série afin d'obtenir des images de contrôle. Ce système n’aura pas besoin d’être temps réel. Il pourra être implémenté grâce au serveur apache de la raspberry, si l’utilisation de celle-ci est retenue.
  • Des actionneurs pour permettre à l’utilisateur interagir avec son chat à distance (Buzzer, laser, son, …).

Choix techniques : matériel et logiciel

Tout d'abord, nous avons réalisé l'état de l'art des gamelles connectées déjà réalisées et commercialisées. Voici le lien PDF permettant d’accéder à ce fichier.

Fichier:Etat de l art.pdf

Finalement, nos choix techniques sont les suivants :

• Matériel
  • Mécanique
    • Un système d’hélice contrôlée par un moteur permettant de déverser des croquettes en quantités connues. (Un schéma du système sera réalisé rapidement).
  • Électronique
    • Un adaptateur capable de générer une tension de 5V à partir du réseau.
    • Des LEDs infrarouges couplées à des photodiodes afin de contrôler l'état de la gamelle et du réservoir.
    • Un servomoteur 360° afin de faire tourner le système d'hélice et permettant ainsi de déverser une dose de croquettes dans la gamelle.
    • Des LEDs permettant de visualiser l'état du système (alimentation du circuit, réservoir vide,...) et les résistances qui vont de pair.
    • Un capteur Ultrason afin de pouvoir vérifier la présence ou non d'un animal devant la gamelle.
  • Informatique
    • Un arduino Méga car l'arduino Uno sera limité lorsque nous communiquerons entre le module wifi et l'application mobile.
    • Un module Wifi ESP8266.
    • Une carte shield SD afin de stocker toutes les variables de l'utilisateur et de son chat.
    • Un module horloge temps réel (RTC) afin de pouvoir programmer en fonction de l'heure qu'il est si le choix de l'utilisateur porte sur le réapprovisionnement de la gamelle de cette manière là.

En solution de secours :

• Un rapsberry
• Une balance à modifier manuellement

• Logiciel
  • Solidworks afin de pouvoir concevoir les différentes parties du système mécanique.
  • Les logiciels de programmation (Sublime, vim, emacs, gcc...)

• Autres
  • Utilisation des machines mises à disposition des étudiants au Fablab : découpeuse laser et imprimante 3D pour la conception de prototypes.

Calendrier prévisionnel

Liste des tâches à effectuer

• Étude et réalisation d'un système à base de LEDs infrarouges et de photodiodes afin de pouvoir estimer si la gamelle est vide ou pleine. De même pour le réservoir.
  • Circuit d'émission : LED Infrarouge
  • Circuit de réception : Photodiode
  • Étude des emplacements stratégiques dans la gamelle et le réservoir
• Réalisation d'un prototype de gamelle
  • Conception 3D de l'hélice sur laquelle le servomoteur va venir se greffer
  • Conception 3D de la gamelle complète
  • Découpage/impression de prototypes
• Étude de l'ESP8266
• Tests d'écriture et de lecture sur la carte SD depuis l'arduino
• Étude du module d'horloge temps réel (RTC)
• Contrôle des différents capteurs en incluant le servomoteur
• Création de l'application mobile
• Mise en relation des différentes parties informatiques du système

Feuille d'heures

Tâche	Prélude	Heures S1	Heures S2	Heures S3	Heures S4	Heures S5	Heures S6	Heures S7	Heures S8	Heures S9	Heures S10	Total
Définition cahier des charges	2H
Réalisation de l'état de l'art		5H
Échange quant aux technologies et au système mécanique à choisir		1H30
Établissement de la liste et de la répartition des tâches		1H
Recherches quant aux échelles de dosage (Quelles quantités de nourriture consomment les chats en fonction de leur poids ?)		1H
Établissement de la liste de matériel et établissement des besoins (meilleur rapport besoin/prix étudié)		2H