Fabrication de modules éducatifs pour Arduino – TraAMs 2023/2024

Par Fabrice Mourau

Afin de faciliter la manipulation des cartes Arduino en classe, il est préférable de travailler sur des bancs d’expérimentation sur lesquels on aura fixé les composants de base à tout montage : la carte Arduino UNO, un écran LCD et une breadboard.

Figure 1 : montage expérimental réalisé en classe afin de mesurer  les émanations de COV émises par différentes fournitures scolaires.

Matériel nécessaire :

L’achat de matériel peut se faire par les fournisseurs « classique » de matériel électronique pour les établissements scolaires. Hors-capteurs, le coût s’élève à 45 euros environ par banc. En passant par les fournisseurs de discount asiatiques, on peut facilement réduire le coût de revient par 2 mais il faudra trouver une astuce pour réaliser la commande en ligne (établissement qui ont une CB, FSE…).

 

Liste d’achat :

La liste de matériel ci-dessous permet de monter les bancs Modul’éduc mais ne comprend pas le prix des capteurs.

 

Matériel à acheter pour chaque banc

  • Carte Arduino UNO (13-25€)
  • Ecran LCD  (2-8,5€)
  • Breadboard Tiny (0,8-4,4€)
  • Petite boite plastique (2€)
  • Planchette Medium (0,5€)

 

Pour l’ensemble des bancs:

  • prévoir 2 packs de connecteurs Dupont (mâle-mâle et mâle-femelle) – (6-20€)
  • kit d’entretoises plastique M3 pour tout fixer sur la planche (10€)

 

Capteurs :

Le prix d’un capteur dépend de ce qu’il mesure et de sa précision. En général, plus un capteur est cher et plus il est précis mais heureusement l’expérimentation en classe ne nécessite pas toujours une grande précision, tout dépend de ce qui est mesuré.

 

Montage des bancs Modul’éduc

Ces bancs s’inspirent des modules pédagogiques pour mesurer la qualité de l’air en classe distribués par AirCarto. Ils sont constitués d’une planchette de médium au format A5 et de 6 mm d’épaisseur sur laquelle on aura fixé une carte Arduino UNO, une breadbord au format tiny, un écran lcd 16X2 caractères (avec module de communication I2C) et une petite boite hermétique trouvée en magasin discount. Les composant peuvent être collés à la colle chaude ou mieux être fixés par des entretoises plastiques au format M3.

On place les composants à la surface de la planchette et on marque au feutre l’emplacement des trous à réaliser. On perce à l’aide d’une mini-perceuse avec un forêt de 3mm, puis on fraise l’envers de chaque trou pour pouvoir insérer les têtes de vis.

Si le temps de fabrication des modules peut sembler long, il vous fera gagner énormément de temps dans la gestion et l’utilisation de vos cartes Arduino. Les boites en plastique servent à stocker le matériel et les capteurs. Le contenu de chaque boite est contrôlé par l’enseignant avant le TP et l’attribution d’un kit numéroté à un groupe identifié permet d’assurer la traçabilité du matériel prêté aux élèves.

Figure 2 : Un banc d’expérimentation Arduino Modul’éduc. les éléments sont placés suffisamment proches les uns des autres pour pouvoir facilement les relier entre-eux à l’aide de connecteurs Dupont.

 

Alimentation électrique

Les modules peuvent-être alimentés par le port USB, le connecteur rond avec un module à pile. La solution la plus simple est de connecter le montage à un port USB d’ordinateur en salle informatique. cette solution permettra aussi de programmer la carte. En salle non informatisée, des transformateurs au format « chargeur de téléphone » permettront sans problème d’alimenter les montages. L’enseignant devra cependant veiller à programmer par avance chaque carte Arduino.

Figure 3 : Différentes possibilités d’alimentation électrique du module.

Certains modules peuvent être spécialisés en préfixant sur eux des capteurs plus volumineux comme les SDS011 (mesure des particules fines en suspension dans l’air) ou en intégrant les modules de mesure des gaz directement à la boite en plastique qui servira donc d’enceinte).

Figure 4 : un capteur de dioxyde de carbone a été intégré au fond de la boite plastique du Modul’éduc pour l’utiliser comme enceinte respiratoire avec les élèves de cycle 4  qui placent des Ténébrions meuniers dans l’enceinte.

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