Projets Python pour Arduino

Les premières activités programmées en Python permettent de se familiariser avec l’Arduino, de comprendre le principe de fonctionnement des entrées et sorties numériques ou analogiques.

Ensuite, c’est l’exploitation des données des principaux capteurs utilisés avec un Arduino qui est abordée.

Les activités codées en Python, mais aussi leur équivalent en langage « Arduino IDE » sont réunies par thème (projets) et sont associées à un circuit spécifique :

. Projet 1 – Premiers pas : DEL & Bouton poussoir

L’objectif de l’étude de ce premier circuit est de comprendre le principe de fonctionnement des entrées et sorties numériques de l’Arduino à travers 4 activités.

– Activité 1 : Faire clignoter une DEL

Objectifs :

. L’apprentissage de l’utilisation des sorties digitales de l’Arduino

. La gestion des sorties numériques avec le protocole de communication Firmata Standard

– Activité 2 : Allumer une DEL avec un bouton-poussoir

Objectifs :

. L’apprentissage de l’utilisation des entrées digitales de l’Arduino

. La gestion des entrées numériques avec le protocole de communication Firmata Standard

– Activité 3 : Allumer ou éteindre une DEL avec un bouton-poussoir

Objectifs :

. La manipulation des variables

. La programmation des structures conditionnelles if – else

– Activité 4 : Allumer en alternance ou éteindre 3 DELs avec un bouton-poussoir

Objectifs :

. Synthèse des activités précédentes

. Mesure de durées avec la bibliothèque time

. Projet 2 – DEL RVB : Entrées et Sorties analogiques

Après avoir vu le principe de fonctionnement des entrées et des sorties numériques de l’Arduino, avec ce nouveau circuit, nous allons nous intéresser aux entrées et sorties analogiques de la platine.

– Activité 1 : Contrôler la luminosité d’une DEL avec un bouton-poussoir

Objectifs :

. L’apprentissage de l’utilisation des sorties analogiques (mode PWM) de l’Arduino

. La gestion des sorties analogiques avec le protocole de communication Firmata Standard

– Activité 2 : Clignotement d’une DEL à une allure fixée par une entrée analogique

Objectifs :

. L’apprentissage de l’utilisation des entrées analogiques de l’Arduino

. La gestion des entrées analogiques avec le protocole de communication Firmata Standard

. Utilisation d’un capteur résistif (photorésistance)

– Activité 3 : Réglage de la luminosité d’une DEL à un niveau fixé par une entrée analogique

Objectifs :

. Une autre application de la photorésistance

– Activité 4 : DEL RVB – Synthèse additive des couleurs

Objectifs :

. Synthèse des activités précédentes

. Modélisation informatique de la couleur

. Projet 3 – Ondes sonores : Produire & Exploiter

Après avoir bien travaillé, maintenant que nous maitrisons le principe des entrées et sorties de l’Arduino, nous allons nous détendre en écoutant un peu de musique…

– Activité 1 : Faire clignoter une DEL et produire un « beep » synchrone

Objectifs :

. Emettre une onde sonore avec un Arduino

. La gestion de la fonction ”Tone” avec le protocole de communication Firmata Express

– Activité 2 : Alarme sonore par détection de passage

Objectifs :

–> Mise en application des apprentissages sur les photorésistances et l’émission sonore

– Activité 3 : Emettre une onde sonore avec un bouton-poussoir

Objectifs :

–> Mise en application des apprentissages sur l’utilisation des boutons poussoirs et l’émission sonore

– Activité 4 : Jouer une mélodie avec des boutons poussoir

Objectifs :

. Synthèse des activités précédentes

. La programmation des boucles ”for”

– Activité 5 : Régler la fréquence d’une onde sonore avec deux potentiomètres

Objectifs :

–> Mise en application des apprentissages sur l’utilisation des potentiomètres et l’émission sonore

. Projet 4 – Ondes ultrasonores : Vitesse & Distances

Nous avons vu qu’il était possible, avec un Arduino, de produire des ondes sonores, caractérisées par leur fréquence. Nous allons maintenant, nous intéresser à la vitesse de propagation des ondes sonores.

– Activité 1 : Détermination de la vitesse du son dans l’air

Objectifs :

. Emettre une onde ultrasonore avec un Arduino

. La gestion des capteurs ultrasoniques avec le protocole de communication Firmata Express

– Activité 2 : Mesure de distances

Objectifs :

–> Utilisation de la vitesse de propagation des ultrasons dans l’air pour calculer une distance

– Activité 3 : Détecteur d’obstacles

Objectifs :

–> Application de l’activité ”Mesure de distance ”

. Projet 5 – Températures : Mesurer & Exploiter

Comme la vitesse de propagation des ondes sonores dans l’air dépend de la température, nous allons à présent utiliser notre Arduino pour mesurer des températures.

Les capteurs de température généralement utilisés avec un Arduino sont de deux types différents :

– les capteurs dont la tension de sortie est linéairement proportionnelle à la température (les plus courant : TMP 36 et LM 35)

– les thermistances CTN (coefficient de température négatif) qui sont des capteurs de température résistifs, dont la résistance diminue de façon non linéaire quand la température augmente.

– Activité 1 : Mesure de températures avec un capteur TMP 36 ou LM 35

Objectifs :

. Mesurer une température avec un Arduino et un capteur linéaire

. La gestion des capteurs de température avec le protocole de communication Firmata Express

– Activité 2 : Alarme sonore par dépassement de température

Objectifs :

–> Mise en application des activités sur la mesure de température et sur les ondes sonores

– Activité 3 : Thermomètre à diodes électroluminescentes

Objectifs :

–> Mise en application des activités sur la mesure de température et sur les DELs

– Activité 4 : Etalonnage d’une thermistance CTN

Objectifs :

–> Etalonner une thermistance CTN avec un Arduino et un capteur de température linéaire

– Activité 5 : Mesure de températures avec une thermistance CTN

Objectifs :

–> Mesurer une température avec un Arduino et une thermistance CTN

. Projet 6 – Pression : Mesurer & Exploiter

Dans le domaine des sciences, une autre grandeur physique fréquemment utilisée est la pression exprimée en Pascal (Pa).

Pour mesurer cette grandeur avec un Arduino, on utilisera le capteur de pression MPX4250AP dont la sensibilité est de 20 mv/kPa pour une plage de mesure allant de 20 à 250 kPa (soit, une tension de sortie du capteur entre 0,2 V et 4,8 V). Ce capteur est donc parfaitement adapté à une utilisation avec un Arduino.

– Activité 1 : Mesure d’une pression absolue avec un capteur MPX4250AP

Objectifs :

. Mesurer une pression avec un Arduino et un capteur de pression

. La gestion des capteurs de pression avec le protocole de communication Firmata standard

– Activité 2 : Indicateur de pression

Objectifs :

–> Mise en application des activités sur la mesure de pression et sur les DELs

– Activité 3 : Vérification de la loi de Boyle-Mariotte

Objectifs :

–> Mise en application de l’activité sur la mesure de pression

– Activité 4 : Principe fondamental de la statique des fluides

Objectifs :

–> Une autre application de l’activité sur la mesure de pression

. Projet 7 – Dipôles RC : Charge & Décharge

Avec un Arduino, nous avons vu qu’il était possible de mesurer une tension. Nous allons maintenant utiliser un Arduino Uno pour suivre l’évolution temporelle de la tension aux bornes d’un condensateur lors de sa charge ou sa décharge.