Projet interdisciplinaire de Sciences de l’Ingénieur Portrait Florentin TS1

Sommaire Phase 1 : Analyser le problème I)Rechercher et comparer des solutions pour le stockage la distribution et la transformation de l'énergie en fonction des contraintes du système    Phase 2: Imaginer , modéliser des solutions  I) Modéliser et simuler le comportement de la structure matérielle pour le stockage , la distribution la transformation d 'énergie . Expérimenter  les solutions retenues afin d ‘ identifier les caractéristiques des grandeurs physiques influentes Phase 3 :Choisir , fromaliser , réaliser une solution  I) Prototyper le dispositif de stockage , de distribution et de transformation de l'énergie , expérimenter et mesurer le comportement de la solution  Phase 4 : Evaluer des performances  I) Formalisation d'un protocole d'essai final , Essais et mesures des performances finales , Analyse des résultats et des écarts 

Intitulé du support de projet : Lunette de protection à vergence réglable Problématique : Comment régler la vergence des lunettes de protection pour s’adapter à la vision de l’utilisateur , privé de son moyen de correction ?

Mon rôle dans ce projet est de savoir comment peut-on stocker et transformer l’énergie pour alimenter les lunettes en énergie autonome ?

Les contraintes de notre projet Economique Technique Environnementale Dimensionner au plus juste l’ensemble des éléments du système afin d’optimiser le coût . Les lunettes doivent être ergonomiques pour ne pas gêner l’utilisateur dans ses manœuvres . Elles doivent avoir une autonomie de plusieurs jours . Optimiser la consommation d’énergie et dimensionner au plus juste le dispositif de stockage d’énergie . Eco concevoir l’ensemble du système .

Ce que j’ai fait durant la premier phase : Analyse du problème ? *J’ai recherché et comparer des solutions pour le stockage , la distribution ainsi que la transformation de l’énergie tout en respectant les contraintes qui m’ont été données : -Mise en place d’expériences -Simulations sur des logiciels -Calculs

Ce que j’ai fait dans la première expérience Le cristallin est modélisé par une poche en silicone transparent à l'intérieur de laquelle on injecte un volume d'eau à l'aide d'une seringue se trouvant à l'arrière. En faisant varier le volume d'eau à l'intérieur de la poche, on modifie son rayon de courbure et donc sa vergence.  On obtient ainsi une image nette sur l'écran représentant la rétine, pour différentes positions de l'objet.  Cette maquette permet également de modifier la position de la rétine, simulant ainsi les défauts de l'oeil (presbytie, hypermétropie, myopie).  On montre qu'en plaçant un verre correcteur adapté sur le support prévu à cet effet, on corrige le défaut. Anatomie de l’oeil Maquette de l’oeil

Les différents types de batteries

Pour réaliser des calculs précis j’ai donc réaliser une expérience sur le calcul du rendement

Calcul du rendement, de la résistance Dynamomètre Création sous SolidWorks

On sait que d’après les conventions le rendement d’un pignon crémaillère est de 0, 9 Ensuite grâce a la valeur de la force trouvée lors de l’expérience = 2,7 et la valeur du rendement j ai pu en déduire la vitesse du moteur N(rendement )= 𝑃𝑝𝑐 𝑃 𝑚𝑜𝑡𝑒𝑢𝑟 Soit N = 𝐹𝑜𝑟𝑐𝑒∗𝑉𝑝𝑐 𝑃 𝑚𝑜𝑡𝑒𝑢𝑟 Soit P moteur = 𝐹𝑜𝑟𝑐𝑒∗𝑉𝑝𝑐 𝑁 = 2.7∗(𝑉𝑝𝑐) 0.9 Vpc on a estimé que l’on voulait parcourir environ 5 cm en 3 secondes Soit Vpc=0,0166 m,s SOIT Omega =0,0166/0,015=1,10 rad,s

Grâce aux différentes données du constructeur du moteur on sait que l’on veut 18 tours Ω= 2𝜋 60 * N( rpm) Ω= 2𝜋 60 *18 Soit Ω=1.88 rad.s Ω= 𝑉 𝑟𝑎𝑦𝑜𝑛 Donc 1.88= 𝑉 0.005 donc v =1.88*0.005=0.009m.s soit 0.9 cm.s donc on prendra comme temps de parcours 0,9 cm par seconde . J’ai par ailleurs essayé de réaliser mon calcul avec 50 rpm mais la valeur de la vitesse en fonction du temps est trop élevée.

Calcul de l’alimentation de 3 volts d’une led rouge à la fin de course côté droit : 3 V -20 mA soit 0.02 Ampère    Led  Rouge 1,6 V 660 nm Verte 2,4 V 565 nm  Donc pour une Led rouge on a : Vf =1.6 V et 20 mA (données constructeur) Résistance R=(3-1.6)/0.2 soit R 70 Ohm Calcul de l’alimentation de 3 volts d’une led verte à la fin de course côté droit : R=(Vcc-Vf)/I R=(3-2.4)/I R=0.6/0.02=30 Ohm Donc pour alimenter les deux leds nous avons besoins de deux résistances une de 30 ohm et une de 70 Ohm

Utilisation du logiciel Matlab J’ai utilisé le logiciel Matlab qui est à la fois un logiciel de calcul et un langage de programmation haut niveau. J’ai utilisé les fonctions de ce dernier pour comparer les diverses batteries ainsi que leurs caractéristiques . Icône du logiciel

Simulation partie moteur sous Matlab

Simulation partie batterie sous Matlab

Apres réflexion et étude de chaque batterie j’ai décidé de prendre une batterie au lithium.

Apres avoir réaliser plusieurs test et réalisation des calculs j’ai pu choisir les composants dont j’avais besoins pour réaliser mon projet

 Matériels dont on a besoin pour réaliser notre projet : 2 micro switch 1 résistance de 70 ohm 1 résistance de 30 ohm 2 supports de pile 2032 1 interrupteur simple 2 pile 2032( 3 V , 200 mA) 2 leds ( 1 verte , 1 rouge) 2 supports led diamètre  mm)  Pignon 5 mm de diamètre  3 Crémailleres 

Ensuite j’ai réalisé un prototype de mon projet dont voici la vidéo :

Evaluation des performances Une fois ma maquette finale établie j’ ai pu effectuer divers tests . Pour commencer j’ai essayé de voir si le moteur fonctionnait bien c’est-à-dire que j ai mis en route le montage que j’avais réaliser auparavant (cf partie 2 pour montage ). Celui-ci fonctionne parfaitement , mais il faut veiller aux frottements qui peuvent parfois être présents. Les verres se déplacent parfaitement , il y avait quelques petits réglages à effectuer sur l’alignement des crémaillères . De plus notre prototype à été réalisé avec des verres en plexi glace . Pour voir si nos lunettes permettent de corrigé réellement la vue il aurait fallu réaliser ce montage avec des vrais verres . Cependant ces derniers étaient trop chers . Pour conclure les lunettes de protection à vergence réglable fonctionnent , mais ceci étant un prototype on ne peux pas les porter car le prototype est de taille moyenne . Pour que notre projet soit parfais il aurait fallu réaliser un prototype que l’on aurait pu porter comme une paire de lunette . Mais ceci était trop dur à réaliser et les matériaux  avait un cout plus élevés .

Ce diaporama vous a été présenté par Florentin Portrait TS1