Voir la source de SCAO

{{Projet
|status=Prototype
|status_pub=Publié
|image=SCAO1193.JPG
|description=Un outil culinaire baptisé '''S'''ystème de '''C'''uisson '''A'''ssistée par '''O'''rdinateur '''(SCAO)'''
|license=CC-by-sa-3.0
|contributeurs=LERUSTE REGIS
|inspiration=A la recherche de la précision culinaire
|ingrédients=Matériaux pour l'impression 3D , Électronique
|machines=Imprimante3D,
|url=[http://fablabo.net/wiki/Quiet_cook Quiet cook], [http://fablabo.net/wiki/E-poign%C3%A9e e-poignée], [http://fablabo.net/wiki/E-rupteur-433 E-rupteur-433], [http://fablabo.net/wiki/Projets_tutor%C3%A9s Projets tutorés], [http://fablabo.net/mediawiki/index.php?title=E-poign%C3%A9e-433&action=edit E-poignée-433]
}}
==Objet==
===SCAO===
L'objet du [[Système de Cuisson Assistée par Ordinateur|'''SCAO''']] est l'automatisation de la surveillance de la cuisson des aliments. Le [[Système de Cuisson Assistée par Ordinateur|'''SCAO''']] est un outil qui permet de façonner la cuisson selon les exigences du concept culinaire Quiet Cook.
===Article Wikipédia===
L'objet de ce "wiki" est d'expliquer et de mettre à disposition, au fur et à mesure de leurs disponibilités, tous les fichiers et informations nécessaires à la fabrication des sous-ensembles de ce système ainsi qu'à l'évolution et au maintien de l'application logicielle.
==Généralités==
===Maîtrise de la cuisson===
En référence au téléfilm [https://fr.wikipedia.org/wiki/Chefs_%28s%C3%A9rie_t%C3%A9l%C3%A9vis%C3%A9e%29 Chefs], la maîtrise, de la [https://fr.wikipedia.org/wiki/Cuisson_des_aliments cuisson des aliments], résulte de l'habileté à coordonner le [https://fr.wikipedia.org/wiki/Geste geste], le [https://fr.wikipedia.org/wiki/Temps temps] et le [https://fr.wikipedia.org/wiki/Feu feu].

Le geste se concrétise par un mouvement de la main du cuisinier qui à l'aide :
*d'un [https://fr.wikipedia.org/wiki/Ustensile_de_cuisine ustensile de cuisine], tels que par exemple, une [https://fr.wikipedia.org/wiki/Cuill%C3%A8re#Cuisine cuillère de bois] pour remuer, un [https://fr.wikipedia.org/wiki/Fouet_%28cuisine%29 fouet] pour battre ou mélanger, un [https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cumoire écumoir] pour écumer, les aliments contenus dans le récipient de cuisson.
*d'un bouton règle l'intensité du feu.

Le temps est le temps de cuisson ou sa durée.

Le feu est la source de chaleur fournie par l'appareil de cuisson.

Par définition de la [https://fr.wikipedia.org/wiki/Thermodynamique thermodynamique], un [https://fr.wikipedia.org/wiki/Flux_thermique flux thermique] s'établit entre deux corps à des températures différentes. Ce transfert d'énergie interne est réalisé du corps le plus chaud vers le corps le plus froid. Il correspond à un [https://fr.wikipedia.org/wiki/Transfert_thermique transfert thermique] qui s'écoule par unité de temps entre les deux corps.
Ce transfert peut se réaliser au sein d'un seul corps ou par contact entre deux corps.
Dans notre cas, le mode de transfert est la [https://fr.wikipedia.org/wiki/Transfert_thermique#Conduction conduction], elle s'établit :
*par contact entre deux corps :
**le foyer rayonnant de l'appareil de cuisson et le fond du récipient de cuisson, 
**le récipient de cuisson et les aliments.
*ou au sein d'un seul corps, pour le récipient de cuisson entre :
**le fond et les parois latérales,
**les parois et le couvercle.
En résumé, le flux thermique qui s'écoule entre la périphérie de l'aliment et son cœur va provoquer, en un point donné, une élévation de la température, et donc, sa cuisson.

Un système de cuisson culinaire est constitué d'un foyer rayonnant, d'un récipient de cuisson et des aliments contenus dans le récipient.

Au sein de ce système de cuisson, les températures mesurées, en des points différents, sont différentes. Comme nous l'avons expliqué ci-dessus, ces différences de températures vont être la cause des différents flux thermiques qui s'établissent.

Pour cuire régulièrement, une température constante au cœur de l'aliment semble une solution idéale. La question est comment y parvenir ? Comment obtenir une température constante au sein d'un milieu de cuisson liquide ?

*A la température d'ébullition, '''la première solution''', la plus connue et la plus répandue, est de mettre à profit le palier d'autorégulation occasionné au point d'ébullition. C'est le cas de l'eau à 100 °C. A cette température un changement d'état s'effectue, de l'état liquide à l'état gazeux. Il s'agit de l'[https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89bullition ébullition] qui apparaît au [https://fr.wikipedia.org/wiki/Point_d%27%C3%A9bullition point d'ébullition]. Ce changement d'état provoque l'[https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89vaporation évaporation]. Cette évaporation va :
**diminuer progressivement le volume du liquide,
**être à l'origine d'une [https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_de_vaporisation consommation d'énergie],
**permettre la [https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9duction_%28cuisine%29 réduction culinaire].
*Dans la gamme de la cuisson en basse température (70 à 90°C) :
**'''la seconde solution''' est de régler manuellement la source de chaleur pour obtenir la  température souhaitée. Le palier d'autorégulation ayant disparu, le réglage manuel devient extrêmement délicat.
**'''la troisième solution''' est d'automatiser le réglage.

===Systèmes de cuisson culinaire===
[[fichier:SCC.png |thumb|center|upright=5]]
===Projets connexes (tutorés)===
[http://fablabo.net/wiki/Projets_connexes Projets connexes]
==Description physique==
[[image:SCAO1193.JPG |thumb|center|upright=5]]
Correspondant au prototype N°2 (photo), le [[Système de Cuisson Assistée par Ordinateur|'''SCAO''']] est constitué de matériels standard du commerce et de matériels spécifiques. Les matériels standard sont une table de cuisson électrique, une casserole équipée d'un couvercle et d'un ordinateur de type PC (non représenté sur la photo). Les matériels spécifiques sont un coffret électronique et une [http://fablabo.net/wiki/E-poign%C3%A9e e-poignée USB] qui se substitue à celle montée sur le couvercle par le constructeur. 
==Description fonctionnelle==
<br />
Les fonctionnalités du [[Système de Cuisson Assistée par Ordinateur|'''SCAO''']] sont la mesure de la température sur le couvercle de la casserole, la modélisation culinaire et le réglage du flux thermique. La modélisation culinaire prend en compte les choix de l'utilisateur et la température mesurée. Elle façonne la trajectoire de température et réalise son suivi.

Ces trois fonctionnalités sont complétées d'une fonction d'[https://fr.wikipedia.org/wiki/Interactions_homme-machine Interactions Homme-Machine] (IHM)
===Mesure de la température===
Dans le domaine de la [http://fr.wikipedia.org/wiki/Mesure_physique mesure physique], la [http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermom%C3%A9trie thermométrie] est le domaine de la physique concernant la mesure de la température. Une illustration de la problématique liée à cette mesure est fréquemment observée dans nos villes. L'affichage de la température sur des panneaux électroniques est rarement précis ! A la vitrine des opticiens qui commercialisent des thermomètres électroniques et des stations météo, observez et comparez les valeurs des températures affichées, vous trouverez des écarts très significatifs, dans certains cas, jusqu'à plus ou moins 2 degrés Celsius. En résumé, cette mesure qui nous semble, à priori, relativement simple, a besoin d'être réalisée avec beaucoup de rigueur.

La mesure de la température fait l'objet de 3 sous fonctions, la capture, le traitement du signal et la transmission de la valeur mesurée.
*La capture selon deux méthodes distinctes, avec contact et sans contact.
**La capture de la température avec contact à l'aide d'une [http://fr.wikipedia.org/wiki/Sonde_de_temp%C3%A9rature sonde de température], par exemple un [http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermocouple thermocouple] placé en contact intime avec l'élément à mesurer.
**La capture de la température sans contact à l'aide d'une sonde infra rouge, une [http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermopile thermopile] par exemple.
*Le traitement du signal : la sonde est connectée à un dispositif électronique qui va effectuer une amplification, un filtrage et une conversion analogique / digitale.

*La transmission de la valeur mesuée s'établit selon l'un des modes de communication :
**Filaire : [http://fr.wikipedia.org/wiki/Ethernet Ethernet], [http://fr.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus USB].
**Sans fil, en anglais [https://en.wikipedia.org/wiki/Wireless Wireless] : [http://fr.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi WI-FI], [https://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth Bluetooth], [https://en.wikipedia.org/wiki/RF_module Module RF 433 MHZ].
===Modélisation culinaire===
(à rédiger)
===Réglage du flux thermique===
(à rédiger)
==Réalisation==
Les réalisations, des 3 fonctions et de l'IHM, se concrétise au fil du temps sous la forme de 3 prototypes.
{| class="wikitable alternance centre"
 |+ Leurs localisation et désignation évoluent d'un prototype à l'autre :
 |-
 |
 ! scope="col" | <center>Mesure de la température</center>
 ! scope="col" | <center>Modélisation culinaire</center>
 ! scope="col" | <center>Réglage du flux thermique</center>
 ! scope="col" | <center>IHM</center>
 |-
 ! scope="row" | 1
 | <center>Sonde + Coffret "Marina"</center>
 | <center>Ordinateur</center>
 | <center>Coffret "Marina"</center>
 | <center>Ordinateur</center>
 |-
 ! scope="row" | 2
 | <center>e-poignée</center>
 | <center>Ordinateur</center>
 | <center>Coffret électronique</center>
 | <center>Ordinateur</center>
 |-
 ! scope="row" | 3
 | <center>e-poignée</center>
 | <center>e-rupteur</center>
 | <center>e-rupteur</center>
 | <center>e-rupteur</center>
 |}


===Prototype n°1===
Le prototype n°1 constitue le SCAO de référence qui a permis l'aboutissement du dépôt de brevet  auprès de l'INPI. Le [http://fr.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?CC=FR&NR=2979440A1&KC=A1&FT=D&date=20130301&DB=fr.espacenet.com&locale=fr_FR document] :
*est la '''référence unique''' en ce qui concerne le principe de fonctionnement et le vocabulaire culinaire spécifique
*décrit en détail les réalisations matérielle et logicielle, toutefois, ces réalisations à l'identique s'avéreraient très onéreuses.
*comporte une erreur au niveau de la revendication n°3 (emplacement de la sonde).
===Prototype n°2===
Les trois fonctions sont concrétisées par :
*la e-poignée pour la mesure de la température
*une application logicielle pour la modélisation culinaire
*un coffret électronique pour le réglage du flux thermique et des fonctions annexes.
=====e-poignée=====
La e-poignée réalise la mesure de la température. La méthode utilisée est la capture avec contact.

Elle se substitue à la poignée du couvercle de la casserole. Ses fonctionnalités sont, d'une part, de reconduire la fonctionnalité de manutention du couvercle, d'autre part, d'introduire une nouvelle fonctionnalité. Celle-ci consiste en la mesure de la température. En fonction du mode de transmission choisie (USB, Ethernet ou WI-FI), trois types de e-poignée sont envisagés. Ce prototype développe la [http://fablabo.net/wiki/E-poign%C3%A9e e-poignée USB]. Elle est composée de trois pièces principales réalisées par impression 3D au [http://www.pingbase.net/ fablab de Nantes]. Elle est traitée en un projet séparé accessible par le lien [http://fablabo.net/wiki/E-poign%C3%A9e e-poignée USB].
====Application logicielle====
L'application logicielle est développée sous Labview.
====Coffret électronique====
Le coffret électronique abrite :
*Un hub [http://www.conrad.fr/ce/fr/product/972434/Hub-USB-20-4-ports-botier-mtallique-pour-montage-mural?ref=searchDetail Hub USB 2.0 4 ports - bloc d'alimentation]
*Un ensemble de module de la société canadienne [http://www.phidgets.com/ Phidgets] :
**[http://www.phidgets.com/products.php?product_id=1010 PhidgetInterfaceKit 8/8/8 Mini-Format 1010] correspondant à un microcontrôleur qui reçoit sur ses entrées les modules :
***[http://www.phidgets.com/products.php?product_id=3051 Dual Relay Board 3051] qui commande les deux foyers rayonnants de la table de cuisson
***[http://www.phidgets.com/products.php?product_id=1122 Amp Current Sensor AC/DC 1122] qui mesure le courant et en déduit le coût énergétique
***[http://www.phidgets.com/products.php?product_id=1135 Precision Voltage Sensor 1135] qui mesure la tension de 5V fourni par le bloc d'alimentation du hub
*Deux [http://fr.farnell.com/celduc/sul842070/relais-statique-25a/dp/1659369 relais statique CELDUC] en remplacement du module [http://www.phidgets.com/products.php?product_id=3051 Dual Relay Board 3051]. 
===Prototype n°3===
En référence aux deux premiers prototypes, l'objet du N°3 est double :
*La migration entre le monde des [https://fr.wikipedia.org/wiki/Logiciel_propri%C3%A9taire logiciels propriétaires] et celui des [https://fr.wikipedia.org/wiki/Open_source logiciels Open source]. Concernant :
**Les [https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_d'exploitation systèmes d'exploitation], de la famille [https://fr.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Windows Windows] à celle de [https://fr.wikipedia.org/wiki/Unix UNIX]. De [https://fr.wikipedia.org/wiki/Windows_XP Windows XP] à [https://fr.wikipedia.org/wiki/Linux linux].
**Les [https://fr.wikipedia.org/wiki/Application_%28informatique%29 logiciels d'application], par l'abandon de la [https://fr.wikipedia.org/wiki/LabVIEW plate-forme labview] au profit de la [https://fr.wikipedia.org/wiki/Arduino plate-forme Arduino UNO].
**Les [https://fr.wikipedia.org/wiki/Langage_de_programmation langages de programmation], par l'abandon du [https://fr.wikipedia.org/wiki/LabVIEW#Structure_du_langage_graphique_LabVIEW langage graphique Labview] au profit des langages [https://fr.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B C++] et du [https://www.arduino.cc/ Arduino program language] proche du C++.
*La miniaturisation, en utilisant :
**des [https://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leur microcontrôleurs], de type Arduino UNO et [https://www.pjrc.com/store/teensy32.html Teensy 3.2] intégrés dans des objets connectés
====Historique====
La création de ce prototype commence au premier trimestre 2016, à l'occasion d'un stage à [http://www.citedelobjetconnecte.com/ la cité de l'objet connecté.]
====l'idée====
Ce projet s'inscrit dans le domaine de l'électroménager connecté, la cuisine du futur! Par rapport aux deux premiers, ce troisième prototype prolonge l'effort de miniaturisation du système culinaire. Il maintient les mêmes avantages, préservation des qualités nutritionnelles des aliments, gain de temps et économies d'énergie.
====Description====
Ce 3ème prototype est constitué de :
*Deux objets connectés
*matériels standards du commerce : table de cuisson électrique et casserole équipée d'un couvercle.
Les deux objets connectés sont baptisés e-poignée et e-rupteur.
Dans le cadre du prototype N°2, la e-poignée est déjà identifié sur le site fablabo, il convient donc de différencier les différentes versions. En fonction du mode de transmission choisie (USB, Ethernet ou 433MHZ), trois types de e-poignée sont envisagés :
*La [http://fablabo.net/wiki/E_poign%C3%A9e_a_USB e-poignée-a USB (cahier des charges)].
*La e-poignée Ethernet
*La [http://fablabo.net/mediawiki/index.php?title=E-poign%C3%A9e-433&action=edit e-p-433].
Le e-rupteur est plus récent et il sera également décliné sous différente version.
La première version est [http://fablabo.net/wiki/E-rupteur-433 e-rupteur 433], elle inclus la fonction IHM.
==Ateliers==
[[Fichier:ateliers.png |thumb|center |upright=2.2 | Intégration des ateliers]]

=== Atelier salon ===
[[Fichier:A1.png |thumb|center |upright=2.2 | Atelier salon]]
=== Atelier logiciel ===
L'atelier logiciel est installé sur un ordinateur de type PC.

Le '''[https://en.wikipedia.org/wiki/BIOS BIOS]''' contenu dans la '''[https://en.wikipedia.org/wiki/EEPROM mémoire EEPROM]''' de la carte mère de l'ordinateur permet d'effectuer des opérations de base lors de la mise sous tension. En particulier, le '''[https://en.wikipedia.org/wiki/Power-on_self-test POST]''' qui consiste à un ensemble de tests. Lors du déroulement du BIOS, l'appui prolongé sur la touche '''Suppr.''' permet l'entrée dans le '''[https://en.wikipedia.org/wiki/BIOS#Setup_utility BIOS setup utility]
''' qui permet de définir ou de modifier un ensemble de paramètres de configuration.
*'''[https://en.wikipedia.org/wiki/Linux Linux]'''
**'''[https://en.wikipedia.org/wiki/Linux_kernel Linux kernel]'''
**'''[https://en.wikipedia.org/wiki/Ubuntu_(operating_system) Ubuntu]'''

*'''[https://en.wikipedia.org/wiki/LibreOffice Libre Office]'''

La modélisation des pièces constitutives du SCAO mets en œuvre deux logiciels :
*'''[https://en.wikipedia.org/wiki/LibreCAD LibreCAD]''' pour les plans en 2D, pour un même plan, un empilement de calques (en anglais layers) est utilisé, chaque calque ayant sa fonction propre.Le fichier '''[https://en.wikipedia.org/wiki/AutoCAD_DXF .dxf]''' facilite l'échange avec d'autres logiciels.
*'''[https://en.wikipedia.org/wiki/OpenSCAD Openscad]''' pour les dessins en 3D, l'importation des fichiers de LibreCAD est utilisé conjointement à une extrusion linéaire pour constituer des objets 3D. En d'autre terme une [https://en.wikibooks.org/wiki/OpenSCAD_User_Manual/DXF_Extrusion extrusion linéaire à partir d'un fichier dxf].

Ce principe apporte souplesse et précision car il permet de définir une fois pour toute les valeurs attribuées aux dimensions, longueurs, largeurs, entraxes, positionnement d'un objet,...etc.

La modélisation des circuits imprimés du SCAO mets en œuvre le logiciel '''[http://www.kicad-pcb.org/ kicad]'''.

Les schémas de la documentation sont réalisés à l'aide du logiciel '''[https://inkscape.org/fr/ Inkscape]'''
====Plate-forme Arduino UNO====
Elle est constituée de la carte Arduino UNO complétée du [https://www.arduino.cc/en/Main/Software logiciel] et de la [http://playground.arduino.cc/uploads/Main/arduino_notebook_v1-1.pdf documentation]
====Plate-forme Microchip====
Elle est traitée en un projet séparé accessible par le lien [http://fablabo.net/wiki/PIC PIC].
=== Atelier culinaire ===
[[Fichier: SCAO1193.JPG |thumb|center |upright=2.2 | Atelier culinaire du prototype N°2]]

==Formation==
*[https://courses.edx.org/courses/course-v1:LinuxFoundationX+LFS101x.2+1T2015/courseware/c879223aff62482dbfcf57265b23e5d7/ce19115c1efe4462a6606283ea1c1930/ Linux]
*[https://class.coursera.org/microcontroleurs-004 Comprendre les microcontrôleurs]
*[https://class.coursera.org/initprogcpp-001 C++]
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