E-poignée : Différence entre versions

Version du 29 décembre 2014 à 18:02

Introduction

La e-poignée 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.

e-poignée USB

Le rendu de la vue éclatée de la e-poignée permet de matérialiser ses différents éléments. Chaque élément possède un repère numérique qui apparaît entre crochets [], par exemple, la jupe [8].

Les éléments essentiels sont :

• une entretoise M5 [15]qui permet la fixation de la e-poignée sur le couvercle [18] de la casserole.
• Un thermocouple [16] appliqué sur l'entretoise M5 [15]. Il effectue la mesure de la température sur le couvercle [18].
• Un module électronique [6] qui reçoit en entrée le thermocouple [16], traite le signal reçu et met périodiquement à disposition sur une embase USB la mesure de la température.
• Un câble [17] mini USB réalise la connexion avec l'ordinateur.

La e-poignée USB est constitué de 3 pièces fabriquées en plateforme C sur l'une des imprimantes 3D Asimov (en vert sur le croquis et de haut en bas) :

• Le logo [1],
• Le top [4],
• La jupe [8] (elle est coupée sur la vue éclatée pour mettre en évidence l'assemblage des pièces).

Elle est complétée :

• D'un jeu de visserie (en gris sur le croquis : vis, entretoises, rondelles, écrous),
• D'un module [6] de mesure de la température situé au dessus de la jupe [8] (en orange sur le croquis),
• D'un isolateur [10] situé au dessous de la jupe [8] (en orange sur le croquis).

Une nomenclature permet de répertorier les éléments de la e-poignée USB :

Conception et fabrication de la e-poignée

Dans le cadre de la Plateforme C du fablab de Nantes, la conception des pièces principales de la e-poignée est réalisée à l'aide du logiciel Openscad. La fabrication est réalisée sur imprimante 3D. Deux logiciels sont utilisés, Slic 3r pour la constitution des tranches et la génération du G-CODE et Pronterface pour le pilotage de l'imprimante 3D.

Contraintes

Les contraintes de la e-poignée USB sont réunies dans le tableau ci-dessous. La colonne Résultat sera renseignée au moment de l'évaluation.

Dimensions

Les dimensions de la e-poignée USB tiennent compte de la morphologie de la main et des dimensions propres du module de mesure de la température . Les dimensions communes aux trois pièces (jupe [8], top [4] et logo [1]) sont consignées dans le fichier Openscad Media : dim1.scad, les dimensions du CI sont exprimées en pouces et converties en mm, un extrait de ce fichier est donné ci-dessous : CC=25.4;//Coefficient de Conversion (pouce -> mm) L1=1.6*CC;//longueur du CI L2=1.3*CC;//entre axes des trous de fixation du CI l1=1.2*CC;//largeur du CI l2=0.9*CC;//entre axes des trous de fixation du CI r=(0.125*CC)/2;//rayon de percage des trous de fixation du CI e=0.1*CC;//epaisseur des parois R=37.15;//Rayon du cercle de revolution du tore

La jupe

La jupe [8] habille la partie inférieure de la e-poignée. Le logiciel Openscad après compilation du code contenu dans le Fichier:Jupe.scad génère le rendu en 3D correspondant à :

Elle a la forme d'un parallélépipède (cube dans la terminologie d'Openscad) dont les angles sont arrondis, elle est constituée de 4 flancs latéraux et d'une partie supérieure appelée plateforme. Cette plateforme est percée de 4 trous qui permettent, au dessus, la fixation du CI [6], et au dessous, la fixation de l'isolateur [10] qui a les mêmes dimensions que le CI [6]. Pour tenir compte de la contrainte thermique due à la proximité de la jupe [8] et du couvercle [18], Il est nécessaire d'éviter leur contact, mieux, ménager un petit espace entre eux. En outre, cet espace constitue l'entrée d'un flux d'air ambiant. Ce flux d'air sort par une ouverture prévue sur la plateforme. Cette aération naturelle permet de maitriser la température sous la jupe [8] et donc celle du CI [6]. La hauteur de la jupe hj est ajustée en conséquence. En complément, une goulotte permet le passage du câble du thermocouple.

La vue de dessous de la jupe [8] permet de mettre en évidence

ses longueurs (intérieure et extérieure) et ses largeurs (intérieure et extérieure). Elles correspondent a celles du CI [6] (longueur L1, largeur l1) auxquelles viennent s'ajouter un multiple de l'épaisseur e des parois, soit :

• Longueur extérieure = L1+4*e, longueur intérieure = L1+2*e,
• largeur extérieure = l1+4*e, largeur intérieure = l1+2*e.

Le code utilise principalement les instructions "rotate", "difference", "union" et "minkowski".

• L'instruction "rotate" réalise une rotation de 180 degrés nécessaire a l'impression 3D.
• L'instruction "différence" va permettre de retirer de la matière aux endroits adéquats.
• L'instruction "union" va permettre de grouper le grand cube et la goulotte.
• L'instruction "minkowski" effectue la somme d'un parallélépipède (cube) et d'un cylindre, ce cylindre va arrondir les angles du cube, la somme "minkowski" est calculée selon les 3 axes (x, y et z) et prend en compte les dimensions du cube et du cylindre.

Dans ce contexte :

• l'instruction "minkowski" permet les constructions successives d'un "grand cube" et d'un "petit cube".
• l'instruction "difference" génère la jupe [8] par soustraction du "grand cube" et du "petit cube" ,

Pour gérer correctement les dimensions, il convient :

• selon l'axe z, pour obtenir la hauteur hj, il faut dimensionner la hauteur du cube et celle du cylindre à hj/2.
• selon les axes x et y, :
  • le "grand cube", dimensionne son cube aux dimensions (L1, l1) du CI [6], et le rayon de son cylindre à 2*e,
  • le "petit cube", dimensionne son cube aux dimensions (L1, l1) du CI [6], et le rayon de son cylindre à e,

Pour quantifier les dimensions énoncées ci-dessus, il faut additionner aux dimensions (L1 ou l1) du CI [6] 2 fois celle du rayon du cylindre (celui situé sur la partie gauche et celui situé sur la partie droite de la jupe [8]), soit :

• Longueur extérieure = 1,6+4*0,1 = 2 pouces, Longueur intérieure = 1,6+2*0,1 = 1,8 pouces,
• largeur extérieure = 1,2+4*0,1 = 1,6 pouces, largeur intérieure = 1,2+2*0,1 = 1,4 pouces.

Les instructions du code sont les suivantes : //Construction de la jupe difference(){

//Contruction du grand cube et de sa goulotte : union(){ minkowski(){ cube(size = [L1,l1,hj/2], center = true); cylinder(h = hj/2, r = 2*e, center = true); } translate([-((L1/2)+(3*e/2)),0,0])cylinder(h = hj, r = 5*r, center = true); //Goulotte } //Construction du petit cube : translate([0,0,-e])minkowski(){ cube(size = [L1,l1,hj/2], center = true); cylinder(h = hj/2, r = e, center = true); }

//Percage des trous de fixation : translate([L2/2,l2/2,hj/2])cylinder(h = hj/2, r = r, center = true); translate([-L2/2,-l2/2,hj/2])cylinder(h = hj/2, r = r, center = true); translate([-L2/2,l2/2,hj/2])cylinder(h = hj/2, r = r, center = true); translate([L2/2,-l2/2,hj/2])cylinder(h = hj/2, r = r, center = true);

//Ouverture pour le passage du cable du thermocouple dans la goulotte : minkowski(){ translate([-((L1/2)+(1.5*e)),0,0])cube(size = [3*r,r/2,1.1*hj], center = true); cylinder(h = hj/2, r = e, center = true); }

//Ouverture pour ventilation translate([0,0,hj/2])cylinder(h = hj/2, r = L2/2, center = true); } }

Le top

Média:top.scad

Le logo

Média:logo.scad

L'isolateur

Le module de mesure de la température

Le module de mesure de la température est approvisionné au Canada, il s'agit d'un module électronique [6] qui reçoit en entrée le thermocouple [16] et fourni en sortie sur une embase USB la température mesurée. Compte tenu du coût élevé de ce module, une étude basée sur l'utilisation d'un microcontrôleur est envisagée. Elle fait l'objet d'un projet séparé.

e-poignée Ethernet

e-poignée WI-FI

Notes et références

Modèle:Références