Discussion :

[Wincky]

Bonjour,
étudiant en CPGE je dois réaliser un projet sur l'année et jai choisi de faire un système embarqué permettant de prévenir les secours lors de la chute d'une personne âgée.
Étant totalement novice en Arduino, je voulais connaitre le ressenti d'experts,

Jai donc choisi comme composant pour mon système :

- ARDUINO UNO WiFi REV2 (pour la possibilité de communiquer facilement en BT et d'avoir le gyroscope/accéléromètre inclus dedans) https://store.arduino.cc/arduino-uno-wifi-rev2
- 1 Capteur de choc https://www.gotronic.fr/art-capteur-...t053-26118.htm
- 1 capteur cardiaque https://www.gotronic.fr/art-capteur-...m#complte_desc
- une alim 6V par piles

Lorsque qu'une chute est détecté un buzzer produit un signal d'alarme si c'est une fausse un bouton poussoir est la pour arreté l'alarme, sinon la carte envoie un signal BT sur un téléphone par exemple (je ne souhaite pas aller plus loin que ce simple signal).

Donc finalement je voudrais savoir si ce n'était pas trop compliqué, si c'est cohérent... Jai estimé le total à une soixantaine d'euros.

A votre avis quel sera l'encombrement minimal que je pourrais avoir ?

Je voulais aussi savoir si dans mon cas j'avais besoin d'un bouton poussoir acitf ou passif (je ne saisis pas la difference)

D'avance merci beaucoup pour vos réponses.
Cdt

Wincky

[Jay M]

Bonjour Winky

quelques remarques:

- ARDUINO UNO WiFi REV2

Avez vous besoin du WiFi ? si ce n'est pas le cas, pourquoi prendre un module avec WiFi ?
il existe aussi le nouvel Arduino Nano 33 BLE ou le Arduino Nano 33 BLE Sense qui sera beaucoup plus petit (45x18mm versus 68.6x 53.4mm) et qui inclut le Bluetooth et un détecteur de position avec 9 degrés de liberté (et plusieurs autres capteurs pour le "Sense").

Ces modules (ni le UNO WiFi) n'offrent pas un port batterie, il faudra donc bidouiller un truc pour les alimenter.

6V ce n'est pas suffisant pour le UNO WiFi (prévoir 7 à 12V).
6V conviendrait pour les modules Nano.

Jai estimé le total à une soixantaine d'euros.
A votre avis quel sera l'encombrement minimal que je pourrais avoir ?

Il existe largement dans votre gamme des prix des petits boitiers intégrant déjà de nombreuses choses y compris le bouton et accéléromètre.

par exemple le M5StickC PLUS ESP32-PICO Mini embarque un ESP32 (donc ça pédale pas mal vite avec WiFi et Bluetooth) et un MPU-6886 (détection 6 axes - 3 pour le gyroscope et 3 pour l'accéléromètre) et aussi une batterie de 120mAh. ça vaut moins de 15 dollars quand on en trouve mais sur amazon vous le trouverez pour 30 euros...

Il existe un M5StickC+ Development Kit with Hat avec un bracelet qui permet de le porter sur le poignet



son grand frère le M5Stack Core2 ESP32 intègre un écran capacitif tactile, le même détecteur 6 axes et une batterie plus importante dans un packaging un peu plus sympa (mais plus grand).

- 1 Capteur de choc https://www.gotronic.fr/art-capteur-...t053-26118.htm

On dirait que votre détecteur de choc n'est qu'un détecteur de position. Il semble que le module contienne un composant avec une petite bille sans doute qui va faire contact en fonction de la position du capteur. Un accéléromètre est plus adapté pour détecter un chute (accélération soudaine suivie d'un arrêt brusque de cette accélération).

Généralement sur ce genre de système on essaye de détecter si la personne se relève après la détection du choc (fausse alarme ou choc pas grave). ça peut éviter d'avoir à appuyer sur le bouton.

- 1 capteur cardiaque https://www.gotronic.fr/art-capteur-...m#complte_desc

comment comptez vous brancher cela concrètement sur l'utilisateur ? il faut que le capteur touche la peau de l'utilisateur avec un peu de pression, à un endroit où il y a un flux sanguin suffisant.

la carte envoie un signal BT sur un téléphone par exemple

En Bluetooth on ne peut émettre que si l'on est appairé et qu'il y a une application qui écoute de l'autre côté. Prévoyez vous d'écrire aussi cette application sur smartphone ?

Je voulais aussi savoir si dans mon cas j'avais besoin d'un bouton poussoir actif ou passif (je ne saisis pas la difference)

Je ne suis pas sûr de comprendre la question

En électronique un composant actif est un composant électronique qui permet d'augmenter la puissance d'un signal (tension et/ou courant) et un composant est dit passif lorsqu'il ne permet pas d'augmenter la puissance du signal (voire réduire la puissance de sortie souvent par effet Joule comme les résistances par exemple)

Un bouton n'est généralement qu'un simple système qui laisse passer ou pas le courant. C'est donc un composant passif.
Vous avez des boutons poussoirs momentanés qui ferment ou ouvrent un circuit quand on appuie dessus (et option inverse quand on relâche - avec un choix de Bouton Poussoir Normalement Ouvert ou Normalement Fermé) et des interrupteurs qui basculent et laissent le circuit ouvert ou fermé.

Pour arrêter l'alarme, un bouton momentané sera très bien.

[jpbbricole]

Bonjour

... ça vaut moins de 15 dollars quand on en trouve mais sur amazon vous le trouverez pour 30 euros ...

Directement chez le fabricant M5Stick.
C'est une excellente proposition, c'est du super matériel, très bien construit.

Ca se programme via l'IDE Arduino, il y a tout ce qu'il faut sur le site du fabricant.

Cordialement
jpbbricole

[Jay M]

Directement chez le fabricant

Oui mais ils n'en ont plus en stock pour le moment malheureusement. faut trouver un autre fournisseur si le projet est urgent

[Wincky]

Bonjour Winky

quelques remarques:


Avez vous besoin du WiFi ? si ce n'est pas le cas, pourquoi prendre un module avec WiFi ?
il existe aussi le nouvel Arduino Nano 33 BLE ou le Arduino Nano 33 BLE Sense qui sera beaucoup plus petit (45x18mm versus 68.6x 53.4mm) et qui inclut le Bluetooth et un détecteur de position avec 9 degrés de liberté (et plusieurs autres capteurs pour le "Sense").

Ces modules (ni le UNO WiFi) n'offrent pas un port batterie, il faudra donc bidouiller un truc pour les alimenter.

6V ce n'est pas suffisant pour le UNO WiFi (prévoir 7 à 12V).
6V conviendrait pour les modules Nano.


Il existe largement dans votre gamme des prix des petits boitiers intégrant déjà de nombreuses choses y compris le bouton et accéléromètre.

par exemple le M5StickC PLUS ESP32-PICO Mini embarque un ESP32 (donc ça pédale pas mal vite avec WiFi et Bluetooth) et un MPU-6886 (détection 6 axes - 3 pour le gyroscope et 3 pour l'accéléromètre) et aussi une batterie de 120mAh. ça vaut moins de 15 dollars quand on en trouve mais sur amazon vous le trouverez pour 30 euros...

Il existe un M5StickC+ Development Kit with Hat avec un bracelet qui permet de le porter sur le poignet



son grand frère le M5Stack Core2 ESP32 intègre un écran capacitif tactile, le même détecteur 6 axes et une batterie plus importante dans un packaging un peu plus sympa (mais plus grand).

On dirait que votre détecteur de choc n'est qu'un détecteur de position. Il semble que le module contienne un composant avec une petite bille sans doute qui va faire contact en fonction de la position du capteur. Un accéléromètre est plus adapté pour détecter un chute (accélération soudaine suivie d'un arrêt brusque de cette accélération).

Généralement sur ce genre de système on essaye de détecter si la personne se relève après la détection du choc (fausse alarme ou choc pas grave). ça peut éviter d'avoir à appuyer sur le bouton.


comment comptez vous brancher cela concrètement sur l'utilisateur ? il faut que le capteur touche la peau de l'utilisateur avec un peu de pression, à un endroit où il y a un flux sanguin suffisant.




En Bluetooth on ne peut émettre que si l'on est appairé et qu'il y a une application qui écoute de l'autre côté. Prévoyez vous d'écrire aussi cette application sur smartphone ?





Je ne suis pas sûr de comprendre la question

En électronique un composant actif est un composant électronique qui permet d'augmenter la puissance d'un signal (tension et/ou courant) et un composant est dit passif lorsqu'il ne permet pas d'augmenter la puissance du signal (voire réduire la puissance de sortie souvent par effet Joule comme les résistances par exemple)

Un bouton n'est généralement qu'un simple système qui laisse passer ou pas le courant. C'est donc un composant passif.
Vous avez des boutons poussoirs momentanés qui ferment ou ouvrent un circuit quand on appuie dessus (et option inverse quand on relâche - avec un choix de Bouton Poussoir Normalement Ouvert ou Normalement Fermé) et des interrupteurs qui basculent et laissent le circuit ouvert ou fermé.

Pour arrêter l'alarme, un bouton momentané sera très bien.

Merci beaucoup pour vos réponses rapides,
puisque je suis tout de même censé fabriquer un peu le sysème je ne souhaite pas me tourner vers les bracelets, en revanche la arduino Nano m'intersse bien au vu de sa petite taille, mais ce n'est pas trop dur de cabler differents capteurs dessus ?

Et comment dois je faire pour la relier a une batterie et a l'ordinateur.

Et pour mon capteur cardiaque, il serait au contact de la peau grace a un bracelet au poignet ou sur le torse. Mais celui ci doit etre alimenté en 5V il me semble, je dois donc amplifier la tension alimentant le capteur ?

Je ne l'ai pas vu mais cette carte n'embarque pas de module BT ?
J'ai vu qu'il existe une application mobile tres basique permettant de recevoir le signal emis par les modules BT arduino, je ne sais pas si c'est facilement utilisable.

Merci d'avance pour vos réponses.
Cdt

[Jay M]

en revanche la arduino Nano m'intersse bien au vu de sa petite taille, mais ce n'est pas trop dur de cabler differents capteurs dessus ?

ce sera plus simple sur celle qui a les pins déjà installés avec des fils Dupont femelle pour votre prototype. Si vous avez de quoi souder, mettez un header sur votre version prototype en faisant le montage sur breadboard.

Dans le démonstrateur final il faudra souder de toutes façons surtout que votre appareil sera amené à subir des chocs. L’idéal serait d’avoir donc les composants au moins en double, un jeu pour la breadboard et le prototypage et un jeu pour la mise en boîtier avec petits fils fins soudés et sans headers.

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comment dois je faire pour la relier a une batterie et a l'ordinateur.

Les Nano en question ont un port usb donc il suffit de brancher un câble entre le Mac/PC et le Nano IOT (attention la Nano de base n’a pas les capteurs, c’est un modèle IOT qu’il faut choisir) pour alimenter et programmer.

Ensuite lorsque le système est autonome, vous alimentez par votre batterie par la pin Vin (ou par le port USB si vous avez une ‘energy bank’ qui ne se coupe pas quand il y a peu de courant consommé.

Pour cette alimentation, il suffit de lire la doc qui dit

Batteries: the Nano 33 BLE Sense has no battery connector, nor charger. You can connect any external battery of your liking as long as you respect the voltage limits of the board.
Vin: This pin can be used to power the board with a DC voltage source. If the power is fed through this pin, the USB power source is disconnected. This pin is an INPUT. Respect the voltage limits to assure the proper functionality of the board.

Pour bien dimensionner votre batterie il faudra calculer la consommation de votre système et définir le nombre d’heures d’autonomie que vous voulez. (Les personnes âgées tombent parfois du lit pendant leur sommeil ou en essayant de se lever la nuit donc un système qu’on peut porter longtemps est important).

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Le capteur cardiaque pourra être alimenté depuis la pin 5V sans doute, vérifiez avant combien il consomme pour ne pas trop tirer au travers de l’arduino. Notez que pour que la pin 5V soit activée ils disent

5V: This pin outputs 5V from the board when powered from the USB connector or from the VIN pin of the board. Note: for it to work, you need to short the VBUS jumper on the back of the board.

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puisque je suis tout de même censé fabriquer un peu le sysème je ne souhaite pas me tourner vers les bracelets

OK, c’est formateur mais prévoyez du temps pour debugging du matériel et de l’alimentation.

Si vous avez accès à une imprimante 3D vous pourrez faire un truc un peu propre/adapté sinon ce sera quand même un gros boîtier plein de fils... si vous vous débrouillez bien (fils courts et fins, soudures directes sans headers) une partie du projet pourrait tenir dans une grosse boîte de tic-tac, le petit capot plastique est pratique pour faire sortir des fils. Sinon on trouve des boites à projets plus grosses. Vous pouvez aussi fabriquer un truc en carton un peu épais, c’est facile à coller et découper . Vous pouvez imprimer une feuille pour coller sur les faces du boîtier et faire un truc un peu joli. Ce sera à faire à la toute fin du projet quand le proto sera entièrement fonctionnel mais si vous comptez faire une intégration très compacte il faut y penser quand même un peu à la conception.


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PS:

Je ne connais pas votre niveau en programmation ni le temps que vous souhaitez consacrer à ce projet mais si le cœur vous en dit avec ces Arduino Nano IOT, vous pouvez faire des modèles d’intelligence artificielle (Machine Learning) utilisant TinyML. Vous pouvez créer vos modèles d'apprentissage automatique à l'aide de TensorFlow Lite et les télécharger sur votre carte à l'aide de l'IDE Arduino. Un usage serait d’entraîner un modèle pour détecter des chutes en fonction du flux d’entrée des capteurs. Ce n’est pas simple et fait appel à des concepts mathématiques complexes. Mais ensuite c’est magique.

[Wincky]

Bonjour Jay


Encore merci pour votre réponse rapide,
d'après vos précieux conseils, je me dirige donc vers cette nano iot https://www.gotronic.fr/art-carte-ar...0027-30379.htm
Je prend aussi 1 headers et on a des breadboard a disposition avec des fils.

Si jai bien compris je dois alimenter ma carte en 5V et alimenter les capteurs en 3.3V ? "Contrairement à une majorité de cartes Arduino, les entrées/sorties fonctionnent sous 3,3 Vcc. L'utilisation d'une tension de 5 Vcc en entrée ou en sortie est impossible et endommagerait la carte."
Alors que sur le shéma de connections indique une sortie 3.3 et une 5V...

Pour alimenter je dois choisir un voltage de batterie en fonction de l'autonomie souhaité mais faut il respecter une limite pour la carte ?
Et quel est le procédé pour dimensionner mon alimentation en fonction de mes differents capteurs ?

Encore une petite question est ce que je peux relier directement une batterie type 6V directement au pin d'alimentation ?

Merci beaucoup et bonne journée

Wincky

[Jay M]

Si jai bien compris je dois alimenter ma carte en 5V et alimenter les capteurs en 3.3V ? "Contrairement à une majorité de cartes Arduino, les entrées/sorties fonctionnent sous 3,3 Vcc. L'utilisation d'une tension de 5 Vcc en entrée ou en sortie est impossible et endommagerait la carte."
Alors que sur le shéma de connections indique une sortie 3.3 et une 5V...

Vous avez des pins d'entrées/sorties numériques ou analogiques. Ces pins ne peuvent envoyer que du 3.3V et ne peuvent recevoir que du 3.3V ==> Si vous branchez quoi que ce soit en INPUT, assurez vous que cet élément ne communique qu'en 3.3V

Vous avez ensuite des sorties d'alimentation. Il existe une pin qui donne une alimentation en 3.3V et une autre en 5V. ce ne sont pas des pins 'de commande', voyez ça juste comme une "prise" (une source de tension continue mais pas capable de fournir bcp de courant 7mA par pin max). Ça peut servir à alimenter des petits modules ou une LED (au travers d'une résistance) qui ne brillera pas trop fort.

Notez , comme le dit la documentation, que la broche de sortie 5V ne fonctionne que si vous alimentez votre Arduino en USB (puisque ça ne fait que vous mettre à disposition les 5V de l'USB).

Pour alimenter je dois choisir un voltage de batterie en fonction de l'autonomie souhaité mais faut il respecter une limite pour la carte ?

La carte est alimentée soit par le port micro-USB (tension normale USB = 5V), soit en branchant une source de tension continue sur la pin Vin (le +) et GND (le -). Si l'alimentation est fournie par la broche Vin, ça coupe la source d'alimentation USB. Cette alimentation (USB ou Vin) passe ensuite dans un circuit qui transforme cette tension en 3.3V et c'est ce qui va alimenter votre Arduino.

Comment sait-on cela ? Si vous regardez page 2 du PDF qui décrit la carte, vous verrez le schéma suivant:

On voit en (1) que l'USB est envoyé directement sur la pin Vin au travers d'une diode (qui empêche Vin de remonter dans l'USB si vous avez les 2 branchés en même temps). Si vous ne branchez pas l'USB alors vous alimentez par Vin. Dans les deux cas on arrive sur Vin donc et on voit en (2) que cette source de tension est envoyée dans un composant référence MPM3610 qui est un module qui génère une tension stabilisée en sortie. Il est configuré ici pour vous donner (étape 3) les 3.3V qui vont alimenter la carte.

On voit d'ailleurs ici qu'il n'y a rien pour générer du 5V c'est pour cela que seule une alimentation par USB permet d'avoir la pin 5V fonctionnelle.

Encore une petite question est ce que je peux relier directement une batterie type 6V directement au pin d'alimentation ?

Pour savoir si 6V sont acceptables en entrée de la carte, il faut donc se demander si le MPM3610 est capable de les accepter. En regardant la doc du composant on voit qu'il est capable de supporter entre 4.5V et 21V en entrée pour générer sa tension de sortie. Donc pas de problème avec 6V sur Vin.

Quel est le procédé pour dimensionner mon alimentation en fonction de mes différents capteurs ?

Il faut regarder la spécification de chaque composant de votre système et lui amener une alimentation correspondante. Un module 5V doit recevoir 5V en entrée, un module 3.3V doit recevoir 3.3V. Il faut regarder aussi combien ils consomment en courant.

Par exemple, si la doc dit alimentation 3.3V et 20mA de consommation ==> ça veut dire qu'il faut prévoir que la source de tension soit de 3.3V et capable de fournir ces 20mA. Donc ça exclurait d'alimenter ce module par une pin numérique puisqu'elle ne délivre que 7mA sous 3.3V mais on pourrait le brancher sur la broche 3.3V car cette broche 3.3V provient du MPM3610, on sait par la doc de ce composant qu'il est capable de fournir 1.2A en régime soutenu (si bien sûr votre source est capable de fournir une telle intensité).

Autre exemple, si la doc dit alimentation 5V et 2A de consommation alors il vous serait impossible de fournir cela par la Carte Arduino puisque vous ne disposez que de 3.3V et au max 1.2A. Il faudra dans ce cas prévoir une alimentation séparée pour ce composant

Vous faites la somme des courants nécessaires pour tout ce qui est branché.
* Si tout est en 3.3V et que la somme fait moins de 1A (faut se laisser de la marge) alors vous pouvez alimenter vos composants par la broche 3.3V.
* Si ça dépasse, il vous faudra alimenter directement depuis une source adaptée les modules gourmands d'un côté et la carte Arduino de l'autre.

Ensuite il faut regarder la sortie de chaque capteur. Si votre capteur renvoie une information en 3.3V pas de souci, la carte peut recevoir ce signal. Si le capteur renvoie l'information en 5V alors il vous faudra brancher un système d'adaptation de tension entre la sortie du capteur et l'Arduino pour retomber à 3.3V. ça se fait soit avec un pont de résistance, des diodes, ou des petits composants tout fait (cherchez "Bi-Directional I2C Logic Level Converter")

Enfin il faut que votre source de tension (vos 6V) soient capable de répondre à un appel de courant total correspondant à la somme des courant consommés. Certaines batteries on plus ou moins de capacité à fournir ce courant. Il faut donc regarder la spécification de votre pile / batterie pour savoir si elle est capable de délivrer par exemple 500mA.

En pratique on essaye d'alimenter en étoile depuis l'alimentation principale

pour l'autonomie, si vous avez une batterie 6V avec comme référence "2000mAH", ça veut dire (en première approche) qu'elle peut délivrer 2000mA pendant 1h ou 1000mA pendant 2 heures ou 500mA pendant 4h ou 4000mA pendant une demi-heure etc... (avec une borne max du courant dépendant de la capacité de la batterie et de sa résistance interne). Si votre système consomme disons 100mA sous 6V, avec une batterie à 2000mA vous allez pouvoir fonctionner 20 heures environ. Comme c'est jamais parfait et qu'a la fin la tension s'effondre, disons 15 heures.