2020-09-12
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→ Ces documents peuvent vous être utiles même pour un projet qui n’a rien à voir, vous pouvez par exemple reprendre le design de la télécommande pour faire un projet de domotique ou reprendre des bouts de code pour la communication sans fil, l’affichage sur l’écran OLED, la fonction du niveau de batterie ou encore la gestion ergonomique du capteur de force. On a essayé de rendre le code le plus clair possible, il est tout en français avec des annotations et des fonctions claires.
• Nos premiers essais concernant un "sac à dos propulseur" remontent au 15 juillet 2017. Nous avons travaillé sur ce projet pendant 3 ans.
• Vidéo condensée : Le sac propulseur est fabriqué autour d’un sac à dos classique auquel on a ajouté 4 blocs contenant chacun deux moteurs électriques et deux hélices qui tournent en sens contraire. Dans les meilleures conditions, le sac produit une poussée de 5 kilogrammes-force ce qui permet d’atteindre environ 40 km/h sur un vélo.
Le sac absorbe jusqu’à 100A sous 12V. Il est alimenté par une grosse batterie lithium-ion polymère de 22Ah qui offre une autonomie comprise entre 10 et 20 km suivant l’usage.
Le sac permet de maintenir près de 40 km/h sur plat et sans pédaler. En revanche, l’accélération est très progressive, il vaut donc mieux accompagner le sac, autrement dit pédaler, pendant les phases d’accélération.
On a commencé la fabrication du sac propulseur par la structure qui tient en place les 8 moteurs et qui protège les hélices. Cette structure est composée de profilés d’alu en forme de U, et de 16 larges pièces en PLA, qui ont nécessité 128 heures d’impression en 3D.
Il y a 3 types de pièces qui s’emboitent les unes dans les autres ce qui forme un ensemble solide et léger. L’intérieur des pièces n’est rempli qu’à 20% ce qui permet à la structure que ne peser que 2 kilos. Les pièces imprimées contiennent déjà toutes les perforations et encoches nécessaires ce qui a facilité l’assemblage.
Pour que la structure soit solidaire au sac à dos même quand on bouge, on a fabriqué une doublure rigide en bois medium. Cette doublure permet de répartir le poids et la force de poussée sur l’ensemble du dos. La structure avec les hélices et le sac à dos sont reliés entre eux avec un U en alu et quelques équerres en acier.
On a aussi ajouté un deuxième point d’attache qui permet à l’ensemble d’être bien plus résistant à des forces dans tous les sens, translations et rotations.
Chaque moteur est maintenu par 2 vis et est positionné sur un support en PLA. Pour ce qui est des contrôleurs, ils sont placés dans le flux d’air des hélices ce qui permet une bonne dissipation thermique.
Chacun des 8 contrôleurs est relié à un connecteur et chaque ensemble de 2 contrôleurs est relié à une paire de fils monobrin. Le signal envoyé aux 8 moteurs est le même et se répartit sur 4 connecteurs devant et 4 connecteurs derrière. Une dernière paire de fils sert à alimenter les 4 LED rouges.
Les câbles que l’on vient de voir mais aussi ceux qui vont à la prise USB, à l’interrupteur et à la batterie, sont reliés à un unique boitier qui centralise tout l’électronique et qui est rangé dans la pochette avant du sac. Ce boitier est simplement inséré dans le sac et peut être retiré facilement grâce aux connecteurs.
Le boîtier imprimé en 3D a une épaisseur de 3 mm, ce qui lui donne une solidité remarquable comme on peut le voir sur ce test avec une version en noir. Sous le capot, on trouve essentiellement un relais 120A relié à l’interrupteur du sac, un fusible 200A en cas de « petit pépin » et une plaque à souder avec le reste de l’électronique.
Sur cette plaque, les composants principaux sont 4 capteurs de courant à effet hall, un pour chaque bloc de 2 moteurs. Il y a aussi un Arduino nano et un émetteur-récepteur radio pour communiquer avec la télécommande. Comme toujours, le lien vers les fichiers 3D du boîtier, le schéma électronique et le code Arduino se trouvent dans la description de la vidéo.
C’est terminé pour le sac, on passe maintenant à la télécommande.
Le design de la télécommande nous a donné du fil à retordre, comme il doit être à la fois ergonomique quand on la tient dans la main, comme en skate ou en rollers, mais il doit aussi l’être quand elle est accrochée à un guidon de vélo ou trottinette.
On a imaginé plusieurs designs, notamment autour d’un accélérateur actionné par le pouce. On a finalement opté pour un design avec à la fois un potentiomètre, utile quand la télécommande est accrochée, mais aussi un capteur de force qui sert quand on tient la télécommande dans la main.
Le boîtier de la télécommande est composé de PLA blanc, imprimé en 3D avec une résolution de 0,2 mm.