Arduino Scientific Kit

Nous sommes enseignants en CPGE et, depuis quelques années, nous avons développé quelques modules à base d'Arduino. Ces modules, mis à la disposition de nos élèves, en particulier en TIPE, ont suscités un vif intérêt et ont permis de renouveler nos pratiques expérimentales. 

Les projets de nouveaux programmes de seconde et de première qui viennent de paraître laissent apparaître un formidable challenge... proposer aux lycéens l'utilisation de systèmes pilotés par un microcontroleur et leur demander d'utiliser un langage de programmation afin de modéliser ce système.

Mais, avant les lycéens, il convient de proposer aux enseignants quelques méthodes d'apprentissage de ces systèmes nouveaux pour bon nombre d'entre vous. 

Il existe pléthore de kits arduino sur le marché, systèmes qui ressemblent bien souvent à une "foire aux capteurs"... charge aux utilisateurs de trouver les bibliothèques adaptées, de trouver une stratégie générale pour exploiter tous ces modules.

Maitriser python et arduino pour en tirer partie au mieux demandera indéniablement des efforts à la plupart de nos collègues... nous proposons, en tout premier lieu :

  • un kit pédagogique pour l'apprentissage de l'Arduino : Arduino Scientific Starter Kit
  • un document de cours pour l'apprentissage de python avec documents de cours, fiches de synthèses et exercices corrigés

Cliquez sur ce lien pour visualiser comment nous comptons vous aider pour répondre, au mieux, aux attentes des programmes. 

Nous proposons par ailleurs quelques modules et systèmes qui pourront être utilisés clé en main ou... bien mieux, que vous pourrez intégrer à vos propres systèmes lorsque vous maitriserez ces fabuleuses cartes Arduino ! 

 

Maîtriser l'Arduino... c'est pouvoir construire des systèmes originaux !

 

Sur l'exemple ci-contre une carte Arduino contrôle une diode UV, un ventilateur, acquiert le signal d'un capteur à éthanol afin de modéliser un système de purification de l'air par photocatalyse.

Photocatalyse


 Kits pédagogiques 

 

Pour commencer
ArdSSK Arduino Scientific Starter Kit
Des premiers pas... à l'exploitation de capteurs !
Disponibilité début janvier 2019 : tests en cours et adaptation du module et du guide pédagogique aux projets de programmes.

 

Au delà des 50 mA...
  Arduino Motor Kit

Les sorties de l'Arduino ne peuvent délivrer une intensité suffisante pour faire fonctionner un moteur (par exemple). Nous proposons un kit d'apprentissage à la commande de circuits de "puissance". 

Nous verrons ainsi comment commander un relais, un transistor, un cerveau moteur (réalisation d'une tourelle pan-tilt), un moteur pas à pas, un moteur à courant continu.

Disponibilité début 2019

 

Au delà du 0-5V...
   

Les entrées de l'Arduino ne peuvent accepter qu'une tension comprise entre 0 et 5 V. 

Nous verrons comment acquérir une tension entre -15 et + 15 V et comment commander des tensions supérieures à 5 V.

Disponibilité début 2019

 

 

Au delà du kHz...
   

Le microcontroleur au coeur de l'Arduino Uno n'est pas suffisamment rapide pour permettre aisément de travailler au delà du kilo Hertz. Tout en conservant le même langage de programmation et la même interface, nous verrons comment travailler jusqu'à 100 kHz en changeant de microcontroleur. L'étude d'un son et son analyse spectrale est alors possible.

Disponibilité 2019

 

 

De l'analyse et traitement d'images au traitement de vidéos...
   

Il ne s'agit pas ici d'un support matériel mais logiciel.

Il s'agit dans un premier temps d'apprendre à réaliser quelques traitements d'image en langage python.

Puis nous proposons un environnement logiciel permettant d'extraire des informations pertinentes à partir d'une vidéo afin d'étudier, par exemple, un mouvement.

Quelques informations... (Disponibilité début 2019)

  

 


 Systèmes

 

Pompes péristaltiques...
   

Commandée par une carte Arduino, une pompe péristaltique permet de délivrer un volume connu en fonction du temps. On peut ainsi "aisément"  :

  • réaliser une burette automatique ; 
  • concevoir l'alimentation d'un réacteur ouvert : associer deux pompes péristaltiques permet, par exemple, d'aborder l'étude d'un réacteur piston
Quelques informations... (Disponibilité début 2019)

 

Banc de traction...
Traction  

Il "suffit" de fixer un rectangle de plastique, par exemple, entre le chassis du banc et un charriot mobile pour obtenir le tracé d'une courbe contrainte-déformation. Une carte Arduino commande le déplacement et l'acquisition d'une tension délivrée par un capteur de force. 

Quelques informations... (Disponibilité 2019)

 

Pendule pesant revisité...
   
 
(Disponibilité 2019)

 


 Modules et composants 

 

Colorimètre...
Colorimetre  

 Une diode électroluminescente, un capteur d'intensité lumineuse... vous permettrons de montrer le principe de fonctionnement d'un colorimètre.

La solution peut être versée dans une cuve classique mais aussi être contenue dans un tube cylindrique (tube à essai par exemple).

Disponibilité début 2019

 

 

Température, humidité, pression...
   

Un capteur température-humidité-pression est implémenté sur la carte. Le capteur de pression permet d'utiliser le système comme altimètre.

Un second capteur de pression permet de mesurer la pression d'un fluide, d'un gaz (loi de Mariotte par exemple).

Un troisième capteur permet une mesure de différence de pression.

Connexion de capteurs de températures pour expérience de calorimétrie ou diffusion de la chaleur.

Disponibilité début 2019