L’objectif de ce projet est de concevoir une boîte permettant à l’utilisateur de sécuriser des objets à l’intérieur. L’accès à la boîte se fera en insérant correctement le mot de passe.. Cela sera réalisé en exploitant une carte arduino uno pour la gestion des différents modules utilisés, et en se basant sur un afficheur et une télécommande IR pour définir l’interface entre la boîte et l’utilisateur. Un système d’alarme sonore a aussi été mis en place afin d’éviter toute utilisation frauduleuse de la boîte.

Matériel utilisé

– Une carte ARDUINO UNO.
– Un capteur ultrason Hc-SR04
– 1 servomoteur
– Un buzzer
– Un afficheur LCD
– Une télécommande IR
– Une récepteur IR
– Une boîte fabriquée avec une découpe laser.

Principe

La détection des personnes se fera avec un capteur ultrason. Ce capteur sera monté sur la face supérieure de notre boîte. Dès qu’une personne s’approche trop de notre boîte (C’est à dire qu’elle est en face de la boîte), l’afficheur LCD s’allume et demande l’insertion du mdp. Le mot de passe peut être entré à l’aide de la télécommande IR.. Si l’utilisateur réussit à s’authentifier, le cadenas de la boîte se déverrouille. Ainsi, il est capable d’ouvrir la boîte, de changer le mdp (…) Si dans le cas contraire, et que 30s sont passées, une alarme sonore se déclenche.

Vidéo du fonctionnement

 Plugiciel en attente d’approbation

Ce plugiciel a été ajouté/modifié récemment. Son exécution ne sera pas possible avant que l’éditeur de site ne valide ces paramètres.Vidéo représentative

Présentation détaillée

1)Ultrason
Le capteur Ultrason utilisé est un capteur Hc-SR04 qui permet de mesurer la distance entre un objet et lui-même. Il a une portée maximale de 50 cm, ce qui est équivalent à 0.5m. Il sera monté sur la partie fixe de la boîte afin de détecter la présence des individus. Une fois que la distance entre une personne et le capteur est inférieure à 20 cm. Un flag est mis à 1 afin de commander la partie d’affichage pour qu’elle s’allume et de commencer le décompte des 30s.

2)Ecran LCD
C’est un afficheur LCD de type, il sert à afficher des messages/instructions. Dès qu’une personne est détectée, l’afficheur est allumée et le message “ Entrez le mot de passe s’affiche “. L’utilisateur peut entrer son mdp avec la télécommande IR. Ce composant joue donc le rôle d’une IHM (interface homme machine) qui va permettre d’aider l’utilisateur à bien utiliser la boîte.

3)Télécommande infrarouge
Une télécommande infrarouge, comme son nom l’indique, utilise la lumière pour envoyer des commandes entre l’émetteur et le récepteur. L’émetteur constitué d’une diode émet des rayons infrarouges qui voyagent dans l’air. Ces signaux sont ensuite réceptionnés par une photodiode, qui est capable de transformer le signal lumineux qu’elle reçoit en signal électrique.
Afin d’entrer le mdp et contrôler le comportement de la boîte, cette dernière est toujours accompagnée par une télécommande qui va jouer le rôle de la réception des commandes de la part de l’utilisateur. On n’utilisera que les boutons suivants:
– Bouton On/OFF pour sortir du menu.
– Les boutons des chiffres pour entrer le mdp qui se constitue de 4 chiffres.
– Les boutons up/down qui vont permettre respectivement d’ouvrir et fermer la boîte.
Ces commandes seront reçues par le récepteur infrarouge en mode hexadécimal.

4)Récepteur infrarouge
Il est à base d’une photodiode qui va capter les infrarouges afin de le convertir en signaux électriques.

5)Moteur Servo
Le moteur utilisé est un moteur dont on peut contrôler la rotation de façon précise, il est capable de faire tourner son rotor jusqu’à 180 degrés. Il a été sélectionné afin de permettre la fermeture et l’ouverture de la porte de notre boîte en tournant à chaque fois de 90 degré dans un sens. La façon par laquelle la fermeture de la boîte a été assurée par ce module est en bloquant une sorte d’accroche collée à la porte de la boîte. L’ouverture dans l’autre cas se fait en débloquant celle-ci.

6)Buzzer
Grove – Buzzer est le buzzer qu’on a implémenté afin de déclencher une alarme sonore quand l’utilisateur n’arrive pas à faire entrer le bon mot de passe au bout de 30s.

Machine d’états

Le fonctionnement de notre coffre comporte plusieurs étapes. Elles sont décrites sur la figure ci-dessous .

L’état initial de notre diagramme d’états est l’état INIT. Au début, l’écran LED est éteint. Dès qu’une personne s’approche du coffre, l’écran s’allume, demandant un mot de passe et une minuterie de 30 secondes se déclenche en arrière-plan. Si la personne réussit à entrer correctement le mot de passe, l’état qui s’ensuit est l’état MENU. Dans le cas contraire, le cas où l’utilisateur ne réussit pas à s’authentifier , c’est-à-dire que le mot de passe qu’il est en train d’entrer est incorrect, on lui redemande le mot de passe. Une fois que les 30 secondes écoulées et qu’il n’a pas encore entré le correct mdp, on passe à l’état d’urgence durant lequel une alarme se déclenche. Pour arrêter l’alarme, le coffre nous demande le mot de passe d’urgence. Si, le mot de passe d’urgence est entré, on passe à l’état MENU.

Une fois dans le menu, 4 possibilités sont envisagées:
– En appuyant sur le bouton up de la télécommande, l’utilisateur demande l’ouverture du coffre, un servo moteur est tourné de 180° dans un sens afin de débloquer la serrure et de permettre l’utilisateur d’ouvrir la porte.
– En appuyant sur le bouton down de la télécommande, l’utilisateur demande la fermeture du coffre, le moteur fait une rotation de 180° dans le sens inverse pour bloquer la serrure. Ainsi, l’utilisateur ne peut plus ouvrir la porte.
– L’utilisateur peut aussi demander le changement du mot de passe en appuyant sur le bouton centrale.
– Un appui sur le bouton ON/OFF met fin et ferme l’interface menu et permet à l’utilisateur de revenir à l’état initial. Dans ce cas, 10 secondes sont laissées à l’utilisateur pour qu’il puisse s’éloigner du coffre et sortir du champ de détection du capteur Ultrason afin de ne pas déclencher à nouveau le décompte des 30 secondes de sécurité.

Conception et rassemblement

Dans cette partie, on s’intéressera à la partie de la conception de la boîte. C’est une boîte à encoches fabriquée en utilisant du bois MDF d’épaisseur d’épaisseur de 4 mm. Les dimensions de la boîte sont: 20cm pour la longueur, 14cm pour la largeur et 6 cm pour la profondeur. Les faces de la boîte seront découpées à l’aide de la découpe laser du fablab.
La partie supérieure de la boîte comporte deux parties. Une partie fixe sur laquelle sera montée l’afficheur LCD, le récepteur IR, et le capteur ULTRASON. La deuxième partie est mobile et elle constitue la porte de la boîte. L’intérieur de la boîte est divisé en deux compartiments, le premier n’est pas accessible à l’utilisateur car il contient la carte arduino et les autres composants … Le deuxième est vide et il est libre pour l’utilisation.

Voies d’amélioration

– Augmenter la sécurité: la serrure est réalisée à partir de petites pièces en bois bricolées, donc elle est très fragile. Pour une meilleure rigidité, on pourrait penser à imprimer en 3D une serrure pour plus de sécurité. On peut aussi penser à utiliser des solénoïdes avec gâche. Ils sont des électro-aimants dont l’intérieur est composé d’un cylindre/noyau de métal mobile. Lorsque la bobine est mise sous tension, le noyau est rappelé au centre de la bobine. Cela permet d’utiliser les solénoïdes pour « tirer » sur quelque-chose. Ils sont fabriqués en métal ce qui va offrir plus de sécurité pour notre boîte. Attention, pour commander ces solénoïdes il faut fournir un courant un peu fort.

– Rotation du détecteur ultrason: pour détecter la présence de personnes proches du coffre dans toutes les directions, on peut ajouter une rotation de 360° au transducteur ultrason, ce qui va renforcer la sécurité .

– Augmenter la portée de détection des personnes: on pourrait aussi remplacer l’ultrason par un Lidar qui a une portée de 100m. Cela nous permettra de détecter les personnes à une distance plus importante. 0n pourrait ajouter la possibilité de régler cette distance de sécurité dans le MENU.

– A la place d’utiliser un afficheur LCD, une télécommande et un récepteur IR. On peut directement utiliser un afficheur tactile qui sera monté sur la boîte. Il va réduire le nombre des composants utilisés et il va offrir une meilleure visibilité et une communication beaucoup plus fluide. Attention, l’afficheur Tactile utilise presque la totalité des pins de la carte arduino UNO.

Lien GitHub des fichiers utilisés lors de ce projet: Une fois commentés ils seront mis en ligne.