Une fenêtre de l'Avent animée

Une fenêtre de l'Avent animée

Pour la période de l'Avent, on nous a proposé de décorer une "fenêtre illuminée" dans le cadre d'une animation locale. Nous avons décidé de réaliser cette décoration sous forme d'une scène animée en ombres chinoises, ce qui nous donne aujourd'hui l'occasion de faire un petit tour de différentes méthodes pour réaliser une vitrine animée à l'aide de modules Yoctopuce, avec démonstration en vidéo.



Pour une fois, on va vous présenter le résultat final en premier:

  


Cette vidéo s'est avérée bien plus difficile à tourner qu'on ne l'imaginait: Normalement les différentes zone s'illuminent progressivement au fur et mesure que le train les traverse. Mais notre caméra s'est montré incapable de filmer ces transitions, il a donc fallu faire des choix. L'illumination des zones apparait aussi plus uniforme en vrai. Bref, croyez le ou non, c'est encore plus beau à voir dans la vraie vie.

Voyons maintenant comme on s'y est pris pour faire tout ça...

Le moulin et les éoliennes

La manière la plus simple de réaliser un moulin ou une éolienne est de faire un petit modèle réduit et d'y inclure directement un petit moteur à basse tension, fortement réducté pour tourner lentement. Le moulin est fait de deux petites planchettes de peuplier découpées, une pour le rotor et l'autre pour le bâti, et deux petits contreforts pour qu'il tienne debout. L'éolienne est elle faite en 3D, ce qui permet de la projeter de profil pour un rendu un peu différent: la nacelle est une petite boîte arrondie imprimée qui cache le moteur, tandis que le pylône est une tige de bois enrobée d'une feuille de papier enroulée. Le rotor est lui aussi imprimé en 3D.

  

Le moulin et les éoliennes


Tous deux sont pilotés par un Yocto-Motor-DC, qui permet de faire tourner le moteur à très faible régime.

Le téléphérique

Le téléphérique est aussi essentiellement une réalisation en 3D. Pour que le câble porteur reproduise la courbe naturelle d'un vrai téléphérique, il ne s'agit pas d'un fil tendu mais de deux cordes à piano parallèles, semi-rigides. Les points de fixation dans les stations aux extrémités sont libres de s'orienter selon la courbure naturelle de la corde à piano. Pour la mise en place, on bouge la position relative de la station de base jusqu'à obtenir une courbure du câble porteur agréable à l’œil.

La cabine elle-même, faite de plaques de Plexiglas découpées et collées, est portée par les deux cordes à piano, mais tractée par un fil de nylon qui s'enroule autour d'un servo-treuil. Il s'agit d'un servo-moteur de modélisme, mais dont la course peut aller jusqu'à 4 tours. Il est ainsi très facile de positionner précisément le téléphérique sans devoir se soucier de problèmes de détection de fin de course.


 
Le téléphérique


Le téléphérique est naturellement piloté par l'un des 5 canaux disponibles sur le Yocto-Servo.

Le bateau

Le bateau est une pure ombre chinoise, découpé dans une feuille de carton noir. Il est tenu vertical par une petite structure en bois, qui coulisse sur deux petits tubes métalliques. Le déplacement est contrôlé comme le téléphérique par un fil de nylon qui s'enrouleur sur servo-treuil, commandé par un canal du Yocto-Servo. Un contrepoids derrière une poulie lui permet de repartir dans l'autre sens.


 
Le bateau



Le phare

Le phare est probablement la pièce la plus subtile de l'ensemble. Pour produire l'effet de faisceau lumineux, nous n'avons pas trouvé de meilleure solution que de faire effectivement tourner une Yocto-PowerColor. Construit sur une ossature en Plexiglas couverte de papier, sa partie supérieure comporte un axe avec collecteur tournant qui permet de transporter le courant électrique des 4 fils à travers l'axe sans problème de torsion. Le moteur qui pilote la rotation est caché dans la tour du phare et le mouvement est transmis par un axe jusqu'au sommet. Le chapeau du phare est imprimé en 3D, et la barrière autour du sommet est faite fil de fer soudé à l'étain.



Le phare
 



La montgolfière

La montgolfière est découpée dans une plaque de Plexiglas, les couleurs lui étant données par des feuilles de plastique teintées collées dessus. Pour être stable, elle est portée par deux fils de nylon qui s'écartent vers des poulies dans les coins de la fenêtre, avant de revenir s'enrouler les deux autour du même servo-treuil.

 
La montgolfière



Le train

Le train est un petit circuit Märklin de taille Z. Les boucles aux extrémités pour faire demi-tour ne font que 42cm de diamètre. Il est piloté par un Yocto-Motor-DC. Comme le rôle du train est de guider le spectateur d'un scène à l'autre, il faut non seulement le faire avancer, mais encore savoir exactement à tout moment où il se trouve, pour pouvoir enclencher les éclairages en conséquence. Pour cela, on a placé au milieu des voies des petits phototransistors infrarouges tous les 50cm environ, et mis en haut de la fenêtre des LED infrarouges puissantes qui inondent le circuit. Illuminés, les phototransistors conduisent l'électricité, tandis que lorsque le train les cache, ils deviennent bloquants. En connectant chaque phototransistor à une entrée de Yocto-Knob, on peut ainsi détecter précisément le passage du train pour enclencher les éclairages. On utilise le même mécanisme pour déclencher le passage à niveau, à l'aide d'un Yocto-PowerRelay.


 
Le train et les photodiodes pour détecter son passage



L'éclairage

Le rendu en ombre chinoise est possible grâce au fait que les fenêtres ont été dépolies. L'éclairage est réalisé simplement par cinq Yocto-PowerColor, un par fenêtre. Une teinte a été choisie pour chaque fenêtre, et le module gère automatiquement la transition progressive entre le noir et la teinte choisie. Derrière le pilotage des lumières se trouve une machine à états qui contrôle les transitions entre toutes les animations, passant d'une scène à l'autre. Au cas où le train ne circulerait pas, la séquence de lumière se déroulerait en se basant sur des temporisations. Mais le passage du train sur les capteurs déclenche une transition asynchrone d'un état d'éclairage à l'autre.

Une des LED d'éclairage, en fait un Yocto-PowerColor
Une des LED d'éclairage, en fait un Yocto-PowerColor



Conclusion

Voilà, vous avez les grandes lignes. Le tout a été monté directement contre la porte sectionnelle de nos locaux, et piloté à distance depuis un ordinateur via deux YoctoHub-Ethernet placés de chaque côté de la porte. Si vous voulez voir la totalité du code qui pilote les scènes, implémenté sous forme d'un automate à états en Python, vous trouverez le code source ici.

Et pour finir, voici une petite vidéo de l'envers du décors...

  


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