Créer une installation de sémaphore Chappe et rejouer l'histoire du premier acte de piratage de réseau d'informations de l'histoire.
Soit un réseau de sémaphore Chappe (au moins 3 à échelles réduites) l'utilisateur rentre un texte dans une interface informatique , il est transmis avec des “erreurs” a un décodeur via le télégraphe, et affiché plus loin.
Note: en informatique, le sémaphore n'est pas un moyen de communication.
Il s'agit dans sa forme décrite sur wikipedia d'un bras articulé en son centre autour d'axe nommé le régulateur, avec à chaque extrémité un autre bras articulé, nommés les indicateurs. Il y a 3 articulations de type pivot. Une au centre du régulateur, 2 autres aux extrémités du régulateur, raccordant les indicateurs.
D'après wikipedia
En notant l la plus petite largeur, on peut exprimer toutes les dimensions à l'échelle ainsi:
On peut alors déterminer:
Les combinaisons du code alphanumérique Chappe sur la page wikipedia :
Au total on a donc 36 combinaisons possibles. En pratique le code Chappe utilise donc 36 caractères. La lettre J est manquante et est remplacé par un “&”, le chiffre 0 également, il est remplacé par le nombre 10.
Un autre alphabet chappe est disponible sur cette page wikipedia :
Cela fait donc 2 x 7 x 7 soit 98 combinaisons.
Pour un premier prototype, on va essayer de conserver une envergure plutôt faible < 1/2 mètre. Si on choisit l = 18mm, soit un rapport de 6% (30cm / 1.8cm) alors :
Hypothèse de départ pour les mesures des différentes pièces :
Pour que le fonctionnement reste simple, et que tous les mouvements soient possibles et fluides (artistique ++), je pars sur 3 moteurs pas à pas qui commanderont indépendamment le régulateur et les indicateurs. Les forces motrices seront transmises par des courroies crantés. Je disposerai 2 poulies sur l'axe de rotation du régulateur pour transmettre le mouvement de rotation aux indicateurs. Cela nécessite 5 roulements. 3 sur l'axe de rotation du régulateur et 2 autres sur les axes de rotation des indicateurs. Il faut prévoir des tendeurs pour les courroies. Je prévoit de réaliser des roues dentés à l'imprimante 3D. C'est roues dentées pourraient embarquer un roulement à bille et venir se serrer sur les pièces mobiles : régulateur et indicateurs.
Mon travail numérique est archivé sur git. Il est trouvable disponible : https://github.com/mxbossard/bazar/tree/master/semaphore
Un choix simple est d'utiliser des courroies et poulies GT2: pas de 2mm, largeur 6mm. Toutes les poulies que l'on utilisera peuvent avoir la même taille pour faire simple, il n'y a pas besoin de démultiplication du couple. Esthétiquement, les courroies ne devraient pas dépassés, donc le diamètre des poulies plus la largeur de la courroie ne devraient pas dépasser la largeur l. ⇒ diamètre exterieur maximum des poulies < 21mm.
Taille des courroies ? 2x entraxe (distance entre les axes) + pitch * 1/2 la somme des dents des poulies.
Un calculateur interessant : https://www.bbman.com/belt-length-calculator/
Les poulies aluminium répendues pour monter sur les moteurs pas à pas ont :
Pour simplifier, on va essayer de positionner ces courroies sans utiliser de tendeur.
Les 2 courroie des indicateurs on un entraxe facile à déterminé : c'est la moitié de la longeur du régulateur moins 1/2 largeur. soit 127.5mm. La taille de la courroie nécéssaire est donc de 255 + la somme des dents des poulies. Avec des poulies de 32 dents, cela donne une courroie de 319mm. Il existe des courroies de 320mm. Il faudrait donc voir comment tendre cette courroie, peut être allonger le régulateur de 0.5 à 1 mm.
Pour que le mécanisme reste le plus simple possible, nous utiliserons un seul roulement par indicateur. L'axe sera solidaire du régulateur. L'axe sera une vis qui permettra son serrage sur le régulateur. Le roulement sera encapsulé entre l'indicateur et la poulie qui formeront un système solidaire. Le roulement sera serré sur l'axe pour minimiser les jeux.
Dans un premier temps, le régulateur disposera de trous oblong pour permettre le positionnement de l'axe de rotation des indicateur avec une tension de courroie suffisante. Il faut prévoir un régulateur un peu plus long.
En partant d'un mât de 420 mm de haut, l'entraxe vertical maximal vaut 420mm - 21mm (déport côté moteur nema 17) - 3mm (déport entretoise moteur) soit 396mm. Avec des poulies de 16 et 32 dents, cela nécessite une courroie de 840mm de long. Des courroies de 810mm et 848mm de long sont disponibles.
L'axe du régulateur sera solidaire du régulateur pour permettre de déporter sa transmission. Autour de l'axe du régulateur seront positionnés les 2 poulies de renvoi des transmissions des 2 indicateurs, de part et d'autre du régulateur. Une troisième poulie solidaire de l'axe du régulateur permettra d'entrainer sa transmission.
Les courroie “non mobiles” verticales ne doivent pas empêcher la rotation du régulateur et des indicateurs. Pour cela, il est impératif qu'elles soit déportées le long du mât. Cela conditionnera l'épaisseur totale du mât qui devra permettre un positionnement des 3 courroies qui ne soient pas “dans les pattes” du régulateur et des indicateurs.
Le mât sera composé de 2 pièces encapsulant 2 roulements pour supporter l'axe de rotation du régulateur.
Autant que faire se peu, les courroies seront tendus en ajustant l'entraxe entre les moteurs et les poulies. La transmision des indicateurs devra faire l'objet de mesure précise pour que l'entraxe permette de parfaitement tendre les courroies de 320mm.
Des roulements < 25mm les moins chère:
Pour le choix du roulement, plus le roulement est épais, plus il est facile à employer. Le 624-ZZ parait suffisant et suffisament étroit pour pouvoir monter des poulies dessus.
Combien de Nm sont nécéssaires ?
Le régulateur doit tourner sans sourciller même lorsque les indicateurs le déséquilibre. Pour simplifier les calculs, imaginons que la pire situation de déséquilibre est le déploiement maximal d'un indicateur à droite et l'absence d'indicateur à gauche (l'indicateur n'est pas monté). Le centre de gravité de l'indicateur est en son centre. Le calcul du bras de levier est donc simplement la masse de l'indicateur au bout du régulateur + la moitié de la longeur de l'indicateur, soit environ 7l + 2l = 9l. Arrondissont à 10l.
La masse d'un indicateur ? Un indicateur à un volume d'environ 100mm x 25mm x 5mm, soit 12,5 cmcube. Avec un contre plaqué de densité 600 Kg par mcube (ce qui est large), cela représente 7,5g. Arrondissons à 10g. Cela représente une Force de 0,01 * 9.81 Kg.m/s² = 0,1 Kg.m/s² ou 0,1 N. Avec un bras de 10l = 250mm, Cela représent un couple de 2,5 N.cm. Pour que le moteur est la pèche dans ces circonstances, on peut choisir un moteur qui a un couple supèrieur à 5 N.cm.
???
Utilisation de la bibliothèque arduino AccelStepper : http://www.airspayce.com/mikem/arduino/AccelStepper/index.html. Cette bibliothèque très pratique permet de piloter plusieurs moteurs pas à pas simultanément et intègre le calcul des accélérations et décélération nécéssaire pour éviter les vibrations et les bruits.
Au minimum :
Avec un arbre de 100mm de long, la base peut mesurer jusqu'a 46mm, soit un peu plus que le déport.
~ 50€ de matériel (en direct de chine)
issue de différentes sources thinggiverse :
tasseau pour le mat
Récupération d'un caisson d'enceinte en bois, décapage, ponçage et peinture en noir, pour le contraste.
essai sur processing : semaphore2.pde
code arduino autonome :( gestion de l'ecran LCD + clavier PS2)
nécessite la lib PS2Keyboard : https://github.com/PaulStoffregen/PS2Keyboard
pas de pc, utilisation d'un clavier PS2 pour écrire directement à l'arduino.
installation d'un écran LCD
étude pour envoyer un tweet via l'arduino.. en cour
Mécanique version simplifié, toute imprimable, adaptable sur un tube PVC