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Histoire

Faire évoluer le prototype

Place au prototype suivant : Blender, tourne-disque aimanté, PCB custom et galères hardware. Un détour par la modélisation 3D avant de revenir à quelque chose de plus simple.

Dans mon article précédent, je vous expliquais comment j'avais fabriqué mon premier prototype. Aujourd'hui, je vais vous présenter son évolution.

Quelques mois passent. Je développe le logiciel et une interface de contrôle avec un objectif : rendre l'expérience plus agréable. En parallèle, j'explore des pistes pour le prototype suivant.

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Le premier prototype fonctionne, mon fils l'adore, ma sœur en veut un pour ses enfants. Mais une boîte en bois collée à la main, avec un Raspberry Pi posé à l'intérieur, ce n'est pas ce qu'il y a de plus pratique.

Se lancer dans la modélisation 3D

J'ai un peu touché à Blender il y a des années. C'est le moment de dépoussiérer mes connaissances. À ce moment-là, je n'ai aucune idée de ce dans quoi je me lance, ni la moindre stratégie réelle, et c'est le début d'un cycle que je vais connaître plusieurs fois : apprendre, essayer, me perdre, recadrer.

Pour cette première modélisation, je pars loin. J'imagine des supports imprimés en 3D pour maintenir tous les capteurs et composants que je veux utiliser, avec des plaques en bois fixées par-dessus pour former le coffrage externe. Volumineux.

Plein de composants : LED, capteurs, et une plaque tournante sur le dessus. L'idée : faire comme un tourne-disque, avec des disques en bois munis d'un sticker NFC en dessous et d'aimants incrustés pour aligner le disque, puis le faire tourner avec un petit moteur quand le lecteur NFC le détecte. L'avantage, c'est la possibilité de simplement poser une figurine (j'ai quelques figurines Faba sous la main), une carte NFC type Yoto, ou même de simples cartes achetées sur Amazon.

La modélisation 3D du prototype dans Blender avec les engrenages pour faire tourner le disque

J'achète des disques en bois en ligne et je les perce après avoir imprimé un gabarit pour répartir les aimants. Les aimants maintiennent le disque en place et le font tourner via une plaque rotative interne, elle aussi aimantée, actionnée par un moteur.

C'est séduisant sur le papier. Le projet est encore un simple passe-temps et, pour être honnête, je pars un peu dans toutes les directions, au gré de mes envies, sans cap clair.

Blender est un super logiciel pour l'animation et le rendu, mais pour modéliser des objets techniques avec des cotes précises et des contraintes mécaniques, c'est une galère.

Assembler les composants

En parallèle de la modélisation, je m'attaque à un autre défi : rassembler tous les composants électroniques que je veux intégrer dans la Music Box. Lecteur NFC, amplificateur audio, haut-parleurs, capteurs... le tout câblé sur une breadboard pour tester l'ensemble.

Tous les composants assemblés sur une breadboard : lecteur NFC, ampli, capteurs, moteur, boutons, batterie...
Tous les composants assemblés sur une breadboard : lecteur NFC, ampli, capteurs, moteur, boutons, batterie...

Un beau bazar de fils et de nappes, mais ça permet de valider que tous les composants peuvent fonctionner ensemble avant de passer à quelque chose de plus propre.

Je me lance alors dans la réalisation d'une carte électronique pour remplacer la breadboard et relier plus proprement tous les composants. Pour ça, je conçois ma première carte sur EasyEDA.

Les premières PCB custom modélisées sur EasyEDA pour agréger tous les composants
Les premières PCB custom modélisées sur EasyEDA pour agréger tous les composants

Je suis plutôt content du résultat. J'ajoute même un ring LED pour faire des animations autour du disque.

Le ring LED en action
Le ring LED en action

Galères techniques

Entre-temps, ça coince à plusieurs endroits. Le HAT audio Adafruit n'a pas toujours des pilotes compatibles avec la version de Raspberry Pi OS du moment. À chaque mise à jour, je dois tout revérifier, bidouiller, parfois revenir à une version précédente pour que ça remarche.

Le PN532 aussi me donne du fil à retordre. Sa portée varie selon l'antenne, la distance et les interférences des autres composants juste à côté. Je passe des soirées à ajuster l'orientation du lecteur et la distance entre la carte NFC et l'antenne pour obtenir des lectures fiables.

Ça prend du temps, mais ça m'apprend à déboguer des problèmes hardware de très bas niveau.

S'arrêter pour réfléchir

La PCB custom marche, plus ou moins. Mais à un moment, je me demande si je ne fais pas fausse route. Toute cette complexité dans la modélisation, les composants qui s'accumulent, un boîtier qui risque d'être lourd et difficile à assembler... Je prends une autre direction : la simplification.

Je viens de découvrir Shapr3D, un logiciel de modélisation 3D bien plus adapté à ce type de travail. Je décide de reprendre la modélisation à zéro : une structure imprimée en 3D, pensée comme les arêtes d'un cube, destinée à accueillir des plaques découpées au laser.

Le prototype v2 : structure imprimée en 3D avec panneaux en MDF découpés au laser
Le prototype v2 : structure imprimée en 3D avec panneaux en MDF découpés au laser
L'intérieur du prototype v2 : le Raspberry Pi, le HAT audio et les nappes de connexion logés dans la structure
L'intérieur du prototype v2 : le Raspberry Pi, le HAT audio et les nappes de connexion logés dans la structure

J'arrive ainsi à un boîtier fonctionnel, avec des boutons pour naviguer dans les musiques. Le logiciel a un peu évolué aussi : je peux maintenant gérer une playlist par tag NFC et plus seulement un titre.

Ce que j'en tire

La plaque tournante, la PCB custom, les disques en bois : rien de tout ça ne finit dans ce prototype. Mais chacune de ces explorations m'apporte quelque chose. Blender m'initie à la 3D. EasyEDA me fait découvrir la conception de circuits. Les aimants et le moteur me confrontent aux contraintes du monde physique.

Ces détours me permettent d'explorer différents domaines et de mieux comprendre chacun d'eux.

J'ai maintenant un prototype fonctionnel, une meilleure compréhension de la modélisation et de l'électronique, et l'envie de continuer. Il est temps de faire évoluer le prototype à nouveau pour corriger les problèmes rencontrés.

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