Vélo Espace
Objet[modifier | modifier le wikicode]
Le Vélo Espace est un dispositif destiné à calculer l'espacement entre un cycliste et un véhicule motorisé. L'article R414-4 du code de la route impose aux conducteurs de dépasser un cycliste en préservant une distance d'un mètre en ville, et d'un mètre cinquante hors agglomération. Le non respect de ces distances pouvant engager la sécurité des cyclistes (un exemple parmi d'autres), il peut être utile dans de multiples situations d'objectiver l'impression d'inconfort, voir de mise en danger, en s'appuyant sur des mesures réelles, fiables et dynamiques. C'est ce pourquoi Vélo Espace, initié par un "vélotafeur" et adhérent à la FUB, a été conçu.
Vélo Espace s'installe sur le cadre du vélo, et les mesures d'espacement sont effectuées lors de l'appui d'un bouton poussoir au guidon. La lecture des valeurs obtenues s'effectue par l'intermédiaire d'un téléphone connecté en Bluetooth à l'appareil.
Auteur et réalisation du projet : Martin
Photos[modifier | modifier le wikicode]
- Intérieur.jpg
Intérieur
- Téléphone.jpg
Téléphone
- Arrière.jpg
Arrière
- Boite cadre.jpg
Boitier
- Déclencheur guidon.jpg
Guidon
Quelques avertissements[modifier | modifier le wikicode]
L'utilisation du Vélo Espace se destine plutôt aux cyclistes expérimentés ne perdant de vue à aucun moment les risques liés à un défaut d'attention lors de l'utilisation du dispositif.
L'objectif de cette documentation est de faciliter la reproduction du dispositif Vélo Espace par tout un chacun souhaitant en posséder un. Si vous ne pensez pas être en mesure d'y arriver seul, je vous invite à vous rendre dans le fablab le plus proche de votre domicile : vous devriez y trouver de l'aide, des conseils, et l'imprimante 3D nécessaire à la réalisation du boîtier (facultatif).
Si vous avez des questions sur cet appareil, vous pouvez me contacter à cette adresse : martin arobase funlab point fr.
Enfin, si vous avez trouvé une quelconque utilité à la documentation que vous êtes en train de parcourir, je ne peux que vous encourager à effectuer un micro-don à l'association (loi 1901) de la FUN, gestionnaire du Funlab : sans ce fablab associatif, sans les outils et les machines, et sans l'aide des bénévoles ce projet n'aurait jamais pu voir le jour.
Liste du matériel[modifier | modifier le wikicode]
Composants utilisés :[modifier | modifier le wikicode]
- un arduino nano ou équivalent chinois ;
- un module bluetooth HC-05 ;
- un module ultra-son HC SR04 ;
- une pile 9V et son connecteur ;
- du fil électrique ;
- des bandes de velcro avec boucle (20cm de long, 2cm de large);
- un bouton poussoir (diamètre 12mm) ;
- un interrupteur ON/OFF ;
- deux vis M3 ;
- éventuellement, un support de smartphone pour guidon.
Outils :[modifier | modifier le wikicode]
- un tournevis ;
- une imprimante 3D (facultatif : tout autre contenant, une boite en carton par exemple, sera moins pratique à installer sur le vélo mais peut faire l'affaire) ;
- un fer à souder ;
- une pince coupante ;
- une pince à dénuder.
Étapes de conception[modifier | modifier le wikicode]
Quelques besoins qui ont guidé la réflexion[modifier | modifier le wikicode]
Le Vélo Espace étant destiné à être monté sur un vélo, il devait nécessairement pouvoir rester bien arrimé malgré les secousses, tout en restant facilement amovible. Il a donc été fait le choix d'un boîtier compact, épousant en partie les sections tubulaires du vélo pour une question de stabilité, et attaché à celui-ci par des bandes velcro pour être en mesure de l'installer ou de l'enlever en quelques manipulations rapides, sans outil.
Le boîtier devait être aisé à ouvrir pour faciliter la maintenance et le remplacement des piles. J'ai fait le choix d'une fermeture par vis, a priori plus fiable que d'autres solutions.
Le boîtier devait être auto-alimenté : il inclut donc une pile 9V, amovible. Une alimentation par dynamo moyeux, un temps envisagé, est peut-être possible mais complexifiait les choses et a été abandonnée.
Le déclenchement de la mesure de distance devait être manuelle, pour économiser la pile et éviter d'enregistrer des valeurs ne correspondant pas aux situations recherchées.
Les résultats des mesures devaient être enregistrés, horodatés, et exportables facilement.
Pour que le projet puisse être aisément répliqué, l’électronique embarqué devait rester relativement sobre, simple dans la forme, et le budget nécessaire à l'acquisition du matériel, restreint : l'Arduino et ses différents modules correspondaient à ces critères.
L'électronique[modifier | modifier le wikicode]
Les premiers essais[modifier | modifier le wikicode]
Je possédais déjà une carte compatible Arduino et un module à ultra-son, mais également un lecteur de carte SD pour l'enregistrement des données et un module RTC pour l'horodatage. J'ai donc naturellement assemblé ces éléments, et effectué les premiers tests en "situation" :
Le principal problème, outre l'encombrement (relatif) de tous les éléments, se situait au niveau de la consommation d'énergie. Une pile 9V n'arrivait pas à fournir l'intensité nécessaire au bon fonctionnement de tous les modules. Peut-être aurait-il été possible d'optimiser le montage pour atteindre une moindre consommation (en remplaçant le shield Ethernet sur lequel je disposais d'un support pour carte MicroSD par un module microSD seul, par exemple), mais j'ai souhaité tester la solution "Bluetooth", qui évitait dans tous les cas après chaque séance de mesure de devoir ouvrir le boîtier, pour retirer la carte SD et l'insérer dans un ordinateur...
Bluetooth + Smartphone[modifier | modifier le wikicode]
Après essais, il s'est avéré que le module bluetooth permettait de se passer de lecteur SD et de RTC : l'horodatage et l'enregistrement des mesures et leur partage peut ainsi se faire directement avec son smartphone. Tout le monde ne possède pas de téléphone "intelligent", mais a priori tout le monde peut se faire prêter un téléphone le temps d'effectuer les mesures. La solution bluetooth + smartphone s'est avérée fiable et adaptée. Dernière chose, et non des moindres : l'alimentation par une pile 9V devenait de nouveau possible sans bidouille.
L'arduino UNO a laissé la place à un Nano (ici une copie chinoise), pour miniaturiser au mieux le tout.
J'avais ajouté deux LEDs : l'une pour indiquer la bonne initialisation du microcontrôleur, l'autre pour confirmer la bonne connexion Bluetooth entre les appareils. Pour des raisons de place et de simplification, je n'ai pas inclus ces LEDs dans le montage final.
Le boîtier[modifier | modifier le wikicode]
Essais de modélisation[modifier | modifier le wikicode]
Une fois défini les éléments composant l’électronique du boîtier (module ultra-son, bluetooth, arduino nano et pile), il s'agissait de concevoir le boîtier, qui devait répondre à tous les critères définis plus haut. La modélisation a été effectuée sous Fusion360, et 3 impressions m'ont été nécessaires pour corriger quelques erreurs de placements.
Rendu final[modifier | modifier le wikicode]
Le déclencheur[modifier | modifier le wikicode]
Une première version non-concluante a fait place a une version efficace : le bouton poussoir servant de déclencheur est enrobé dans un boîtier se fixant par scratch aux pognées du vélo. Le bouton poussoir tombe sous le pouce, prêt à déclencher par son appui les mesures d'espacement.
Pour reproduire le dispositif chez vous[modifier | modifier le wikicode]
Impression 3D[modifier | modifier le wikicode]
Voici le lien vers la modélisation du boîtier : Fichier:Modelisation.zip En important ce fichier dans Fusion 360, vous serez en mesure de modifier la modélisation pour l'adapter à votre matériel, si il diffère de celui que j'ai utilisé.
Dessin avec dimensions et agencement du boîtier[modifier | modifier le wikicode]
Montage électronique[modifier | modifier le wikicode]
Voici le montage à reproduire :
Code à téléverser dans l'Arduino[modifier | modifier le wikicode]
Mode d'emploi[modifier | modifier le wikicode]
Installation du Vélo Espace sur votre vélo[modifier | modifier le wikicode]
- A l'aide des deux bandes velcros du boîtier, placer le boîtier sur le cadre du vélo, là où cela vous semble le plus adapté pour votre vélo (la fourche gauche me semble la meilleure option). Pour gagner en stabilité, et protéger la peinture de votre cadre, il peut être utile d'insérer un carré de chambre à air usagée entre le boîtier et le cadre.
- Réglez l'orientation du boîtier de manière à ce que la ligne représentée sur le haut de la boîte soit parfaitement parallèle à votre vélo, et donc aux voitures qui vous dépasseront. Si le dispositif est mal positionné, les ultra-sons se perdront dans l'air et aucune mesure ne pourra être effectuée.
- Faites courir les câbles reliant le boîtier au bouton poussoir comme vous le feriez pour un compteur de vitesse classique.
- A l'aide de la bande velcro du bouton poussoir, positionnez-le à proximité immédiate de votre pouce, sur votre poignée.
Première utilisation[modifier | modifier le wikicode]
- Téléchargez Serial Bluetooth Terminal pour Android. Ne possédant pas d' iPhone, je n'ai pu tester d'application sous iOS.
- Activez le Bluetooth de votre téléphone, allumez le boîtier de Vélo Espace, et attendez cinq secondes environ. Puis recherchez le périphérique Bluetooth nommé HC 05 et appairez-le .
341x341px - Le code d'accès est : 1234
345x345px - Dans l'application Serial Bluetooth, rendez-vous dans le menu "Bluetooth Devices", puis sélectionnez la ligne "HC 05" 347x347px
- Dans la même application, revenez via le menu sur l'écran "Terminal", puis cliquez sur l'icône représentant deux prises 354x354px
- Votre téléphone reçoit désormais les données du boîtier. Si tout se passe bien, vous devriez voir apparaître le message "Connected" sur votre écran !
Comment utiliser Espace Vélo ?[modifier | modifier le wikicode]
- Activez le Bluetooth de votre téléphone, mettez en fonction le boîtier d'Espace Vélo, lancez l'application Serial Bluetooth, puis cliquez sur l'icône en forme de prise (voir le point 5 ci-dessus). Si la liaison est effective, l'indication "Connected" s'affiche à l'écran.
- Le message : "décalage, en décimètres ?" s'affiche alors. De quoi s'agit-il ? Par défaut, le dispositif mesure la distance entre lui-même et le premier obstacle rencontré (ligne bleue sous le schéma ci-dessous). Toutefois, la seule valeur réellement indicative et intéressante est l'espacement entre le véhicule motorisé et le cycliste lui-même (ligne verte). Vous devrez donc entrer dans l'application la valeur (en décimètre, arrondie à l'entier supérieur ou inférieur, à vous de choisir) correspondant à la ligne jaune. Ainsi, le Vélo Espace affichera la distance réelle vous séparant de la circulation motorisée lors d'un dépassement.
Fichier:Dessinvelo.png
Exemple : si vous mesurez 26 centimètres entre le Vélo Espace et votre épaule gauche, entrez le paramètres 3 (comme 3 décimètres) dans le terminal de l'application (il s'agit de la ligne en bas de l'écran). Validez avec l'icône en forme de flèche. A partir de maintenant, le dispositif retranchera automatiquement 30cm à la mesure initiale. Pourquoi la valeur à enregistrer est-elle en décimètre ? La réponse est à la toute fin de cette page, dans la partie "Limitations et pistes d'améliorations" ! - Installez le téléphone sur votre support de guidon si vous en possédez un.
- Pour prendre une mesure, laissez le déclencheur appuyé lorsqu'une voiture vous dépasse. Le dispositif prend alors 4 mesures par secondes. Les mesures ne peuvent être correctes que si le cycliste et le véhicule motorisés sont parallèles, ce qui est le cas le plus courant. Au-delà de
- Une fois les mesures terminées, vous pouvez enregistrer les données de deux façon, en touchant les trois petits points en haut à droite de l'application :
- Directement dans votre téléphone : choisissez "Save". Il faudra ensuite naviguer dans le répertoire de votre téléphone pour le lire et le téléverser sur votre ordinateur ;
- Vous pouvez sinon cliquer sur "Share" et vous l'envoyer par mail, SMS...
Fichier:Screenshot 2017.png
- Il est ensuite possible, en modifiant l'extension du fichier en ".csv", de l'ouvrir dans un tableur pour trier facilement les données, et supprimer par exemple toutes les lignes contenant le terme "VIDE" pour ne garder que les mesures correctes.
- Pensez à éteindre le boîtier pour préserver les piles.
Limitations et pistes d'améliorations[modifier | modifier le wikicode]
Vélo Espace n'est qu'un prototype. C'est à dire que si il est utilisable en l'état, il est loin d'être sans défaut, et est améliorable sur tous les plans : design, fonctionnalités, code...
Je ne pense pas continuer le développement de ce dispositif, ayant rempli l'objectif que je m'étais fixé. et arrivant à la limite de mes compétences. Nous ne pouvons que vous encourager à développer votre propre "Vélo Espace", en reprenant ou non tout ou partie du projet présenté ici, le tout étant que vous documentiez votre projet pour que tous les intéressés puissent en profiter à leur tour !
Quelques idées d'améliorations :
- la valeur de décalage (cf section ci-dessus) est à entrer à chaque initialisation, il serait possible d'enregistrer la valeur dans l'EEPROM de l'arduino pour éviter cette étape ;
- deux LEDs pourraient être utiles pour l'utilisateur : une indiquant la bonne initialisation du dispositif lors de son allumage (en utilisant par exemple la LED du pin 13), l'autre indiquant l'activité de la connexion Bluetooth (pin "STATE" du module Bluetooth;
- rendre le dispositif étanche ;
- modifier le code pour que différentes valeurs prises dans un court laps de temps (et ne représentant qu'un seul dépassement) soient groupées dans un seule moyenne, envoyée à l'utilisateur ;
- coupler les données d'espacement avec la géolocalisation, pour être en mesure de visualiser sur une carte les axes à problèmes ;
- alimenter le boîtier par le moyeu-dynamo ;
- prévoir la mise en veille du dispositif en cas de non utilisation pendant X minutes, pour économiser les piles ;
- ...
