BE Elec Projet Type Kicad

Télécommande Infrarouge Autonome pour Vidéoprojecteurs (Projet 32)

Conception matérielle (prototypage sur Arduino Uno puis PCB sur mesure sous KiCad 9), rétro-ingénierie de protocole infrarouge (standard NEC 38 kHz) et développement logiciel embarqué (MicroPython & C++) d'un boîtier autonome destiné à éteindre automatiquement les vidéoprojecteurs de la salle des conseils de Grenoble INP - Phelma lorsqu'elle est inoccupée. Ce système prévient l'usure prématurée des lampes (estimée à 1 250 h/an d'allumage inutile, soit 33 % de leur durée de vie) et réduit la consommation énergétique du bâtiment.

• Consulter le rapport technique du projet (PDF)
• Consulter le support de soutenance technique (PDF)
• Consulter le schéma électrique du prototype initial (PDF)
• Voir la vidéo de démonstration du prototype en salle des conseils

Sommaire

1. Aperçu matériel : du prototype au produit final
2. Contexte et cahier des charges (SysML)
3. Architecture matérielle et carte PCB (KiCad 9)
4. Rétro-ingénierie du protocole NEC et firmware embarqué
5. Conception mécanique et intégration du boîtier
6. Structure du dépôt
7. Auteurs et encadrement

Aperçu matériel : du prototype au produit final

Phase 1 : Prototypage sur breadboard (Arduino Uno)	Phase 2 : Conception PCB sur mesure (KiCad 9 — v1.2)
Câblage initial sur plaque d'essai : Arduino Uno, 2 capteurs PIR, 4 LDR (A0–A3), récepteur et LED IR	Carte finale double face accueillant le Raspberry Pi Pico 2WH, l'étage LDO 5V et les connecteurs dédiés

Assemblage et soudure au laboratoire	Câblage interne dans le boîtier	Prototype final assemblé et testé

Contexte et cahier des charges (SysML)

À l'issue des réunions en salle des conseils, les vidéoprojecteurs restent fréquemment allumés toute la nuit (environ 2 fois par semaine, soit $1,250\text{ h/an}$ sur une durée de vie totale de lampe de $3,000$ à $4,000\text{ h}$). Le système conçu répond à trois niveaux d'exigences fonctionnelles :

1. Détection de l'état réel des vidéoprojecteurs : Mesure directe de la tension sur les sorties VGA (VGA1, VGA2) couplée à des photorésistances (PGM1201) afin de ne commander l'extinction que si l'appareil ciblé est effectivement sous tension.
2. Surveillance multi-capteurs de l'occupation : Fusion des informations issues d'un capteur de mouvement infrarouge passif (SBC-PIR), d'un radar de présence à ondes millimétriques (mmWave Gravity SEN0609) et d'un détecteur acoustique (SEN-14262).
3. Extinction automatique et mode Sniffer d'apprentissage : Émission d'une salve infrarouge d'extinction après $1\text{h}30$ ($5,400\text{ s}$) d'inactivité ou en cas de surchauffe/luminosité excessive, et possibilité de cloner à la volée une nouvelle télécommande par simple appui long (3 secondes) sur le bouton d'apprentissage (GPIO19).

Architecture matérielle et carte PCB (KiCad 9)

Brochage de la carte électronique (Version 1.2)

La carte électronique double face ($135 \times 130\text{ mm}$) intègre un étage de régulation linéaire 5V (TLV1117-50 alimenté en 12V DC via J1) et centralise l'ensemble des capteurs et actionneurs autour du microcontrôleur Raspberry Pi Pico 2WH :

Nomenclature matérielle (BOM)

Rétro-ingénierie du protocole NEC et firmware embarqué

1. Identification et décodage de la trame à l'oscilloscope

Le signal émis par la télécommande d'origine face au récepteur GT1089 a été capturé à l'oscilloscope numérique Tektronix et décodé via un banc Arduino Uno (firmware/arduino_ir_receiver), révélant une modulation NEC sur porteuse à 38 kHz de valeur hexadécimale brute 0x6F905583 (soit les 4 octets 0x83, 0x55, 0x90, 0x6F transmis LSB-first) :

• En-tête de synchronisation (AGC Burst) : Impulsion modulée de $9\text{ ms}$ (mark(9000)) suivie d'un silence de $4,5\text{ ms}$ (space(4500)).
• Bit logique 0 : Impulsion de $562\ \mu\text{s}$ suivie d'un silence de $562\ \mu\text{s}$ (durée totale : $1,125\text{ ms}$).
• Bit logique 1 : Impulsion de $562\ \mu\text{s}$ suivie d'un silence long de $1,675\ \text{ms}$ (durée totale : $2,25\text{ ms}$).

Principe temporel du protocole NEC	Capture de la trame IR à l'oscilloscope Tektronix

2. Synthèse PWM 38 kHz et mode Sniffer sous MicroPython (firmware/pico_main/main.py)

Le firmware principal embarqué sur le Raspberry Pi Pico 2WH pilote simultanément les deux émetteurs IR (GPIO7 et GPIO14) via les générateurs PWM matériels cadencés à $38\text{ kHz}$ (rapport cyclique de 50 %, duty_u16(32768)) :

• Triple tir d'extinction (envoyer_code_nec_universel()) : Envoie 3 trames NEC consécutives espacées de $500\text{ ms}$ pour garantir la prise en compte de l'extinction (y compris sur les projecteurs exigeant une double confirmation).
• Mode d'apprentissage universel (lancer_mode_apprentissage()) : Un appui de plus de 3 secondes sur le bouton GPIO19 place le boîtier en écoute sur le récepteur GT1089 (GPIO18), mesure à la microseconde les 67 fronts successifs (time.ticks_us()), discrimine les bits 1 ($> 1,200\ \mu\text{s}$) et 0, et met à jour dynamiquement en mémoire les 4 octets NEC_B1 à NEC_B4.

Conception mécanique et intégration du boîtier

Pour protéger la carte électronique de la poussière dans le faux plafond tout en intégrant les passages de câbles et l'interface utilisateur :

1. Modélisation 3D initiale (CAO 3D) : Conception d'un boîtier perforé et de son couvercle à poignée.
2. Boîtier en bois découpé au laser (solution retenue) : Conception d'un boîtier assemblé à créneaux ($14 \times 15,5 \times 10\text{ cm}$) généré via boxes.py, adapté en CAO 2D pour les perçages des connecteurs et fabriqué au FabLab de Phelma.

Modélisation 3D de la base	Modélisation 3D du couvercle	Plan 2D de découpe laser (boxes.py)

Banc de démonstration lors de la soutenance finale

Structure du dépôt

autonomous-ir-projector-remote/
├── .gitattributes                            # Détection KiCad / Python / C++ par GitHub Linguist
├── .gitignore
├── README.md
├── assets/
│   ├── arduino_breadboard_prototype.png      # Câblage du prototype initial sur breadboard (Tinkercad)
│   ├── autonomous_remote_demo.mp4            # Vidéo de test d'extinction automatique en salle
│   ├── enclosure_3d_base.jpg                 # Modélisation CAO 3D du boîtier
│   ├── enclosure_3d_lid.jpg                  # Modélisation CAO 3D du couvercle
│   ├── ir_frame_oscilloscope.png             # Acquisition Tektronix de la trame NEC 32 bits
│   ├── laser_cut_layout.jpg                  # Mise à plat 2D pour découpe laser
│   ├── nec_protocol_timing.png               # Chronogramme du protocole NEC
│   ├── pcb_3d_render.png                     # Rendu 3D de la carte PCB sous KiCad 9 (v1.2)
│   ├── pcb_soldering_bench.jpg               # Assemblage et soudure de la carte au laboratoire
│   ├── project_defense_setup.jpg             # Démonstration lors de la soutenance
│   ├── prototype_assembled_box.png           # Boîtier final assemblé et câblé
│   ├── prototype_inside_wiring.png           # Vue intérieure du câblage (Raspberry Pi Pico 2WH)
│   ├── sysml_requirements_diagram.png        # Diagramme des exigences SysML
│   └── system_architecture.svg               # Schéma synoptique vectoriel de l'architecture
├── docs/
│   ├── arduino_prototype_schematic.pdf       # Premier schéma électrique sur Arduino Uno
│   ├── bom_components.csv                    # Nomenclature initiale des composants (CSV)
│   ├── presentation_slides.pdf               # Support de soutenance technique
│   └── project_report.pdf                    # Rapport technique du projet (Grenoble INP - Phelma)

Auteurs et encadrement

Projet réalisé à Grenoble INP - Phelma (Année universitaire 2025–2026 — Projet n°32) :

• Équipe Partie II (Télécommande autonome) : Aurélien Capron (Chef de projet), Amaury Simonnot, Corentin Pilleux, Corentin Eletti, Reda Lounis.
• Équipe Partie I (Interface PWM / S.Bus) : Martin Fleury, Mathis Menager, Jules Ancel, Simon Danquigny.
• Encadrement : Julien Traveaux, Sophie Cornu et l'équipe du FabLab de Grenoble INP - Phelma.