UN SYSTÈME DE MESURE COMPLET

Nous avons défini un projet d’approfondissement pour la formation en microtechnologie et nanotechnologie des apprentis laborantins et apprenties laborantines en physique. Il porte sur un système de mesure complet piloté par un microcontrôleur. Sa pièce maîtresse est un capteur de position microtechnique de ma fabrication.

Mon travail consistait à optimiser de manière globale le système de mesure déjà disponible, puis à réaliser le prototype.

Cette tâche intéressante comprenait les étapes suivantes:

• fabrication du capteur de position capacitif en salle blanche
• optimisation de l’électronique et du boîtier
• programmation du microprocesseur

FABRICATION DU CAPTEUR DE POSITION CAPACITIF EN SALLE BLANCHE

Avant de pouvoir commencer mon travail en salle blanche, je devais d’abord définir la chaîne de processus correspondante. Je l’ai réalisée selon les directives de la salle blanche «high-tech» interne. Après avoir construit le capteur de position à l’aide d’un procédé de fabrication microtechnique, j’ai pu mesurer et étalonner le capteur. L’étalonnage consiste à aligner le signal du capteur sur une grandeur de comparaison connue. Le capteur est maintenant prêt.

OPTIMISATION DE L’ÉLECTRONIQUE ET DU BOÎTIER

Avant le début des travaux, nous avons discuté en équipe de ce qui pourrait être modifié et optimisé. Nous avons décidé de réagencer le microprocesseur afin que le port USB soit directement accessible depuis l’extérieur. Il fallait aussi ajouter une mesure de la température et de l’humidité de l’air et intégrer un indicateur de l’état de la batterie. Les cosses à souder supplémentaires doivent faciliter la mise en contact des sondes de mesure.

Une fois les exigences clarifiées, j’ai d’abord établi le schéma électrique, puis la topologie du prototype de circuit imprimé. J’ai dû ensuite équiper la carte, souder les composants électroniques et enfin réaliser un contrôle visuel de la qualité.

La protection de l’électronique et un design maniable et attrayant: telles étaient les principales exigences en ce qui concerne le boîtier. J’ai pu concevoir le nouveau boîtier grâce à notre logiciel de dessin avec CAO en 3D. Sur la base des données du logiciel de dessin avec CAO, notre atelier a programmé ses systèmes de production pour fabriquer les différents éléments du boîtier.

PROGRAMMATION DU MICROPROCESSEUR

Pour pouvoir afficher la situation dans l’espace, les signaux des capteurs de position capacitifs devaient être traités numériquement dans le microprocesseur. À cet effet, j’ai dû programmer le microprocesseur en conséquence. J’ai écrit le programme dans l’environnement de programmation Arduino. En plus des jeux programmés, qui ont tous besoin de capteurs de position spatiaux pour la commande, j’ai aussi écrit le logiciel d’affichage de l’état de la batterie ainsi que de la température et de l’humidité de l’air.

C’est génial de voir que mon système de mesure amélioré est utilisé non seulement pour la formation spécialisée des laborantins et laborantines en physique mais aussi dans des ateliers et comme «objet de démonstration NTB» représentatif. La fabrication d’un système de mesure complet – du capteur de fabrication microtechnique à la programmation du microprocesseur – a constitué un travail très varié. La réalisation de cette tâche en pleine autonomie m’a passionnée et m’a procuré beaucoup de plaisir.