PROJET QUADCOPTER

Comment réaliser plus facilement un bilan thermique à l'aide d'un quadcopter ?

Le Projet Quadcopter

Pourquoi le choix de cette problèmatique ?

Energie
L'énergie est un enjeu societal majeur. Aujourd'hui elle est indispensable au quotidien: pour s'éclairer, pour se chauffer, pour se nourrir pour faire tourner les industries, etc...
Le site de la RTE propose de voir la consommation électrique réel et estimé de la veille ou précédemment encore.
90% de l'énergie n'est pas naturelle, ainsi l'un des véritables objectifs est de diminuer cette consommation qui ferait baisser les besoins et par conséquent sa production. A noter que la baisse d'1°C dans l'air ambiant engendre une augmentation de 1500MegaWatt (soit une tranche de centrale nucléaire).

Image RT2012
Concentrons nous sur un aspect plus familier, celui de l'habitation. Dans un logement, l'énergie représente un budget majeur, alors réduire ses dépenses est devenu un sujet important. Une réglementation nommée RT2012 a ainsi vu le jour.
Pour étudier les déperditions de chaleur d'un logement, il est fréquent d'utiliser la thermographie, procédé que nous allons développer par la suite.

Qu'est-ce que la Thermographie ?

La thermographie est une technique qui permet d’obtenir une image thermique par l'analyse des infrarouges. L'image obtenue est appelée le thermogramme.
Elle est réalisable grâce à des appareils spécialisés tels que des caméras thermiques. Il faut savoir, que ce genre de caméra reste cher, voir très cher (de 1000€ à plusieurs dizaines de milliers d'euros.)

Nous y recourons dans divers domaines tels dans l'étude sur les bâtiments, l'aéronautique, la recherche sicentifique ou encore dans le domaine médical.

Thermographie Aerienne

Dans notre cas, elle va permettre de faire le bilan thermique d'un bâtiment afin de voir où sont les failles d'isolation de ce dernier pour ensuite les corriger.

Nos essais thermographique sur des maisons miniatures

Pour faire nos études sur la thermographie, nous avons dans un premier temps étudié une boite en polystyrène extrudé, dans laquelle nous avons installé une résistance de grille pain au sol et une ampoule au plafond. Ce système nous a permis d'atteindre des températures environnant les 100°C.
Dans un second temps, nous avons fabriqué une nouvelle maison, mais cette fois en différents matériaux pour étudier les flux thermique selon les matériaux. (Utilisation de la loi de Fourier exprimant le flux thermiques d'une surface d'un matériau en fonction de l'épaisseur.
Maison Polystyrèje extrudé Maison en différents matériaux
Aussi, nous avons mis en application nos précédentes recherches sur le logiciel matLab.

Les solutions envisagées pour répondre à notre problématique

Pour répondre à notre problématique, nous avons élaboré une carte mentale (aussi appelée "diagramme pieuvre") qui nous a permis de faire le bilan des différentes possibilités d'engins qui s'offrait à nous et de lister leurs avantages et leurs inconvénients.
Diagramme pieuvre
Nous avons donc choisi la solution du quadcopter. Mais outre les arguments proposés sur ce diagramme, la construction d'un quadcopter étant avant tout un choix d'équipe basé sur les envies de projet du groupe.

Qu'est-ce qu'un quadcopter et comment ça marche ?

Un quadcopter est un objet volant comportant quatre rotors qui permettent de le maintenir dans les airs. Les quatre rotors sont généralement placés aux extrémités d'une croix.
Pour un bon fonctionnement, il est nécessaire que deux hélices tournent dans un sens et les deux autres dans l'autre sens. D'autre part, son fonctionnement général est assez particulier, ce qui fait son habilité.

On distingue quatre mouvements possibles : les gaz, le lacet, le roulis et le tangage.
Schema quadcopter
Les gaz
Le mouvement de gaz correspond tout simplement à la montée/descente du quadcopter. La montée est obtenue en augmentant la vitesse des quatre moteurs. La descente, qui elle est plus difficile à doser, s'obtient par la réduction de la vitesse des moteurs.
Le lacet
Le mouvement de lacet sert à faire tourner le quadcopter sur lui-même. Il est obtenu en augmentant la vitesse des hélices à pas normal et en diminuant proportionnellement la vitesse des hélices à pas inversé.
Le roulis et le tangage
Le roulis et le tangage sont des mouvements assez similaires visant à pencher le quadcopter sur un axe ou sur un autre. Ce mouvement est obtenu en augmentant la vitesse d'une hélice et en abaissant proportionnellement la vitesse de l'hélice opposée (hélice du même couple).

Notre Quadcopter

L'idée du projet était de pouvoir réaliser nous même un quadcopter en partant d'une simple base pour éviter les imperfections de précision.
Ainsi nous avons monter notre kit, réfléchi le positionnement et l'équilibre de l'appareil mais nous avons surtout développé notre propre programme de vol sous Arduino.

Notre Quadcopter
Pour voir la description de tous les composants, c'est ici