2022_projetAscenseur_Ing2_Instrumentation_AnthonyLeblanc

L'objectif du projet est de proposer un ascenseur automatisé et connecté pour des véhicules. Celui-ci permet de monter ou descendre le véhicule vers un autre étage et de l'évacuer de la zone.
Pour une application IoT, l'ascenseur enregistre le flux sur un Google Sheet.

(Nous étions 4 membres, ne pouvant mettre de 4ième membre sur ce site, il sera ajouter ici :
Name : Théo Bouvier-Leclerc
email : theo.bouvier-leclerc@edu.univ-paris13.fr
Contribution : État de l'Art)

Skill Level: Intermediate

Slides & Videos Members State of the Art Project Description Hardware Software Arduino Code External Services

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Members

Name	Contribution
Anthony Leblanc	Prise en main du kit Arduino, création d'un document texte (rapport d'avancement). Création de l'état d'art. Recherche d'articles pour l'état de l'art du projet. Recherche de composants permettant l'aboutissement du projet. Création de différent module LEGO de l'ascenseur (transmission de la rotation du moteur, maintien du l'écartement des chenilles et dispositif permettant l'intégration des moteurs). Écriture du rapport du projet.
Jingwen Chen	Étude du projet : théorie des équations du système asservie et de la modélisation du projet. Recherche d'articles pour l'état de l'art du projet. Prévision de composants pour le modèle de l'ascenseur. Développement du programme Arduino et optimisation des composants LEGO de l'ascenseur.
Alex Rousseau	Recherche d'articles pour l'état de l'art du projet. Recherche de composants permettant l'aboutissement du projet. Création de la structure de base de l'ascenseur en LEGO (système de contrepoids et de roulements(chenillards)). Optimisation de la structure dans l'évolution du projet. Écriture du rapport du projet. Montage de la vidéo de présentation.

State of the Art

Business Aspect

Quel est le prix d'un monte voiture ?

Concernant son prix, le monte voiture peux aller de 5 000€ à 25 000€ sans les frais de pose, et peut toutefois atteindre les 45 000€ avec les frais de pose, ces derniers coûtants généralement plus de 10 000€.

Ce prix dépend cependant de divers paramètres, tels que :

La charge utile maximale de l’appareil. En effet, plus la capacité de levage est importante plus le moteur intégré doit être puissant.
Le nombre d’étages desservis
Le système de levage utilisé, pouvant être soit hydraulique, soit électrique
Le niveau de qualité de la finition.

En revanche, selon le système de levage utilisé, les monte-voitures hydrauliques sont en général moins onéreux que les monte-voitures électriques.

Pourquoi installer un monte voiture ?

Les bureaux, les garages publics, ainsi que les résidences privées peuvent désormais être équipés d’un monte voiture. Fabriqué sur mesure, ce dernier est une solution pratique pour faciliter le transport vertical d’un véhicule. D’ailleurs, il est tout à fait possible de l’installer dans un bâtiment existant.

Avec cette plateforme, il sera facile de transférer la voiture d’un niveau à un autre. En effet, l’ascenseur pour voiture comporte une cabine pouvant accueillir à son bord tout type de véhicule. Selon le modèle, le conducteur peut aussi être admis dans la cabine, afin de réaliser les manœuvres de sortie. On peut également opter pour un appareil non accompagné. Dans ce cas, la cabine ne pourra pas accueillir des passagers.

Installer un élévateur de voiture permet de sécuriser le garage. Bien dissimulée sous terre, la voiture reste à l’abri des regards des cambrioleurs. De même, si l’habitat est implanté dans une zone escarpée, cet appareil permet d’accéder facilement au garage

Il existe plusieurs modèles de monte voiture : à ciseaux, à colonnes, électrique et hydraulique. Il convient de noter que cet appareil se déplace de manière verticale. De ce fait, certains paramètres doivent être pris en compte avant de l’installer : charge maximale à supporter, hauteur à atteindre et dimensions du véhicule.

Concernant le système d’ouverture et de fermeture de la cabine, il est possible de choisir une porte coulissante ou automatique. Par ailleurs, de nombreux modèles proposent une cabine à double accès. Cela évitera de devoir faire demi-tour, une fois le niveau voulu atteint. Contrôle d’accès, télécommande à distance, aérateur, ce sont autant d’accessoires pouvant accompagner l’appareil

Technical Aspect

Quel est le prix d'un monte voiture ?

De nos jours le monte voiture et en constante évolution. En effet, il existe sous plusieurs formes :

Le monte-voiture à ciseaux : Le mécanisme de levage se compose de vérins articulés, actionnés par un système hydraulique. Ce système est facile à installer, mais se limite à des transports sur une faible distance, soit un ou deux étages au maximum.
Le monte-voiture autoportant : ces dispositifs sont soutenus par plusieurs poteaux. Ils n’ont donc pas besoin d’être fixés à un mur ou tout autre structure pour conserver leurs stabilités. Le levage de la voiture peut être actionné par un moteur électrique ou un système hydraulique.

Et avec une accessibilité différente

Les montes-voitures accompagnés, dont le conducteur peut rester dans le véhicule lors de la manœuvre de sortie. Ces systèmes doivent donc avoir une importante capacité de charge pour assurer la sécurité du conducteur ;
Les montes-voitures non-accompagnés, qui interdisent la présence d’un conducteur sur la plateforme lors du levage. Ce type d’équipement s’installe généralement dans un garage souterrain.

Les caractéristiques du monte voiture sont généralement :

Une capacité de charge qui varie entre 3 000 kg et 8 000 kg. Une capacité de charge de 5 000 kg est suffisante pour soulever des voitures légères ;
Une hauteur de transfert de 3 ou 4 étages, ou bien limitée à un seul étage ;
Un accès simple ou double. Un double accès permet de limiter les manœuvres des automobilistes pour entrer et sortir de l’ascenseur garage ;
Une cabine d’une largeur de 3 mètres, d’une profondeur de 4 mètres à 6 mètres et d’une hauteur de 2 mètres au minimum.
Une porte battante, télescopique ou enroulable (à la verticale ou à l’horizontale)

Les monte-voitures constituent l’équipement privilégié des garages souterrains. Il permet de mettre le véhicule à l’abri contre les agressions météorologiques ou tout acte de vandalisme. De plus, l’utilisateur dispose d’un contrôle absolu sur le fonctionnement du système à partir d’un système filaire ou d’un dispositif portatif télécommandé.

Ascenseur Voiture en ciseaux hydraulique

Le monte véhicule en ciseaux hydraulique possède diverses caractéristiques :

La taille de la plateforme peut aller de 10m² à 100m²,
La hauteur de levage (jusqu’à combien il peut monter) va de 0m à 20m,
La capacité de chargement est comprise entre 0 et 100 tonnes,
La vitesse de levage se situe entre 4-8m/minutes
Une puissance allant de 220V à 380V

Monte-Voitures

La catégorie de produits monte-voitures gagne en popularité afin de pallier les manques d’espace. Comparé à une rampe d’accès, un monte-voiture présente ici de nombreux avantages. Ainsi, pour une différence d’étage de 3 mètres, la longueur d’une rampe d’accès est d’environ 20 mètres. De plus, les rampes doivent être déneigées en hiver et peuvent entraîner la présence d’eau dans le parking souterrain en cas de fortes pluies. Les monte-voitures, font passer les véhicules en toute sécurité de la rue au parking souterrain et contribuent ainsi à minimiser l’imperméabilisation des surfaces.

Outre les prix actuels des matières premières, le prix d’un ascenseur de voiture dépend surtout de la course, de la complexité et des dimensions de l’ascenseur de voiture. Le prix des monte-voitures simples sans conducteur à bord commence à environ 50 000€. Les systèmes plus complexes avec une grande course et plusieurs arrêts peuvent être beaucoup plus chers.

Les dimensions du monte-voiture doivent être calculées en fonction des véhicules à garer. Il faut également tenir compte de la tendance aux véhicules plus grands et plus lourds. Pour les tables élévatrices à ciseaux, il est recommandé d’opter pour une fosse d’environ 6mx3m. Pour les élévateurs à deux colonnes, 6mx3,4m.

La table élévatrice à ciseaux peut soulever une charge de 2,5 tonnes en standard, mais elle peut être augmentée à 3.5 tonnes. L’élévateur à deux colonnes soulève 3 tonnes en version standard et 5 tonnes après augmentation de la charge.

Les monte-voitures sont certifiés conformes aux normes de sécurité en vigueur. Les ascenseurs fonctionnent pendant le trajet via la commande “homme mort”. La plate-forme de l’ascenseur est surveillée en permanence par des capteurs. Tous les accès à l’ascenseur de voiture sont également surveillés en permanence par des capteurs. En cas de montage à l’extérieur, le toit télescopique ferme la gaine, ce qui évite tout risque de chute. Pour l’entretien de l’unité hydraulique sous l’ascenseur, ce dernier est équipé de supports de sécurité, ce qui garantit un accès sans danger à la cage d’ascenseur.

Ascenseur Voiture en double couches

Le monte véhicule en double couches possède diverses caractéristiques :

La taille de la plateforme peut aller de 10m² à 50m²,
La hauteur de levage (jusqu’à combien il peut monter) va de 0m à 3m,
La capacité de chargement est comprise entre 0 et 10 tonnes,
La vitesse de levage se situe entre 4-8m/minutes
Une puissance allant de 220V à 380V

Project Description

Problem Definition

L'objectif de ce projet est de réaliser un ascenseur connecté et automatisé pour des véhicules.
Le véhicule est dans une zone d'attente sur un tapis roulant, le tapis roulant se met en marche vers la zone amovible, des capteurs surveillent cette progression et permettent l'arrêt de l'avancer du véhicule lorsque celui-ci se situe dans la zone de l'ascenseur. Le véhicule monte (ou descend selon la situation), et un nouveau tapis roulant gare le véhicule sur une place libre.
Toutes ces actions étant piloté par un programme et surveillé par des capteurs permettent une modélisation en temps réel sur un site internet.

Challenges & Motivation

_ L'un des défis les plus difficiles à surmonter pour la réalisation de ce projet est celui du respect des délais qui nous étaient accordé. En effet, la situation dans laquelle nous nous trouvions ne nous permettait en aucun cas de réaliser l'ensemble de nos objectifs. Par ailleurs, le temps de réception des commandes matériels ayant été très long cela nous a fortement ralentit dans l'avancé de notre projet. Nous avons donc dû revoir nos ambitions et nous consacrer sur la partie fonctionnel de l'ascenseur, c'est à dire : 3 capteurs permettant de détecter le véhicule dans les 3 zones et un moteur actionnant la monté ou la descente de la zone amovible.

_ Un autre défis était autour du mécanisme de la structure en général

_ Un défi et une motivation pour nous était la création du site internet en temps réel nous permettant de mettre en application nos connaissances acquises dans la formation d'ingénieur instrumentation. (Malheureusement abandonnée faute de temps)

Real and Complete Usecases

L’ascenseur est équipé de 3 capteurs, l’un se situe dans l’ascenseur, les deux autres à la sortie. Lorsqu’un utilisateur(un véhicule par exemple) rentre dans l’ascenseur sans bloquer le capteur de l’extérieur, l’ascenseur se bascule à l’autre étage. Sinon l’ascenseur est bloqué pour des raisons de sécurité (l’ascenseur comprend que l’utilisateur est pas entièrement dans l’ascenseur).

Technical Description

On dispose de 3 tapis roulants. Chacun d’entre eux est équipé de 1 ou 2 moteurs. Ces tapis roulants sont en fonctionnement selon les données récoltées par les capteurs ultrasons situés en début et fin de course des tapis roulants. Une structure en LEGO a été construite pour les tapis roulants et une autre permettant la fonction de l’ascenseur. Pour permettre à l’ascenseur de fonctionné un système de contrepoids et un système de transmission de l’axe de rotation du moteur ont été réalisé. Le système est piloté par une carte Arduino.

À l’avenir, dans le cadre d’optimisation de notre projet, les données récoltées à l’aide des capteurs à ultrasons seront transmises à une carte Raspberry pi ce qui permettra de modéliser sur un site internet une modélisation de ce qui se passe en temps réel. Par ailleurs, nous pouvons imaginer un système permettant d’orienter les véhicules vers des places de parking disponible dans le module.

Hardware

Materials

Name	Part Number	Price	Count	Link
ESP8266	ESP8266 MOD-12F	8,99	1	🛒
servomoteur	Hitec HS485HB	23,9	1	🛒
capteur ultrason	Grove 101020010	4,5	3	🛒
LEGO				🛒
Arduino UNO	ARDUINO UNO REV3 [A000066]	27,05	1	🛒

Schematic

Software

repository - zip

/*
 * le code enregistre s'il y a un véhicule monte ou descent dans un googlesheet avec un timestamp
 * L'utilisation de RFID est ignoré.
 *
 */

//WIFI*******
#if defined ARDUINO_ARCH_ESP8266  // s'il s'agit d'un ESP8266
#include 
#elif defined ARDUINO_ARCH_ESP32  // s'il s'agit d'un ESP32
#include "WiFi.h"
#endif

#include 
//*******WIFI

#include 


const int sigPin[3] = {D0,D1,D2};
const int SerPin = D8;

int mode = 0;
bool goingUP = true;
int count = 0;
const int margin = 10;
const int servCW = 20;
const int servCCW = 150;
const int servSTOP = 90;
Servo myservo;

//WIFI**********
const char *ssid = "iPhone"; // à remplacer par le nom de votre réseau WiFi
const char *password = "11706224"; // à remplacer par le mot de passe WiFi
const char* host = "script.google.com";
String url;

//à remplacer par le fingerprint SHA1 de votre App Script
// utile pour l'ESP8266 mais pas pour l'ESP32
const char fingerprint[] PROGMEM = "9c 03 67 e3 4e b7 66 21 f3 5d b7 1f f2 06 33 bc 2c ad 17 6a";
//b3 3f f3 e4 5f 76 59 2e f9 a2 0b f7 99 5e 44 89 21 4d 2e 22
int compteur = 0;
//**********WIFI


void setup() {
  Serial.begin(9600); // // Serial Communication is starting with 9600 of baudrate speed
  
  //WIFI*******************************
  Serial.print("Connexion a ");
  Serial.println(ssid);

  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connecte"); 
  //*******************************WIFI
  
  myservo.attach(SerPin);
}
void loop() {
  CheckReadings();Serial.println(mode); 
  //dataSend();
  delay(500);
  myservo.attach(SerPin);
  switch (mode){
    case 0: //waiting for a vehicul to come
      if (ReadSigX(0)margin && ReadSigX(2)>margin && ReadSigX(1)margin)
        mode = 3;
      break;
    case 3: //wait for the ground to clear
      if (ReadSigX(0)>margin && ReadSigX(2)>margin && ReadSigX(1)>margin)
        mode = 0; 
      break;
  }

}

//show the reading data for each sensor on the serial screen
void CheckReadings(){
  Serial.println("=========");
  Serial.println(ReadSigX (0));
  Serial.println(ReadSigX (1));
  Serial.println(ReadSigX (2));
}
//Read and return the data from a specific sensor X in cm
long ReadSigX (int i) {
  pinMode(sigPin[i], OUTPUT);
  digitalWrite(sigPin[i], LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(sigPin[i], HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(sigPin[i], LOW);
  pinMode(sigPin[i], INPUT);
  long duration;
  duration = pulseIn(sigPin[i], HIGH);//timeout => duration=0
  return duration * 0.034 / 2; //0.034cm/us
}

void dataSend()
{
  Serial.print("Connexion a ");
  Serial.println(host);

  WiFiClientSecure client;
  client.setInsecure();
  const int httpPort = 443;

  #if defined ARDUINO_ARCH_ESP8266  // s'il s'agit d'un ESP8266
    client.setFingerprint(fingerprint);
    //client.verify(fingerprint, host);
  #endif
  
  client.connect(host, httpPort);
  
  if (goingUP)
  url = "/macros/s/AKfycbws1eEV99HAfV9MSQ3hltqjnsiSrM64Hz3q4QFGVk7T3NNUXxE/exec?func=addData&val1=" + String("UP") ;
  else
  url = "/macros/s/AKfycbws1eEV99HAfV9MSQ3hltqjnsiSrM64Hz3q4QFGVk7T3NNUXxE/exec?func=addData&val1=" + String("DOWN") ;

  client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" +
               "Host: " + host + "\r\n" +
               "Connection: close\r\n\r\n");
  delay(500);
  String section = "header";
  while (client.available())
  {
    String line = client.readStringUntil('\r');
    Serial.print(line);
  }
  Serial.println("Fermeture de la connexion.");
  
}

function doGet(e)
{
  var mo = e.parameter.func;
  if(mo == "addData")
  {
    var stat = add_data(e);
    if(stat == 1)
    {
      var result = 
      {
        status : true
      };
      return ContentService.createTextOutput(JSON.stringify(result)).setMimeType(ContentService.MimeType.JSON);
    }
  }
}

function add_data(e)
{
  // remplacez l'URL ci-dessous par l'URL de votre feuille de calcul sur Google Sheets
  var sheet = SpreadsheetApp.openByUrl('https://docs.google.com/spreadsheets/d/AKfycbws1eEV99HAfV9MSQ3hltqjnsiSrM64Hz3q4QFGVk7T3NNUXxE/edit#gid=0');

  var CurrentDate = new Date();
  var Date_ = Utilities.formatDate(CurrentDate, "America/Montreal", "dd/MM/YYYY");
  var Time_ = Utilities.formatDate(CurrentDate, "America/Montreal", "HH:mm:ss");
  
  sheet.appendRow([Date_, Time_, e.parameter.val1]);
  return 1;
}

External Services

GoogleSheet

Les données sont enregistrés dans le GoogleSheet