Avion à LEDs

De Wikidebrouillard.

Sommaire

Introduction

L'objectif de ce projet est de découvrir quelques-uns des principes de base de l’électronique. En réalisant un "circuit imprimé" en papier plié, on découvre les principes de conductivité et de résistivité. Le fait qu'il s'agisse d'un support en papier plié exige aussi une certaine réflexion par rapport à la confection du circuit (les différentes "traces" ne doivent pas se superposer au risque de réaliser un court circuit).

Matériel

Pour un avion :

  • Papier A4 n'importe quel type, le papier cartonné / rigide donne de meilleurs résultats. Personnellement j'utilise des feuilles de papier Canson.
  • Adhésif cuivre 3mm.
  • Pile bouton 3V CR2032 / CR2027.
  • Autre adhésif isolant léger (scotch de masquage / de peintre).
  • Quelques LEDs monochromes.
  • Une paire de ciseaux.

Optionnel :

  • Fer à souder

Déroulement

Le but de l'atelier est de fabriquer un avion en papier équipé d'au moins deux LEDs et une pile bouton, et de le faire voler d'un bout à l'autre d'une pièce. Le montage électronique doit être intégré à l'avion (le moins visible possible).

Le circuit électronique à réaliser pour ce projet est très simple : Une pile bouton, du fil et deux LEDs. Le scotch cuivre fera office de fils pour ce montage. I l est possible de tourner l'activité en "concours d'avions en papier" afin de rendre le tout plus ludique. Les élèves conçoivent les avions seuls ou en groupes, puis un enfant par groupe est désigné pour lancer l'avion alors que les autres votent. Au jury de s'organiser, de définir des critères d'évaluation etc.

Principe

Un premier test

Commençons par un petit prototype très simple :

Lorsque l'on plie la bande de papier, les deux faces de la pile entrent en contact avec le fil de cuivre qui est conducteur. Si tout se passe bien, la LED fixée à l'autre bout de la bande s'allume.

  • 1 / Découpez une bande de papier d'environ 10x3cm. Pliez-la en deux dans le sens de la largeur.
  • 2 / Scotchez deux bandes de cuivre sur toute la longueur de votre bande de papier comme sur l'image.
  • 3 / A l'aide de scotch cuivre, fixez la LED sur les traces de cuivre. Chaque patte de la LED doit être sur une longueur de cuivre différente, les deux traces de cuivre doivent être parallèles.
  • 4 / Rajoutez une petite longueur de cuivre sur le rail le plus proche du pli de la feuille. Placez un morceau de scotch isolant comme sur l'image 4.
  • 5 / Vous pouvez maintenant placer votre pile, et normalement votre LED devrait s'allumer. Si ce n'est pas le cas retournez la pile ou les LEDs qui semblent ne pas fonctionner.

ATTENTION A ESSAYER DE COUPER LE SCOTCH LE MOINS POSSIBLE, SI VOUS COLLEZ PLUSIEURS MORCEAUX BOUT A BOUT, LES CONNECTIONS SONT MOINS BONNES QU'AVEC UN UNIQUE MORCEAU DE CUIVRE, MEME SI IL EST PLIE.


Réalisation

Le projet terminé

Téléchargez le patron d'avion en papier Fichier:Avion leds patron.pdf et imprimez le. Suivez les instructions directement sur la feuille ou ci-dessous. Si vous ne voulez pas faire le design proposé vous pouvez très bien tenter l'expérience avec un autre modèle.

  • 1 / Disposez du cuivre en adhésif sur les deux traits bleus, en haut de la feuille.
  • 2 / De la même manière, mettez du scotch cuivre sur le trait vert, les traits verts et bleus doivent être en contact.
  • 3 / Placez un morceau de scotch isolant sur la surface en jaune.
  • 4 / Placez du scotch cuivre sur le trait rouge, placez un nouveau morceau de scotch isolant sur la surface en jaune, de façon à empêcher le contact entre les pistes lorsque l’avion sera plié.
  • 5 / Collez vos LEDs avec du scotch cuivre sur les traits bleus. Les LEDs ont deux pattes, la grande s’appelle l’anode, la petite : la cathode. Vous pouvez également souder les LEDs sur le scotch cuivre pour assurer un meilleur contact.
  • 6 / Repliez votre avion intégralement, les traits vert et rouge devraient être visibles une fois l’avion plié. Avec du cuivre, prolongez les traits vert et rouge jusqu’au nez de l’avion, puis dans le renfoncement des ailes (partie pliée) jusqu'à la moitié de l'avion environ [Etape 6b]. Si vos traits de cuivre sont en contact une fois l'avion plié, isolez les avec du scotch [Etape 6c].
  • 7 / Placez une pile bouton dans le renfoncement des ailes, le côté “+” de la pile en contact avec le trait rouge, le “-” avec le vert. Ajustez la position de la pile pour répartir le poids du dispositif. Le centre de gravité de l'avion ne doit être ni trop près du nez, ni trop près de la queue.
  • 8 / Pour sécuriser le tout et garantir le contact de la pile avec les deux traces "+" et "-", vous pouvez utiliser des trombones, anneaux de porte-clés etc. Prenez garde à bien isoler le tout pour ne pas créer de court-circuit : Les trombones et les anneaux de porte-clé sont en métal et sont donc conducteurs. Soyez également vigilant sur le poids : ajouter un ou deux trombones peut déséquilibrer votre avion.


Debug

Voici quelques petits problèmes que vous pourriez éventuellement rencontrer, ainsi que des propositions pour les résoudre :

  • Aucune des deux LEDs n'est allumée : Commencez par retourner votre pile, il est possible que vous ayez confondu les traces de cuivre "+" et "-". Si votre problème n'est toujours pas résolu, c'est peut-être que le contact est mauvais à un endroit. D'expérience, la plupart de mes avions ont souvent des problèmes de contact au niveau du nez ainsi qu'au niveau des LEDs. On peut éventuellement souder les LEDs sur les traces de cuivre (attention aux polarités !) ou mettre un peu plus de scotch cuivre. Une autre hypothèse : Il est possible que vous ayez un court-circuit quelquepart. Vérifiez que vos traces de cuivre "+" et "-" ne sont pas en contact, attention aux parties pliées.
  • Une seule des deux LEDs s'allume : Retournez votre pile. Si l'autre LED s'allume c'est que vous avez inversé Anode et Cathode. Retirez votre LED et retournez la. Il est également possible que vous ayez un problème de contact : utilisez un peu plus de scotch, ou soudez les LEDs directement sur le cuivre.
  • La trajectoire de vol de l'avion est mauvaise, il dévie : Vous avez sans doute mal réparti le poids de votre avion. La pile pèse plutôt lourd et peut vraiment déséquilibrer votre avion. Si il pique vers l'avant, positionnez la pile d'avantage vers l'arrière, et inversement.

S'approprier le projet

Le même montage peut bien sûr être adapté à tout pliage papier volant (comme les hélicoptères, d'autres modèles d'avions) ou des origamis, ainsi que des domaines plus "loisirs créatifs" comme la customisation de masques ou de vêtements.

Le scotch cuivre est un conducteur intéressant pour tous les projets ou vous ne souhaitez pas utiliser de fils. Il peut également être adapté aux supports les plus inhabituels, comme du papier peint, des meubles, des bouteilles plastiques... Esthétiquement c'est assez beau, et même s'il est parfois moins efficace qu'un fil électrique, le scotch cuivre fait bien son travail. C'est un outil intéressant à avoir sous la main. on peut également souder directement dessus. Attention cependant à ne pas trop chauffer au risque de voir la colle conductrice "disparaitre" sous l'action de la chaleur (le contact sera mauvais par la suite).

Lexique et annotations

  • Conducteur : Un matériau qui permet le passage du courant électrique. C'est le cas de la plupart des métaux. Attention cependant, tous les conducteurs ne sont pas égaux. L'or par exemple est un excellent conducteur. A contrario, l'aluminium est un conducteur moins efficace.
  • Isolant : Les isolants sont à opposer aux conducteurs. Il s'agit de matériau qui ne permettent PAS le passage du courant électrique. Les plastiques ou le tissu sont en général isolant. On peut également parler de matériaux résistifs.
  • Cathode / Anode : La plupart des composants électroniques sont polarisés, c'est à dire qu'ils ont un sens. L'anode désigne le connecteur qui doit être branché sur le "+" de la source d'alimentation. La Cathode est le nom qu'on donne au connecteur "-". Le composant fonctionne si le courant y passe depuis l'Anode vers la Cathode. Si le composant est branché à l'envers, il ne fonctionne pas et peut même être endommagé. En général on distingue l'Anode de la Cathode grâce à la longueur des connecteurs. Par exemple, sur une LED, la grande patte représente l'Anode, la petite est donc la Cathode. On trouve la même chose sur certains condensateurs.
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