la preuve de concept

POC: pilotage de sous systèmes DEEE via de l’électronique programmable opensource

1. Problématique... et nouvelles solutions
   

De nos jours, un grand nombre d’appareils électroménagers finissent leur vie prématurément dans les déchetteries ou sont confiés à des structures spécialisées comme ENVIE, une entreprise dédiée à la collecte, la réparation et le reconditionnement d’électroménagers. Pourtant, de nombreux appareils pourraient être remis en état avec des réparations simples et peu coûteuses, prolongeant ainsi leur durée de vie tout en réduisant le gaspillage.

Parmi les pannes les plus courantes,les défauts électroniques occupent une place importante. Ces défaillances sont souvent liées aux cartes électroniques de contrôle, qui varient considérablement d’un modèle à l’autre en raison de la diversité des équipements sur le marché. Cette diversité, ajoutée à des problèmes d’approvisionnement en pièces détachées, rend la réparation de ces composants complexe et parfois même impossible.

Dans notre action de R&D visant à la création d'une carte générique, nous avons été bloqué par l'opacité volontaire des constructeurs quand aux caractéristiques techniques des composants essentiels constituant les appareils, et la fermeture des codes et programmes de contrôle, rendant ces systèmes propriétaires inexploitables et irréparables: la recherche des caractéristiques techniques d'un moteur , d'une pompe ou d'un élément chauffant nécessiterait chaque fois un passage dans une enceinte de test en laboratoire, inaccessible techniquement et financièrement .

Néanmoins, nos essais nous permettent toujours de valider notre concept de départ!

Alors que faire de ce paradoxe? Si l'absence d'engagement écologique des industriels nous bloque pour une application directe de réparation, nous pouvons cependant proposer une solution intéressante à plus long terme:

Identifier en collaboration avec nos partenaires de la réparation, et catégoriser des composants de base de gros électroménager, d'utilisation très courante dans les appareils actuels: moteurs, éléments chauffants ou réfrigérants, pompes, cuves, vannes... construire alors un stock partagé de ces composants d'occasions fonctionnels
en déterminer les caractéristiques techniques et de fonctionnement, ce qui devient faisable si l'un des critères de choix est la simplicité de fonctionnement , et également car la liste est volontairement limitée au maximum. A partir de là, sur une base mécanique générique, construire des modèles d'appareils électroménagers en opensource, réalisables relativement simplement en "autoconstruction" ou ateliers accompagnés.

POC : machine à laver miniature

Pour remédier à la prolifération des cartes électroniques spécifiques à chaque modèle d’électroménager, une solution prometteuse consiste à concevoir une carte de contrôle générique capable de piloter plusieurs marques et modèles. Cependant, comme nous le faisions remarquer précédemment, ce projet représente un véritable défi technique, nécessitant l'accès à des documents détaillés, des références des capteurs et actionneurs, ainsi qu'aux protocoles de communication utilisés par les appareils.

En attendant de surmonter ces obstacles et d’obtenir les informations nécessaires, une approche intermédiaire consiste à développer un appareil electroménager type, fonctionnel,  en modèle réduit. Ce prototype a pour objectif de démontrer la faisabilité de la conception d’une carte de contrôle universelle en utilisant des composants économiques et standardisés. Si ce concept est validé, il pourrait ouvrir la voie à une solution innovante et durable pour prolonger la durée de vie des appareils électroménagers tout en réduisant leur impact environnemental.

Pour ce faire, nous avons choisi de projeter le solution sur la construction d'une machine à laver, qui présente les fonctions principales que cette démarche nous amènerait à gérer. 

3. La Machine à laver miniature

3.1) Ecosystème Arduino avec M5Stack

Pour concevoir cette machine à laver miniature, nous avons opté pour des composants électroniques compatibles avec l’écosystème Arduino. Cet environnement open-source, à la fois matériel et logiciel, offre une grande accessibilité grâce à sa documentation abondante et sa communauté active. Cette approche permet à quiconque, même avec des connaissances limitées en électronique ou en programmation, de comprendre, modifier, améliorer ou adapter le fonctionnement de la machine.

En favorisant l’utilisation de solutions open-source, ce projet encourage la collaboration et l’innovation, tout en rendant la technologie plus accessible. Cela ouvre la porte à des optimisations futures ou à des adaptations spécifiques pour différents besoins ou environnements, consolidant ainsi le potentiel éducatif et durable de cette initiative.

La gamme de composants choisie est la gamme M5Stack, un fabricant de capteur, actionneur et microcontrôleur s’intégrant dans le modèle Arduino.

3.2) Description de l’ensemble

3.3) Design mécanique

Pour concevoir la structure de cette machine à laver miniature, certaines pièces mécaniques ont été réalisées en plexiglas, offrant une transparence qui met en valeur le fonctionnement de l’appareil. Cette transparence permet d'observer en temps réel l’interaction entre les composants électroniques et mécaniques, ce qui en fait un outil idéal pour l’apprentissage et la démonstration.

Les autres pièces mécaniques ont été fabriquées à l’aide de l’impression 3D, en utilisant du PLA pour les éléments rigides et du TPU pour les composants nécessitant une certaine flexibilité. Tous les fichiers 3D nécessaires à la fabrication des pièces seront accessibles dans le dossier intitulé « Mécanique machine à laver ». Cela garantit que ces pièces pourront être reproduites facilement par toute personne disposant d’une découpe laser et d’une imprimante 3D, rendant le projet accessible et adaptable à une large communauté de makers et d’éducateurs.

3.4) Code Arduino

L’ensemble du code Arduino sera dans le dossier « Code Arduino machine à laver » ou sur le Github https://github.com/lucasromary/Crunch_machine_a_laver 

Cependant la fonction schématique est décrite ci-dessous :