IBox - La boîte aux lettres connectée

Noémie

Noémie, élève d'ITEC, est chargée de la partie matériaux de la boîte et de sa construction. Elle va devoir trouver des matériaux éco - responsable et assurer la résistance de la boîte.

Nawfel

Nawfel, élève d'ITEC, est charger de la partie énergétique du projet. Il va devoir trouver comment alimenter notre boîte aux lettres, via des énergies renouvelables.

Emma

Emma, élève de SIN, s'occupe de la partie informatique et communication entre la boîte aux lettres et l'IHM prévu. 



Etape 1 : L'idée

La boîte aux lettres connectée consiste à recevoir une notification sur votre téléphone portable lorsque vous avez reçu quelque chose dans vôtre boîte aux lettres. 

 

Tout cela sera réalisé avec un capteur de poids, qui détectera la présence d'une masse et qui, par la suite, alertera l'utilisateur, en temps réel, via une application. 

 

Ce système pourra être utilisé pour les maisons individuelle mais aussi pour les appartements ou résidences. 

 

L'utilisation est simple : 

  • Installez votre boîte aux lettres.
  • Téléchargez l'application.
  • Attendez votre courrier.

Schéma de vue d'ensemble de note boîte aux lettres


Etape 2 : Recherche de l'existant

Pendant nos recherches, nous avons constaté qu'il existe en effet un projet comme le nôtre : MyColisBox. 

 

C'est une boîte aux lettres facile d'utilisation, en 4 étapes : 

  • Identification : Le livreur s'identifie. Il choisit ensuite un destinataire dans un liste enregistré.
  • Dépôt de colis : Le livreur choisit le caisson en fonction de la taille du colis. Le caisson sélectionné s'ouvre automatiquement et le livreur y dépose le colis.
  • Notification : Une fois le caisson fermé, la consigne envoi automatiquement un code de retrait au destinataire.
  • Retrait du colis : Le destinataire saisit le code correspondant au compartiment de son colis. Le caisson s'ouvre et le colis est accessible.

Etape 3 : Les diagrammes

Diagramme des exigences et répartition des tâches, selon les couleurs.

Noémie est en rouge,

Nawfel est en jaune,

Emma est en orange.

 

Diagramme des case d'utilisation de notre boîte aux lettres.

Nous avons aussi réalisé le diagramme des cas d'utilisation de notre IHM. 


Etape 4 : Matrices de décisions et dimensions

Matrice de décision des solution

5= critère très important

1= critère moins important

 

Idée 1 : Lors de l'ouverture de la boite aux lettres, une lumière s'allume, comme pour un frigo. Eolienne alimentant la boite au lettre directement. Matériaux : bois

 

Idée 2 : Alimentée par une éolienne et un panneau solaire. Notification sur le smartphone uniquement lors de l'ouverture du battant de la boite aux lettre (capteur de mouvement)

 

Idée 3 : Matériaux : éco-responsable Boite aux lettre éco-conçu Alimenté uniquement par un panneau photovoltaïque Notification sur le smartphone lorsque le capteur du poids détecte une poids. Plus grande accessibilité (l'utilisateur choisit la fréquence à laquelle il souhaite changer son mot de passe)

Matrice de décision des matériaux

Matrice de décision des panneaux photovoltaïques

Matrice de décision des panneaux photovoltaïques


Etape 5 : Choix des dimensions

Afin de trouver les dimensions idéales pour notre boîte aux lettres, nous avons comparer différentes boîtes. Nous avons d'abord comparer les boîtes à colis, puis les boîtes aux lettres. Nous avons aussi pris en compte les dimensions intérieures et extérieures de la boîte aux lettres et les dimensions de la fente de dépôt de lettres, de la boîte.

 

Dimensions des différentes boîtes à colis : 

Après comparaison des différentes solutions existantes, nous avons pris les dimensions maximales des colis et nous avons ajouté 10 cm de chaque coté de la boîte, afin de faciliter le dépôt du colis. 

 

Les dimensions finales de notre boîte à colis sont donc : 

  • Hauteur : 700 mm
  • Largeur : 575 mm
  • Longueur : 585 mm

Dimensions extérieures d'une boîte aux lettres standard : 

Après analyse des dimensions extérieures standards et pour un soucis d'harmonisation, nous avons choisi de prendre la même largeur et la même longueur que la boîte à colis et de garder la hauteur d'une boîte standard. 

 

Les dimensions finales extérieures de notre boîte aux lettres sont donc : 

 

  • Hauteur : 260 mm
  • Largeur : 575 mm
  • Longueur : 585 mm

Dimensions intérieures d'une boîte aux lettres standard : 

Les dimensions finales intérieures de notre boîte aux lettres sont donc : 

 

  • Hauteur : ... mm
  • Largeur : ... mm
  • Longueur : ... mm

Dimensions de la fente d'ouverture d'une boîte aux lettres standard : 

Après recherches, nous avons découvert que les fentes de boîte aux lettres ont une fonction isolante. En effet, elle assure une isolation thermique et phonique. Elle est aussi étanche à la poussière. 

Elles sont composée de : 

  • un rouleau
  • une fixation télescope réglable
  • un profilé d'étanchement, en caoutchouc souple
  • un coussin d'air isolant
  • un coussinet en plastique
  • un encadrement
  • un rouleau en aluminium

 

Autres dimensions : 

Nous savons que dans les boîtes aux lettres collectives, l'arrête supérieure de la fente d'introduction la plus haute est situé à 180 cm du sol, soit 1,80 m. Sachant qu'il y a un écart d'environ 2,5 cm entre l'arrête supérieures et la fente, il faut donc que la boîte aux lettres se trouve au maximum à 182,5 cm du sol. Cependant, pour une question de praticité, nous instaurons une limite maximum de 165 cm, sur tout l'ensemble.


Etape 5 : Schéma

Croquis de la partie courrier :

Schéma d'ensemble :

Schéma cinématique :

Schéma d'ensemble 

Croquis/ design

Schéma cinématique

(Modélisation 3D)


Etape 7 : Etude qualitative du cycle de vie

L'analyse du cycle de vie (ACV) représente le processus d'évaluation des impacts environnementaux d'un produit à chaque étape de sa vie et globalement


Etape 8 : Synthèse des pistes d'éco-conception

Etape 9 : Etude de faisabilité des solutions


Etape 10 : Calcul des besoins énergétique


Dans un premier temps nous devons lister tout les composants du système.

Les composants du système sont:

  • Jauge de déformation
  • Ecran LCD
  • Carte Arduino
  • Clavier matriciel 4*4
  • buzzer piezzo

 

 

Par la suite nous allons chercher la tension et l’intensité de chaque composant et calculer la puissance de chaque élément, en appliquant la formule P=U×I

Pour calculer la consommation par jour nous allons multiplier la puissance par 10 (car le système va fonctionner 10h par jour).

Pour calculer la consommation annuel nous allons multiplier ce résultat par 360 (car dans 1 an il y a 360 jours)

 

Ecran LCD:

Puissance: P=U*I=5*0.25= 1.25 W

Consommation par jour: P*t=1.25*10=12.5 Wh     t=10h

Annuel: 12.5*360=4500 Wh

Carte Arduino:

Puissance: P=U*I=12*0.200= 2.4 W

Consommation par jour: P*t=2.4*10=24 Wh     t=10h

Annuel: 24*360= 8 640 Wh

 

Capteur de poids:

Puissance: P=U*I=10*0.001= 0.01W

Consommation par jour: P*t=0.01*10=0.1 Wh     t=10h

Annuel: 0.1*360= 36 Wh

 

Clavier 4*4 :

Puissance: P=U*I=35*0.1= 3.5W

Consommation par jour: P*t=3.5*10=35 Wh     t=10h

Annuel: 35*360=12 600 Wh

Totale de la consommation annuel du système :

4500+8640+36+12600 = 25 776Wh = 25.776KWh

Pour avoir une autonomie parfaite dans toute la France, nous allons regardez sur la carte de la France de la puissance solaire, la partit du pays la moins éclairer :

Nous allons donc prendre 1 kWc= 900 kWh

( Unité utilisée pour le solaire pour le solaire photovoltaïque. Un Wc (Watt-Crête représente la puissance fournie sous un ensoleillement standard )

 

Nous avons divisé la consommation annuel du système par le facteur d'ensoleillement, se qui nous a donner le nombre de kilowatt crête nécessaire pour que notre système soit autonome.

25.776/900=0.029kWc=29Wc

 

Nous avons donc chercher un panneaux photovoltaïque avec une capacité supérieur ou égale à 29Wc, avec une dimension maximum de... .

 

Performance excellente par faible ensoleillement et sensibilité  élevée à tout le spectre solaire 

 

Production: jusqu'à 180 Watts heure /jour

 

Dimension: 430*545*25 mm

Pour calculer la tension et la capacité de la batterie, nous avons dû prendre la tension en V la plus importante de tout les composants, c'est a dire 12V. Nous avons dû également trouver l'intensité en A de chaque composant et les multiplier chacun par 10 (car les composant seront alimenter 10h par jour), et faire la somme des capacité des composants.

Nous avons dû chercher une batterie de 12V et de 5Ah. 


Etape 11 : Diagramme IBD / BDD

Le diagramme de définition de bloc (BDD: Block Definition Diagram) est un diagramme qui décrit la structure d'un système.

Le diagramme interne d'un bloc (IBD: Internal Block Diagram) permet de décrire sous forme de boîte blanche les blocs et les flux intervenants dans le système.


Etape 12 : Etude de résistance des matériaux


Etape 13 : Etude des impacts environnementaux

Aspect environnementaux MP, F et V :

  • La pile Saft-LSH, incluse est donnée pour 2 ans d'autonomie
  • F = 2
  • MP = 4
  • FV = 3

 

Aspect environnementaux U :

  • U = 4

Aspect environnementaux S :

  • Acier
  • Poids= 20kg

 

  • S = 3

Aspect environnementaux Emb :

  • Emb = 4

Aspect environnementaux T :

  • T = 2

ACV final


Etape 14 : Etude des calculs statistique RDM