Au lycée, j’ai opté pour un baccalauréat en filière scientifique avec option sciences de l’ingénieur. Cette formation prenait la place de la SVT dans le cursus et la remplaçait par divers cours de sciences orientées sur l’informatique, l’électronique et la mécanique des matériaux. J’ai donc pu y suivre des cours sur les bases de l’électronique (porte logique, logique combinatoire, convertisseur…), sur l’informatique avec de la programmation grafcet et C/C++ ainsi que des cours de mécanique où l’on a appris à utiliser l’outil de CAO SolidWorks.
Pour rendre compte du travail réalisé en S.I nous avons eu deux TPE, l’un en première et l’autre en terminale. Pour ces TPE, nous devions imaginer un projet mêlant informatique, électronique et mécanique.
Pour le TPE de terminale, avec deux autres étudiants, nous avons travaillé sur la conception d’une montre connectée orientée sur la santé des personnes âgées.
La problématique
Cette montre connectée devait pouvoir suivre le rythme cardiaque et en déduire l’état de santé de l’utilisateur pour être capable de détecter un arrêt cardiaque ou un malaise.
En cas de problèmes les secours devaient être prévenus, la position de la personne ainsi que ses données de santé devaient leurs être communiquées.
Nous avons beaucoup travaillé sur le choix des composants, chaque composant a été sélectionné selon un cahier des charges très précis. Nous avions besoin de l’autonomie la plus importante possible, car nous voulions rendre le système le plus facile d’utilisation pour la population âgée. En effet par expérience, certaines personnes âgées peuvent avoir du mal à recharger un appareil ou peuvent même oublier de le faire. Dans le cas où l’aide de la famille serait nécessaire pour aller recharger la montre connectée, nous voulions permettre un maximum de flexibilité en offrant un système capable de fonctionner plusieurs jours de suite sans besoin de recharger.
Les choix technologiques
Pour cela, nous avons utilisé un EPS32 comme microprocesseur car d’une part, la communauté autour de ce processeur est vaste, et d’autre part, il permettait d’obtenir des niveaux de consommation très faibles selon la configuration. En effet, il ne consomme que quelques micro-ampères entre deux mesures. Il conserve néanmoins une immense flexibilité grâce à ses connexions Bluetooth et Wifi, son double processeur cadencé à 240Mhz et ses nombreuses entrées/sorties. Nous avons aussi choisi d’utiliser un écran e-Ink pour l’affichage des données sur la montre connectée, car ce système a l’avantage de ne pas consommer d’énergie tant que l’écran n’est pas rafraîchi.
La montre connectée devait aussi être capable de communiquer avec les secours. Il y avait la possibilité d’utiliser le réseau GSM mais nous avons choisi de ne pas le faire car nous voulions offrir à l’utilisateur une grande flexibilité d’utilisation en lui permettant d’aller dans des régions mal desservies par les opérateurs de télécommunication. Nous avons plutôt utilisé le système LoRa qui permet de communiquer à basses fréquences et à longues portées, tout en conservant une consommation très basse et une utilisation de fréquences libres (868Mhz en Europe). On peut encore noter le choix de la puce Maxim integrated responsable de la mesure des variations de réflexion de la lumière par la peau afin de pouvoir en extrapoler les données cardiaques par la suite. Ce composant étant très actif, sa consommation devait être la plus faible possible tout en étant relativement simple à mettre en oeuvre et en conservant une petit taille.
Ce n’est que quelques exemples sur le cheminement qui nous a conduit à choisir tel ou tel composant avec pour but de démontrer la réflexion qui a été faite en aval de ce projet.
Mon apport
Mon travail principal sur OldCare a été l’élaboration du circuit imprimé et la réalisation du programme principal. Le circuit principal m’a beaucoup appris sur les différents acteurs internationaux de l’électronique “off the shelf”. J’ai également eu l’occasion de designer un circuit complexe comportant plus de 150 composants. Chacun ayant des spécificités uniques et demandant une lecture attentive de leur datasheet. De nombreuses problématiques autour des signaux, des circuits de puissance et de différents protocoles informatiques ont dû être résolus.
Trouver des compromis entre les nécessités de consommation électrique, de place, de coût et de temps a induit de nombreuses difficultés. Cependant, ce challenge a été l’une des expériences les plus enthousiasmante qu’il m’ait été donné de vivre.
Plusieurs prototypes de cartes ont été nécessaires avant d’obtenir le juste compromis entre la taille de la carte et les contraintes techniques de la conception du circuit. Ensuite, nous avons fait produire la carte par une entreprise asiatique. Malheureusement, le temps nous a manqué, nous n’avons pas eu la possibilité (dans le cadre du TPE) de monter la carte finale. Cela dit le système a très bien fonctionné avec les modules de développement.
Notre projet ayant séduit nos professeurs, nous avons pu participer au concours national des Sciences de l’Ingénieur ou nous avons pu le présenter à un panel de jurés issus du monde académique et de l’ingénierie.
Le PDF présenté dans le cadre du TPE est disponible en téléchargement, ainsi que plusieurs documents techniques. Si vous avez certaines questions sur OldCare, n’hésitez pas à prendre contact.
