• Porteurs du projet : Antoine Schmitt, Reso-nance Numérique (resonance) et Damien Gernay.
• Avec : Videospread, Seconde Nature, Zinc, FutureDivercities
• Contexte : LAB - City Lights Orchestra Device (CLOD)
• CHRONIQUES Acte 3 - Révélations, parcours d’installations d’art numérique en plein cœur de Marseille
• Date : 23/01/2017 - 29/01/2017
• Description : une lampe connectée et sychronisée avec les autres lampes identiques
• Lien : http://citylightsorchestra.net/about_fr.html
• Fichiers CAO : Design Pcb et impression 3d CAO découpe aluminium
• Fichiers Code : Codes arduino
• Licence : CC-by-sa-3.0

Il s'agit d'une lampe nommée City Lights Orchestra Device (de son petit nom CLOD), connectée et synchronisée..

La lampe est constitué d'un manche qui tient dans la main et d'un grand réflecteur. Elle peut être tenue à la main ou posée. Une LED puissante éclaire le réflecteur qui diffuse la lumière de manière très visible. Il y a un bouton-poussoir sur le coté, à l'emplacement de l'index (droitiers). Il y a sous le pied, un capteur de lumière. Il y a un interrupteur à 3 positions sur le dessus. Elle fonctionne sur batterie rechargeable.

La lampe clignote, pulse, palpite, respire, par des variations de l'intensité lumineuse de la LED.

La lampe a deux modes d'usage : le mode autonome et le mode connecté. Le mode est sélectionné par l'interrupteur 3 positions (une position éteinte, une position pour le mode autonome, et une position pour le mode connecté).

Dans le mode autonome, la luminosité de la lampe reflète directement le luminosité captée par le capteur de lumière placé sous son pied. Ceci permet par exemple de placer la lampe sur un smartphone et de voir ses variations de lumière amplifiées et diffusées par la lampe. Ceci permet par exemple à la lampe de jouer la symphonie lumineuse City Lights Orchestra, en phase avec les fenêtres de la ville qui la jouent, et ceci de manière beaucoup plus lumineuse. On peut aussi imaginer jouer un film sur le smartphone et placer la lampe dessus pour une pulsation mystérieuse.

Dans le mode connecté, la lampe communique avec les autres lampes similaires situées dans l'entourage (dans un rayon de 50m environ, selon la configuration du lieu, c'est une technologie Wifi). Son mode de fonctionnement est le suivant : on tient la lampe dans une main et on tient un briquet ou la lampe torche d'un smartphone dans l'autre main. Lorsque l'on appuie sur le bouton poussoir, la lampe se met en mode enregistrement : elle enregistre les variations de lumière captée par le capteur de lumière sous son pied. On peut voir ces variations car elles sont en permanence jouées par la lampe elle-même (comme dans le mode autonome). Ces variations de lumière constituent une séquence lumineuse arbitrairement complexe (clignotements, lentes pulsations, etc..). La durée maximale de la séquence est de 10 secondes. L'enregistrement stoppe lorsque l'on arrête d'appuyer sur le bouton poussoir (ou au bout de 10 secondes). La séquence est ainsi définie. Elle est immédiatement jouée, en boucle, par la lampe elle-même, indéfiniment. Et surtout, cette séquence est envoyée aux autres lampes de l'entourage. Lorsqu'une lampe recoit une telle séquence, elle se met aussi à la jouer indéfiniment. Ainsi toutes les lampes connectées jouent la même séquence. Et ceci quasiment de manière synchrone, car l'envoi de la séquence est instantané. On a ainsi envoyé une séquence à toutes les lampes connectées.

On peut noter que la communication entre les lampes, bien que limitée à environ 50m, peut se faire, par bonds successifs de lampe en lampe, sur une distance quelconque, ce qui peut créer un réseau arbitrairement étendu de lampes connectées.

En l'état actuel, les lampes jouent toutes exactement la même séquence, la dernière recue. Nous avons imaginé (mais pas eu le temps de tester) d'autres modes de propagation des séquences, par mixage ou collage de séquences. Voir ci-dessous.

Dans le mode autonome, l'usage imaginé est celui d'une lampe à la pulsation vivante et imprévisible.

Dans le mode connecté, de nombreux usages et détournements peuvent être imaginés. Elle crée un réseau social lumineux par passage de signaux. Ecoles, prisons, voisins, manifestations politiques, apéros sur la plage la nuit, réseau amical dans la ville …

La lampe a été réalisée intégralement au Fablab Réso-nances, en aluminium et plastique.

Il y a deux versions de la lampe : avec ou sans filtre dichroïque. C'est à dire avec une lumière soit blanche soit colorée.

(…)

L'électronique de la lampe est constituée des éléments suivants :

• le coeur est constitué d'un processeur de type ESP8266. C'est un processeur plus puissant qu'un Arduino, et intégrant la fonction Wifi.
• la batterie et l'électronique de contrôle et de rechargement
• les interrupteurs et capteurs
• la LED et son alimentation
  

L'électronique a été conçue et réalisée intégralement au Fablab Réso-nances.

Le programme de la lampe implémente le comportement défini: les deux modes d'usage, l'enregistrement et le jeu de la séquence, la connection aux autres lampes, l'envoi de la séquence, la réception de la séquence et son traitement.

L'intégralité de la lampe (design objet, électronique, programme) est disponible en open source (voir les liens ci-dessus et ci-dessous).

Coté design objet :

• Impression 3d
• Plaque d'aluminium 0.8mm découpé à la cnc
• colle epoxy

Coté électronique :

• Wemos ESP8266 D1 mini
• Mosfet Irlz34n
• Diodes, resistances …
• Led 3w
• Capteur Photodiode
• Batterie 3.7V Lion
• Circuit de chargeur de batterie micro usb

L'objet est composé de trois parties en impression 3d et de deux découpes en aluminium …

Circuit
Au final, nous avons utilisé un processeur ESP8266 (https://fr.wikipedia.org/wiki/ESP8266) Ces processeurs sont beaucoup plus puissants que les Arduino, possèdent davantage de mémoire, et surtout intègrent la fonction wifi en natif. De plus, ils ne sont pas chers (< 10€).

Schéma
On a finalement utilisé un mosfet IRLZ34N au lieu du driver de led…

Dans la vraie vie
Dans l'ideal on aurait du faire un shield qui reunisse le wemos, le mosfet, et le chargeur… pour éviter les multiples fils…

Idées d'autres circuits

• Voir la page ESP8266

Pour programmer l'ESP8266, on utilise le logiciel Arduino, mais il faut lui rajouter un certain nombre de drivers et librairies pour que cela fonctionne (et cela fonctionne plutôt bien).

• Installer le logiciel Arduino

• Installer CH340 driver (qui permet de communiquer en USB à la puce ESP8266). Cette installation est assez délicate. Il faut bien choisir le bon driver pour son modèle d'ordinateur. Parfois il faut débrancher et rebrancher le cable USB pour que cela fonctionne. Bien vérifier que les cables USB sont bons (permettent la communication série et pas uniquement l'alimentation électrique).

https://www.wemos.cc/downloads ou, pour MacOS 10.9, 10.10, 10.11, 10.12 : http://sparks.gogo.co.nz/ch340.html

• Installer drivers carte ESP/Arduino. Aller dans le menu Arduino→Préférences. Et dans la case “URL de gestionnaire de cartes supplémentaires:” taper :

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

• Installer la librairie EasyMesh dans le logiciel Arduino. Cette librairie assez magique (merci à son développeur) permet un usage en maillage (mesh) de l'ESP8266. Les puces utilisent le wifi à la fois en mode serveur et en mode Access Point (client), et ainsi permettent une architecture réseau maillée dans laquelle tout le monde parle à tout le monde.

https://github.com/Coopdis/easyMesh (la télécharger et la copier à la main dans le carnet de croquis)

• Installer la librairie SimpleList (néccessitée par EasyMesh) dans le logiciel Arduino

https://github.com/blackhack/ArduLibraries/tree/master/SimpleList (la télécharger et la copier à la main dans le carnet de croquis)

• Dépendance ArduinoJson (néccessitée par EasyMesh) : sélection standard dans bibliothèques du logiciel Arduino.

Dans le logiciel Arduino:

• choisir carte « WeMos D1(retired) »
• choisir le port wchusbserialXXX
  

Une fois le logiciel Arduino bien configuré, on peut ouvrir le programme de la lampe fourni (voir ci-dessous) et le charger sur le processeur, comme avec un processeur Arduino normal.

Le code ci-dessous contient une documentation assez exhaustive dans les commentaires.

• Code pour le wemos d1 avec sa fonction automap

• Pouvoir changer de forme de réflecteur (ajout d'un système de vis à la place de collage..))
• Améliorer le clignotement des led en pwm bas…. (fréquence du pwm ?)
• Prise usb accessible pour uploader de nouveaux codes
• Faire un shield assez grand pour éviter les multiples soudures de petits câbles chronophages et source d'erreurs
• Modifier le comportement du logiciel pour différents scénarios d'usage (mixage ou collage des séquences reçues par exemple).