Dans la construction de ces maquettes, j'ai mis mes connaissances en électronique et programmation de système a microprocesseur a service de ma nouvelle  passion pour l'astronomie.

Elles constitues  un support pour  présenter les bases de l'astronomie à tous les niveaux depuis les  CM1  aux adultes passionnés, devant des groupes d'élèves et lors de la fête de la science  .

 

La maquette STL                présente le système solaire      Soleil Terre Lune         

La maquette est motorisée avec des mouvements réalistes qui reproduisent le synchronisme des rotations.

Le boîtier de contrôle permet la commande des rotations en affichant les durées de révolution :

en heures minutes pour la rotation de la terre sur elle même

en jours pour la révolution de la terre autour du soleil

en jours pour l'âge de la lune.

Une caméra (WIFI) embarquée dans la terre ( orientable dans la direction Nord Sud) permet d'avoir la vision de la lune depuis la terre.

 

Ce que l'on peut expliquer avec cette maquette....

 

Conséquences de l'inclinaison de l'axe de la terre  et sa révolution autour du soleil

• l'axe de rotation de la terre qui pointe toujours dans la même direction ( vers l'étoile polaire)

• les saisons

• durées variables jour/nuit selon la saison.

• Les solstices et le équinoxes

              ( l'axe de rotation de la terre peut être placé verticalement, pour bien prouver toutes les conséquences qui sont induites par l'inclinaison de l'axe )

Mouvement de la lune

• Observer la rotation de la lune autour de la terre

• Pourquoi la face cachée de la lune

• la visibilité diurne de la lune

• Les phases de la lune (visionnage caméra sur PC / vidéoprojecteur )

   

Les éclipses

Remarque sur l'échelle de représentation (1/10⁸).

Terre : sphère de 12 cm de diamètre (12756 km)

Lune : sphère de 3 cm de diamètre (3475 km)

A l'échelle la distance Terre Lune (400 000 km) devrait être de 4 mètres. Pour garder une maquette transportable, cette distance est ramenée à 40cm ce qui va induire des éclipses à chaque révolution de la lune !!

• éclipse de soleil

• éclipse de lune

Les périodes de rotation

• de la terre sur elle même ( 23h56mn période sidérale)

• de la terre par rapport au soleil ( 24h période synodique)

• de la lune sur elle même ( 27,32 jours)

• de la lune par rapport au soleil ( 29,5 jours)

• de la lune par rapport à la terre (24h50mn qui est la période des marées 2x 12h25mn entre deux marées)

 

Le décor de la base de la maquette

La base de la maquette représente le plan (parallèle de l'écliptique sur lequel on va trouver :

• le point vernal

• les directions des équinoxes, solstices.

• Les jours, mois, saisons

• les constellations du zodiaque

Compléments technique :

Dimensions :

Le plateau de la maquette en contre plaqué mesure 120x120 cm. Les éléments mobiles soleil, terre, lune ne dépassent pas 45 cm du plateau.

Pour le transport , le plateau repliable, forme un caisse de 120x55x26cm qui protège tout les éléments mobiles. Poids 14kg

Réalisation électronique :

Tout est réalisé par des éléments « Arduino » qui sont très faciles à trouver sur le marché et d'un prix dérisoire.

La rotation des éléments est faite par des moteurs micro motoréducteur pas à pas.

(Le bras mobile autour du soleil qui supporte la terre/lune est entraîné par 2 moteurs couplés pour répartir la charge et augmenter le couple. La terre qui tourne autour d'un axe tubulaire est entraînée par un moteur. L'axe de la terre permet le passage des fils du moteur de la lune et du servomoteur du support de caméra WIFI.)

 

La partie commande est faite par une carte UNO

Les moteurs sont pilotés par 2 shields moteurs Arduino

Le boîtier de contrôle comporte 2 blocs d'affichage 8 digits 7 segments LED , 4 interrupteurs inverseur et 3 potentiomètres.

Le programme est écrit en C ( sous IDE Arduino)

Alimentation électrique :

La consommation électrique étant faible (200mA), la maquette est alimentée par la connexion USB de la carte UNO. Tout chargeur 5v USB ou batterie USB pour téléphone est utilisable. Dans le cas d'utilisation de la batterie la maquette est totalement autonome ce qui facilite sa mise en œuvre et évite le fils d'alimentation gênant pour personnes qui tournent autour de la maquette.

 

Caméra WIFI

Le servomoteur placé au centre de la terre permet de faire varier l’azimut de la caméra entre le nord et le sud à l'aide du potentiomètre du boîtier de commande.

L'image transmise est visualisée sur un écran de PC ou  vidéo projecteur

Remarque : La caméra utilisée pour visualiser les phases de la lune demande des conditions de lumière ambiante assez faibles pour que la lune apparaisse sur fond sombre 

Lors des présentations avec des enfants, la caméra n'est pas utilisée car ils sont trop captivés pas leur image à l'écran. Les phases de la lune sont alors présentées sous la forme d' un puzzle 

• Pour la présentation des phases de la lune, on a utilisé une maquette en bois (découpé au laser) où les phases de la lune forment un puzzle. Les formes sont facilement reconnues par l' élève qui regarde la lune en se plaçant derrière  la terre.
• Pour les planètes non représentables sur la maquette soleil terre lune, on a complété par une maquette puzzle.
• L'orbite des planètes est représenté avec le soleil qui est la pièce centrale du puzzle. Les pièces elliptiques suivantes forment les orbites des planètes (gros succès auprès des jeunes ...et des parents)

Présentation sur le stand AstroTregor  lors de la fête de la sciences en 2022

Maquette Ciel     

C'est une carte du ciel grand format (1.2x1.2m) pour montrer comment se repérer dans le ciel. Les étoiles sont matérialisées par des leds.

L'allumage de ces leds est supervisé par un processeur suivant plusieurs scénarios .

1. Les étoiles brillantes 
2. La grande ourse, le triangle de l'été, l'étoile polaire , les lignes guide.
3. Les constellations circumpolaires
4. Les constellations du zodiaque
5. La course du soleil  sur une révolution d'une année
6. La partie du ciel observable selon la période de l'année

( Des pièces de puzzle positionnables sur les principales constellations  captives les plus jeunes)