Projet 01 · Détection
Un radar ultrason : Arduino, impression 3D et Processing
Mon premier projet intégré : un capteur HC-SR04 sur un servo SG90, une tour imprimée en 3D et un écran radar. Récit honnête, cinq prototypes ratés compris.
Le principe
Je prépare un cours du soir sur les drones roulants et volants, et je voulais un premier projet qui intègre tout ce qu'on va y toucher : un peu d'électronique, un peu de code embarqué, de la modélisation 3D, et une interface qui affiche des données en temps réel.
Le radar ultrason est un classique des tutos Arduino — mais le refaire proprement, en concevant le support soi-même et en comprenant chaque délai, c'est une autre histoire.
Le principe est simple : un capteur HC-SR04 — les deux « yeux » — monté sur un
servo SG90 balaie l'horizon de 0 à 180°. À chaque angle, l'Arduino mesure la
distance et envoie angle,distance sur le port série. Un sketch Processing lit
ce flux et dessine l'écran radar vert phosphorescent réglementaire.
Le HC-SR04 n'est pas un capteur de précision : son cône de détection est large, les surfaces molles ou obliques absorbent l'écho et certaines mesures doivent être filtrées. Pour un radar pédagogique, c'est parfait : ses limites physiques deviennent visibles à l'écran.
Fabriquer la tour
Le support est une petite tour imprimée en PLA sur ma Bambu Lab : socle circulaire avec les graduations d'angle gravées, colonne cannelée, et une nacelle qui tient le capteur sur le palonnier du servo.
Elle a été modélisée en Python avec build123d — du CAD paramétrique en code : chaque cote est une variable, on change une valeur et toute la pièce se régénère.
Le radar assemblé sur son socle imprimé en 3D
Détail de la tour cannelée et de la nacelle
Le câblage Arduino, servo et capteur
Le radar en action : balayage 0–180° et affichage en temps réel.
Cinq versions et leurs ratés
Il a fallu cinq versions de la nacelle pour arriver au bout. La v1 avait une fente pour le câble qui s'arrêtait à 0,5 mm de déboucher — invisible sur les rendus 3D. On a fini par écrire un script de validation qui vérifie que chaque découpe traverse vraiment la matière : des tests unitaires, mais pour de la géométrie.
La v3 était géométriquement parfaite… et impossible à monter. Les yeux du capteur traversent la plaque avant : le module doit donc s'insérer par l'arrière. Rien n'était prévu pour son passage ni pour le quartz qui dépasse du circuit.
La v4 se montait enfin… sauf que la vis fournie avec le servo fait 8,9 mm et mon empilement de plastique 10,3 mm. La vis n'atteignait jamais l'axe. Sa longueur est maintenant une cote du modèle, avec un garde-fou qui refuse de générer la pièce si l'engagement est insuffisant.
Ce que j’ai appris
- Mesurer avant de modéliser. Tout est parti de mesures au pied à coulisse. Les fiches techniques des kits peuvent être imprécises — la mienne annonçait un servo de 9 g pesant 134 g.
- Apprendre le vocabulaire qui va avec : entraxe, trou pilote, press-fit.
- Imprimer un gabarit de test de dix minutes avant une pièce de trois heures. La taille des trous et les jeux d'impression se calibrent sur un petit coupon.
- Comprendre les délais côté Arduino : celui d'avant la mesure laisse le servo se stabiliser ; celui d'après est inutile, la mesure ultrason est déjà bloquante.
- Retrouver les éternels sinus et cosinus pour convertir du polaire en cartésien dans Processing — avec le piège de l'axe Y qui pointe vers le bas à l'écran.
La suite
La prochaine étape sera un châssis plus compact qui cache l'électronique, avec un Arduino Nano et peut-être un écran OLED. J'aimerais aussi comparer le HC-SR04 à un capteur ToF laser, puis transposer l'ensemble sur un robot roulant pour le cours.
Tout est sur GitHub dans le dépôt radar-ultrason : firmware Arduino, sketch Processing, modèles Python paramétriques, STL prêts à imprimer et journal de bord complet.
Projet mené en collaboration avec Claude (Anthropic) pour l'encadrement pédagogique, la modélisation 3D et la rédaction, avec des coups de main de ChatGPT sur l'électronique et Processing.