Prototyper avec Arduino et Raspberry

C’est bien connu, lorsque l’on souhaite prototyper des cartes électroniques, cela devient vite compliqué et cher, surtout si nos compétences en la matière sont limitées.

Lorsqu’on a une idée en tête, la première chose à faire, nous le savons bien chez AQ-Tech, c’est de la prototyper et de la tester !

Pour toute la partie mécanique, nous pouvons prototyper rapidement des architectures plastiques via des imprimantes 3D, devenues maintenant très accessibles aussi bien techniquement que financièrement.

Concernant la partie électronique, il existe des solutions pour tester rapidement des idées, et même aller jusqu’à un POC fonctionnel de votre innovation. 

1/ Arduino / Raspberry quésaco ?

Si vous ne connaissez pas Arduino ou Raspberry, on peut simplifier en expliquant que ce sont des plateformes électroniques tout-en-un intégrant tout ce qu’il faut pour commencer à faire fonctionner une idée sur une carte électronique prête à l’emploi. Il en existe beaucoup d’autres (Nvidia Jetson nano…), mais Arduino et Raspberry sont aujourd’hui les deux marques les plus connues.

A la base, ces produits étaient destinés aux makers (bricoleurs), ou à l’éducation, car ces plateformes très accessibles financièrement et techniquement permettent de concrétiser ses idées très rapidement.

Raspberry est un mini-ordinateur plutôt performant sur lequel nous pouvons faire tourner un système d’exploitation Linux et coder nos propres programmes en python ou en C.

Arduino est une architecture basée sur un microcontrôleur, ce qui signifie qu’il n’y a pas de système d’exploitation intégré, et que la seule façon d’en faire quelque chose est de compiler du code en C.

Dans les deux cas, que ce soit pour Raspberry ou Arduino, il y a des dizaines de références disponibles, chacune intégrant plus ou moins de fonctionnalités : Wi-Fi, Bluetooth, capteurs…

Il est toujours possible d’ajouter des périphériques externes en utilisant les broches d’entrées/sorties déjà présentes sur les modules. Ainsi, il est très aisé de rajouter un accéléromètre, un capteur de gaz, une led, un bouton, un relais… Bref tout ce qu’on peut imaginer vouloir contrôler ou mesurer avec ce genre d’appareil.

Une grande force de ces solutions, c’est qu’il y a une réelle communauté de passionnés en support avec des milliers d’exemples de projets réalisés sur Internet en open-source, qui vous donneront sûrement une partie de la solution pour réaliser votre produit innovant.

En d’autres termes, que ce soit avec Raspberry, Arduino ou d’autres types de modules, vous pourrez en quelques heures prototyper une première version fonctionnelle de votre projet, même si vous n’êtes pas très à l’aise avec l’électronique et le code.

2/ Comment bien prototyper son idée ?

Lorsque l’on souhaite réaliser un prototype électronique, la première chose à faire est de bien sélectionner votre plateforme de développement.

Plusieurs critères doivent entrer en compte : 

• La puissance de calcul nécessaire (“beaucoup” ou “pas beaucoup” est déjà une réponse)
• Le nombre de périphériques qu’on veut associer au produit (led, bouton, capteurs…)
• La connectivité (Wi-Fi, Bluetooth, 4G…)
• L’encombrement disponible.
• Le mode d’alimentation

L’idée sera de sélectionner le module qui répond à un maximum de spécifications recherchées pour ainsi avoir le moins d’ajout à faire. Bien entendu, certains requis sont non négociables, comme la puissance de calcul nécessaire.

L’objectif, rappelons-le, est d’aller au plus vite vers un POC fonctionnel, et non de développer la solution finale. Donc moins vous dépenserez de temps à ajouter des périphériques externes (et à corriger les problèmes), plus vous pourrez vous concentrer sur la réalisation en elle-même de votre produit. 

Une fois votre plateforme de prototypage prête, il est temps de commencer à coder. La première étape avant de vous lancer tête baissée à coder, est de prendre du recul sur l’ensemble du produit et d’établir une architecture de fonctionnement global.

Le but est de faire des choix dès le démarrage qui seront compatibles avec la suite de vos prototypes et d’intégrer les fonctions couche par couche, en commençant par les fonctionnalités de base (on est d’accord que commencer par la couleur de led au démarrage n’est peut-être pas le point crucial de votre prototype).

Au fur et à mesure, vous pourrez affiner le prototype de votre produit.

3/ Les limites de ces composants

Il faut bien comprendre qu’on parle ici de prototype. Bien entendu, nous pouvons l’améliorer d’itération en itération. Nous pourrons même faire un PCB spécifique qui accueillera notre Raspberry intégrant ainsi tous les périphériques supplémentaires, ce qui nous permettra de fabriquer de façon très propre et très fonctionnelle plusieurs prototypes.

La limite va se trouver dans l’optimisation du produit et dans son industrialisation.

En effet, que ce soit Raspberry ou Arduino, il y a de fortes chances que vous ne trouviez pas de module “parfait” pour votre produit. Ce qui signifie plusieurs choses : 

• Le module intègre des fonctionnalités qui vous sont inutiles.
• Les fonctionnalités manquantes devront être gérées par un PCB périphérique
• La forme du produit ne correspond pas exactement à votre produit.
• Le coût d’un raspberry ou d’un arduino n’est pas compatible avec une produit industriel.

Ainsi, le jour où vous industrialisez votre idée, il sera nécessaire de désigner un PCB de votre produit complètement sur-mesure, afin que tout soit au maximum intégré, que la consommation et l’autonomie soient optimisées, le prix ajusté et que la forme du PCB vienne parfaitement épouser les formes du boîtier…

Bien entendu, si les choix de départ ont été les bons, la transition prototype/produit final sera plus facile. Raspberry l’a bien compris en proposant les “compute module” : le cœur minimum de leur module à intégrer directement dans une solution finale, ainsi le passage du prototype au produit final est quasi automatique au niveau du code.

Alors bonne ou mauvaise idée?

Pour nous, utiliser ce type de modules est un outil formidable pour avancer vite sur des idées de fonctionnement.

Mais il faut bien avoir en tête la limite de cette solution, on parle ici de prototype, voire de toute petite série. 

Alors foncez, afin de tester et d’itérer au plus vite autour de votre innovation, car le temps gagné aura une valeur inestimable pour la suite de votre projet.

Si vous voulez approfondir le sujet, n’hésitez pas à contacter notre équipe !