Index TS3-SI Serre Intelligente & cologique Lintrt tant de : -construire un moyen pratique de production, tel que la serre. - Qui soit cologique d la demande actuelle dpargne dnergie et la diminution dnergies polluantes. -Et qui puisse se contrler indpendamment laide doutils technologiques.lves:Professeurs: Dvalos Rebeca M. HubertGuinet LucasM. MazireRobles Edrei Introduction...3 Pourquoi une serre intelligente ?.........................................4 Problmatique et prsentation du projet..5 Ce quil faut savoir avant de construire un serre...6 Les tomates....8 Diagrammes...10 Systme dalimentation lectrique .12 Systme darrosage...17 Systme de chauffage...23 Programmation....29 Conclusion....30 Annexes...32 Introduction Denosjours,lesconomiesdargentpourlesentreprisesontprisla premire place lors de la commercialisation dun produit. La rduction des cotsdefabricationetdesmatriauxestdevenuetrsimportante.Dans une chelle plus petite, concernant des espaces moins importants, comme lesmaisons,lesconomiesdnergiereprsententlobjectifdetout systme. De plus, dans un monde rgit par les avances technologiques qui envisagentunavenirrobotisetautonome,lademandedunesolution ce problme tait ncessaire. La domotique est une branche de la technologie qui soccupe de la gestion dnergie dans les btiments usuellement habits tels que les maisons, les coles,lesofficines,etc.Enplus,ladomotiquepermetunecertaine indpendancedessystmes,cequicreunconfortpourlutilisateur. Cest--dire,lautonomiedesdiffrentsappareilsgrsparuntype dnergie permise par la domotique, disons lnergie lectrique, en mme tempsquelleconomiselaconsommationdnergie,lance lautomatisation comme moyen de commodit. Il existe tout un ensemble dedisciplinesquiintgrentladomotiquecommellectronique,la physique,linformatiqueetlestlcommunications ;dolintrtde ltude. Lautomatisationdelclairage,desaccs,linstallationdalarmes,la programmationdelarrosagedujardin,lerglageduchauffageen fonctiondelatemprature,touscessystmesfontpartiedela domotique. Ils accomplissent avec lobjectif de gaspiller le moins dnergie possibleetdonnentuneautonomieauxsystmesquirsultetrs confortable lutilisateur. DanscePPElebutestdecrerunmcanisme,dansuneserredejardin, enutilisantlesprincipesdeladomotiquequi :premirementpermette unerductiondelnergieutiliseparlesystmesanslemcanisme construire,etsecondementquiconfreunecertaineautonomieau systme sans besoin de lintervention humaine tout instant. Pourquoi une serre intelligente? Dabord,onadjeulexpriencedetravaillerdansunprojet dautomatisationdelasalledecours,liladomotique,cequinous donneunchampdeconnaissancesunpeuplusvastequedansdautres domaines de la technologie. Ensuite,onadciddecontinueravecladomotiquedansuneserre intelligentepuisquonvoulaitessayerdinstallerunmcanismepresque autonome,aulieudunsystmeencorecontrlpartlcommande comme dans le premier projet. Finalement, on a bien appris que la domotique est principalement utilise pourconomiserlnergieetlesressources.Donconavouluraliserun PPEqui,misepartlautomatisationcommepartieattiranteduprojet, profite de ces conomies dans un sens plus financier et industriel. Quand on pense la production des vgtaux non pas dans une seule serre, mais danscentainesdeserres,ondduitquelecapitalrcuprseratrs important. Cest un projet qui peut se reproduire grande chelle. Problmatique Quels systmes sont ncessaires pour quune serre soit considre une serre intelligente ? Quel est leur fonctionnement ? Solution et Prsentation du projet Lemcanismequipermettradeconsidrerlaserrecommeuneserre intelligente est compos des systmes suivants : 1.Systme darrosage 2.Systme de chauffage 3.Systme dalimentation lectrique On parlera dabord sur le principe de fonctionnement dune serre puis, du principe du fonctionnement de chacun de ces systmes en les illustrant avec des schmas, ainsi que de leur mise en place et leur utilisation dans la maquette. Ce quil faut savoir avant de construire une serre Uneserreestunestructurequipeuttreparfaitementclosedestineen gnrallaproductionagricole.Ellevisesoustraireauxlments climatiqueslesculturesproduitespourl'alimentationouleplaisirde l'hommepourunemeilleuregestiondesbesoinsdesplantesetpouren acclrerlacroissanceoulesproduireentoutesaison.Laculturesous serre s'appelle la serriculture. Laserrepeuttreaussiundificearchitecturald'agrmentquisatisfait lesthtiqueparsaformeetparlesplantesqu'ellecontient,ouqui satisfait la curiosit Les Besoins d'une plante Uneplanteestunorganismevivantquisedveloppegrceunapport permanent : D'nergie, due au rayonnement solaireDematire,fournieparlesoletl'atmosphre.Lesplantescontiennent desproportionsvariablesd'eau.Celle-cipeutconstituerjusqu'90%de leur masse. Le reste est appel matire sche.L'analyse de la matire sche montre qu'elle est forme : de macrolments prsents en grandes quantits (carbone, oxygne, hydrogne,azote,potassium,calcium,phosphore,magnsiumetsoufre) qui reprsentent prs de 99 % de sa masse d'oligo-lmentsprsentsl'tatdetraces,maisindispensablesla croissancedesvgtaux.Lesprincipauxsontlebore,lecuivre,lezinc,le fer, le manganse, le molybdne et le chlore. de produits de base :-de l'eau -de la lumire -du dioxyde de carbone -de la chaleur -d'lments minraux Ils existent plusieurs lments qui fournissent des besoins aux plantes. Par exemple : -l'air fournit aux plantes du dioxyde de carbone -le soleil fournit de la lumire et de la chaleur - laterrefournitdel'eauetdeslmentsminraux(azote,potassium, phosphore...) Afin d'amliorer, de favoriser ou d'acclrer la croissance des plantes on peut: -Fertiliser la terre avec : des engrais minraux (naturel ou chimiques) ou Des engrais organiques (origine animale ou vgtale comme le compost) -Arroser la terre rgulirement et selon les besoins de chaque culture -Crer un effet de serre (cultiver sous serre) Une serre est donc destine protger du froid les plantes non rustiques etfavoriserlacroissancedescultures(lgumes,fleurs)encrantdes conditionsclimatiquesplusfavorablesqueleclimatlocal.Elleassuredes rcoltes prcoces ou retardes. LES TOMATES Dansnotreserre,onadciddecultiverdestomatescarcestunfruit traditionnelducontinentAmericanet,biensur,duMexique.Cechoix nous a permis de connatre un peu plus sur ce fruit quon mange presque tous les jours. La tomate (Solanum lycopersicum L.) est une espce de plantes herbaces delafamilledessolanaces,originairedunord-ouestdel'Amriquedu Sud,largementcultivepoursonfruitclimactrique.Letermedsigne aussicefruitcharnu,quiestl'undeslgumeslesplusimportantsdans l'alimentationhumaineetquiseconsommefraisoutransform.La tomateestdevenueunlmentincontournabledelagastronomiede nombreux pays, et tout particulirement en Grce (72 kg par habitant/par an)1,Italie,EspagneetFrance(pourcequiconcernelespaysdel'Union Europenne). Laplanteestcultive,enpleinchampousousabri,souspresquetoutes leslatitudes,surunesuperficied'environtroismillionsd'hectares,cequi reprsenteprsdutiersdessurfacesmondialesconsacresauxlgumes. Latomateadonnlieuaudveloppementd'uneimportanteindustriede transformation,pourlaproductiondeconcentr,desauces,notamment le ketchup, de jus et de conserves. L'espcecomptequelquesvaritsbotaniques,dontla tomatecerise (maisla tomategroseille appartientuneespcevoisine,Solanum pimpinellifolium L.), et plusieurs milliers de varits cultives (cultivars). Mthodes de culture La tomate est une plante de climat tempr chaud. Sa temprature idale decroissancesesitueentre15 C(lanuit)et25 C(lejour).Ellecraintle gel et ne supporte pas les tempratures infrieures + 2 C. Elle demande une hygromtrie moyenne, parfois un apport de CO2 (sous serre verre). Sa priode de vgtation est assez longue : il faut compter jusqu' cinq six mois entre le semis et la premire rcolte. La longueur du jour a aussi une grandeimportance. Souslesclimatstemprs,latomatepousseramieux et plus vite en juillet (dure du jour de 17 18h) qu'en septembre, lorsque la dure du jour diminue (dure du jour moins de 12h). Ceci explique aussi pourquoi la culture de la tomate s'adapte mal dans certains pays ayant un climatpropice(Antillesparexemple) :laduredujour(12hen permanence) n'est pas assez longue. Voici,dansunpremiertemps, unpetitrsumdespointsimportants concernant la culture de la tomate : -La tomate ragit normment face aux variations de tempratures-En dessous de 10C en moyenne, la croissance et le dveloppement de la tomate est ralenti-Silestempraturessonttropleves,celafavoriselacroissance sanslaisserauxfleursletempsdepousser,cequirenddifficilela pollinisation de la plante-Audessousde30C,lepigmentrougedelatomateneseforme plus, ce qui peut donner une couleur jauntre la tomate-Lhumiditestunfacteurimportant,autourde75%estconsidr comme idal -Une humidit avec une chaleurtrop leves, favorise encore plus la croissance des plants mais elle dveloppe aussi plus facilement des maladies de la tomate-Lestomatessontextrmementsensibleset nesupportentpasles arrosages irrguliers ou mal fait (sol dtremp, sec,dtremp, sec, etc)surtoutdanslesrgionschaudesethumidesoulesplants boiventbeaucoupplusdeau.celapeutprovoquerunclatement des fruits galement. Diagrammes Pieuvre FP1: Permettre l'horticulteur de faire pousser les plantes de faon autonome FC1: Permettre l'intervention de l'utilisateur FC2: Assurer la photosynthse FC3: S'adapter au sol FC4: Assurer une bonne hygromtie FC5: Assurer une bonne temprature FC6: Assurer une bonne temprature FC7: Etre un prix raisonnable FC8: Assurer la scurit FC9: Plaire l'utilisateur FAST Systme dalimentation lectrique Pour lalimentation des composants de la serre automatise nous avons utilis un systme dalimentation avec un panneau solaire, ceci pour avoir un ensemble qui respecte lenvironnement et ne consomme pas dnergie lectrique du rseau urbain. Fonctionnement dun panneau solaire photovoltaque : Les panneaux solaires photovoltaques, parfois appels photolectriques, transforment la lumire en lectricit. Ces panneaux sont donc les plus rpandus mais aussi les plus complexes.Cest les panneaux que nous disposons dans les salles de sciences de lingnieur et avec lesquelles nous avons fait ce projet.Ces panneaux sont tout simplement un assemblage de cellules photovoltaques, chacune d'elles dlivrant une tension de 0.5V 0.6V. Elles sont donc assembles pour crer des modules photovoltaques de tension normalise comme 12V. La cellule photovoltaque est fabrique partir de deux couches de Silicium (matriau semi-conducteur) :- une couche dope avec du Bore qui possde moins d'lectrons que le Silicium, cette zone est donc dope positivement (zone P). - une couche dope avec du Phosphore qui possde plus d'lectrons que le Silicium, cette zone est donc dope ngativement (zone N). Lorsqu'un photon de la lumire arrive, son nergie cre une rupture entre un atome de silicium et un lectron, modifiant les charges lectriques. C'est ce qu'on appelle l'effet photovoltaque. Les atomes, chargs positivement, vont alors dans la zone P et les lectrons, chargs ngativement, dans la zone N. Une diffrence de potentiel lectrique, c'est--dire une tension lectrique, est ainsi cre. Il existe 3 types de cellules photovoltaques, qui varient selon la qualit du silicium : - les cellules monocristallines : le rendement est trs bon mais le cot de fabrication est lev. - les cellules poly cristallines : elles sont moins chres fabriquer mais le rendement est un peu moins bon. - les cellules amorphes : leur cot est trs faible mais le rendement l'est aussi. Dans notre cas le panneau solaire utilis est constitu de cellules poly cristallines. Solution autre que le panneau solaire : Nous avons aussi considrer lutilisation dautre source nergtique, mais vu que notre projet devait tre autonome et respect lenvironnent (non-polluant, nergie renouvelable), nous navions pas trop de choix.Lolienne : Nous avions pensez adapter une alimentation lectrique a base dune olienne et dun transformateur mais la rgion dans laquelle nous nous situons prtait plus a lutilisation de lnergie solaire ; de plus le lyce ne possde pas dolienne et le cout dune olienne serait bien trop lev. Fonctionnement des Batteries rechargeables : Une batterie au plomb est constitue de cellules appeles accumulateurs dlivrant une tension de 2,1Volts. Elles comprennent 6 accumulateurs disposs en sries qui dlivrent ainsi une tension totale de 12,6 Volts. Un accumulateur est un ensemble de plaques (positives et ngatives) immerges dans une substance acide appele lectrolyte (mlange eau acide sulfurique). Lorsqu'onappliqueunesourcedetensioncontinueauxbornesdesplaques (lectrodes) un courant s'tablit crant une modification chimique desplaques et de l'lectrolyte, cette modification produit une diffrence de potentiel entre lesdeuxplaques.Ilestnoterquelacirculationdeslectronsl'intrieurde l'lectrolyteestassuregrceauxions. Durantladchargeles plaques positivessubissentune"rduction"c'estdire qu'ellesconsommentdeslectronsetlesplaquesngatives librentdes lectrons(ractiond'oxydation).Lephnomneinverseseproduitpendantla charge. Solution autre que les batteries rechargeables au plomb : Ilexisted'autresfamillesdebatteriespourlesoutillagesportatifsoupourles tlphones portables (batterie Lithium), mais dans notre projet les batteries au plombsontconvenablescarleurcotestnettementmoinscherdeplusles batteries au lithium sont utiliser pour des tensions plus faibles. Connexion entre panneaux solaire et batterie rechargeable : Consommation et production dnergie lectrique du Circuit lectrique : Notre circuit lectrique sera constitu des composants suivant : -Panneau solaire 175W -Batterie rechargeable au plomb-Pompe lectrique-Carte lectronique -Resistance chauffante Systme darrosage. Unjardin,qu'ilsoitpotageroudagrmentavecpelouse,arbusteset fleurs,ncessiteuneirrigationabondanteafindepouvoirviterla scheresse du sol. Or, lorsque l'on irrigue un terrain, on ne sait jamais si la quantitd'eauapporteestsuffisanteousil'arrosageestralisaubon momentavecunmaximumdefficacit.Pourminimiserl'vaporation deau darrosage et pour ne pas brler les feuilles des plantes, il faut viter quel'ensoleillementnesoittroplevpendantl'irrigation.Ilest galementprfrabled'arroserenpetitesquantitspourobtenirune meilleure pntration de l'eau dans le terrain et viter ainsi le gaspillage. Pourcetteserreintelligenteonadcidedutiliserunsystmedarrosage automatique, goutte goutte, ce qui nous permet de maintenir les plantes bienhydratesmmequandonnapasletempsdelesarroser manuellement,enplus,celapermettredconomiserdleau.Pourla cration de ce systme on a du prendreen compte les facteurs suivants,pour que le systme fonctionne correctement -La sonde dhumidit L'humiditdusolpeuttredterminedeplusieursfaonssoitpar mthodedirecte,quiconsistepeserleschantillonsavantetaprs tuvage,soitpardesmthodesindirectes,quisonttabliessurdes relationsentrelespropritsphysiques(conductivitlectrique, temprature)ouchimiquesdessolsetleurteneureneau.Afindesuivre dans le temps l'volution de l'humidit du sol, il est ncessaire de recourir desmthodesindirectesquisontnondestructives,tellesqueles mesuresneutroniques,lesmesuresdeconductivitlectriqueoudela constance dilectrique dans le sol. Il existe plusieurs types de sondes dhumidit : Sonde neutrons Lorsque la sonde est en place dans le sol, des neutrons rapides sont mis parlasource(mlangedamericiumetdeberyllium)danstoutesles directions. Ils se heurtent au noyau des divers atomes qui se trouvent sur leurtrajectoireetvoientainsileurnergiecintiqueetleurvitesse diminuerprogressivement.Silesolprsenteuneconcentrationd'atomes d'hydrogne suffisante, le ralentissement des neutrons mis par la source seproduitalorsqu'ilssetrouventencoreproximitdecelle-ci.Les neutronsralentisparcollisionssuccessivessepropagentdansdes directionsalatoires,sibienqu'ilseformeunnuageneutroniquedontla densitestplusoumoinsconstante.Unepartiedecesneutrons,qui dpendentdelaconcentrationenatomesd'hydrognes,sontrenvoys directementendirectiondudtecteurencrantdesimpulsions.Le nombred'impulsionspendantunintervalledetempsestenregistrparun compteur.Laconversionde lavaleurenregistreparlecompteurenune teneureneausefaitparlebiaisd'unecourbed'talonnage. Cettetechniqueal'avantagedepermettredesmesuresrapideset rptes sur un site sans perturbation du sol et avec une bonne prcision. Nanmoins, le cot assez lev (plusieurs milliers d'euros/dollars US) et la dangerosit(missionderadiationsnuclaires1 ncessitantunelicence particulire)enlimitel'utilisation.Cegenred'quipementreprsenteun risque. -La technique TDR (Time Domain Reflectometry) LadterminationdelateneureneauparlamthodeTDRpasseparla dterminationdelaconstantedilectriquededusol. La dfinition de la constante dilectrique relative (er) d'un matriau est le rapport entre le potentiel mesur entre deux lectrodes dans le vide Vo et le potentiel mesur entre ces deux lectrodes identiquementcharges et espaces, immerges dans un matriau dilectrique -sonde rsistive (non concentrique) Il existe aussi la sonde rsistive le capteur est constitu de 2 lectrodes cylindriquesnonconcentriquesetdistantesd'unevingtainedecm. On mesure la variation de rsistance en fonction du taux d'hygromtrie cesystmeestutilisdanslescentralesbtonpourconnaitreles quantitsd'eaudanslessables.Cecipermetderajouterdusableet d'enleverlaquantitd'eaucontenuedanslesablepourobtenirun dosage correct. Ce type de sonde est conomique et pratique utiliser. Cest celui quon a dcid dutiliser. -La rsistivit du sol Unesondedhumiditfonctionneenmesurantlarsistivitdusol.La rsistivit d'un matriau reprsente sa capacit s'opposer la circulation ducourantlectrique.Larsistivitdusolsemesurel'aided'un telluromtre. Cette valeur dpend fortement de la constitution du sol, de l'hygronomtrie, de la temprature, de la profondeur. Cependant on peut considrerquesadpendancel'humiditetlatempraturedevient moinsimportanteaudelde2mdeprofondeur.Ontrouveletableaude rsistivit moyenne suivant, selon le type de terre : SolRsistivit moyenne (.m) Tourbe humide25 (5-100) Limon50 (20-100) Marnes150 (40-200) Schistes200 (50-300) Sable argileux250 (50-500) Calcaire tendre400 (50-800) Granit et grs altrs800 (100-1500) Sable siliceux1500 (200-3000) Sol pierreux nu2000 (1500-3000) Calcaires compacts2500 (800-5000) Granit et grs peu fissurs 5000 (1500-12000) La rsistivit de la terre dpend de son humidit. Quand la terre est sche elle conduit mal l'lectricit et quand elle mouille elle conduit trs bien. Certains systmes d'arrosage permettent de brancher une sonde qui mesure la rsistance entre deux lectrodes. La sonde est enfonce dans la terre dans un endroit "reprsentatif". Si la rsistance est trop faible, la centrale de contrle ne dclenche pas l'arrosage. -La pompe Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide. Lespompesmodernesonttdveloppespartirdu XVIIIe sicle. Cependant, l'ancienne pompe godets fut invente en Chine au 1er sicle aprs J.-C Les pompes modernes rpondent toutes au mme besoin : dplacer un liquide dun point un autre. Pour dplacer ce liquide, il faut lui communiquer de l'nergie. Les pompes remplissent cette fonction. Le moteur qui alimente les pompes transforme l'nergie thermique ou lectrique en nergie mcanique pour permettre le mouvement des organes des pompes. Cette nergie mcanique est retransmise au fluide. Cette nergie fluide se traduit sous forme de dbit (nergie cintique) et de pression (nergie potentielle). Ces nergies vont s'changer et se consommer dans les circuits de l'installation Elle se caractrise par : - sa cylindre, c'est--dire le volume deau aspir et expuls pour un mouvement - son dbit, le volume deau transvas par une unit de temps, il se calcule en fonction de la cylindre. - sa capacit augmenter la pression du fluide qui la traverse aussi appele "la diffrence de pression" - son rendement, c'est--dire le rapport entre la puissance hydraulique fournie et la puissance mcanique absorbe - sa puissance hydraulique, qui correspond au produit du dbit par la diffrence de pression Systme de chauffage 1.Partie mcanique du systme -Bac portant la plante Le systme de chauffage de la serre commence avec le bac qui contient la plante. Ce bac en plastique a certains orifices dans sa base, se qui permet le dcoulement de leau restante utilise pour larrosage. Leau, par un phnomne de filtration, passe par la terre contenue dans le bac et tombe sur une rampe. Cette ide sort dun principe cologique qui cherche la rcupration de tout ce qui pourrait tre rutilisable afin de raliser du recyclage, dans ce cas-l un traitement de leau pour quelle redevient utilisable.-Rampe & Conteneur Une fois leau dcoule du bac, elle tombe sur la rampe. La rampe est incline de 10 degrs par rapport lhorizontale su sol, ce qui permet le glissement de leau le long de cette rampe. La rampe est faite en acrylique, un matriau lisse capable de crer le glissement de leau rcupre du bac vers un conteneur. On peut donc dire que la rampe ralise la fonctionne de canal qui conduit leau. Lorsque leau arrive la fin du trajet de la rampe, elle est rcupre dans un conteneur en plastique qui a largement la capacit pour recevoir leau dcoule (1950 centimtres cubes, presque 2 litres deau). -chappement des vapeurs deau (maille) laide dune rsistance chauffante (explique dans la partie lectrique), leau glisse dans le conteneur sera vapore. Ces vapeurs creront une atmosphre humide idale pour la plante et augmenteront la temprature de lair ambiant. Cette augmentation de la temprature sera ce qui permettra le chauffage de lintrieur de la serre lors que la temprature extrieur descende.Or, ces vapeurs ne peuvent pas rester jusqu quelles redeviennent liquides parce quelles peuvent abmer les composants en plastique et les composants lectriques. Alors, on doit crer deux chappementsaux extrmes de la structure de la serre. Lide a t de remplacer les plaques dacrylique de ces deux extrmes isolant la serre du milieu extrieur par une maille spciale utilise par les grades serres qui ont la double fonctionne de ventiler lintrieur de la serre et en mme temps de ne pas laisser passer des lments perturbateurs pour la plante (insectes, polluants). Il sagit dune maille fait en un driv du ptrole dont les trous de ventilation sont de lordre du dixime de millimtre, trs rsistante. Grce cette maille, les vapeurs chapperont de lintrieur de la serre pour viter tout risque de tombe en panne des composants du systme. 2.Partie lectrique -Sonde de temprature Une sonde est un dispositif lectronique qui a la capacit de transformer ltat dune grandeur physique observe en une grandeur utilisable comme la tension lectrique. Cette sonde ralise une acquisition de donnes qui, transformes en tensions lectriques, entreront dans un microcontrleur pour traiter ces informations, les traduire au langage binaire et, ensuite, commander les fonctions qui ont t tablies par le programme du microcontrleur. On utilisera une sonde CTN (Coefficient de Temprature Ngatif) compos dune thermistance : une rsistance qui varie uniformment en fonction de la temprature. La CTN est une rsistance (ayant la capacit de freiner le courant), qui diminue lorsque la temprature ambiante augmente. Les CTN sont fabriques base de quelques oxydes de mtaux de transition (manganse, cobalt, cuivre et nickel). Ces oxydes sont semi-conducteurs. Les CTN peuvent tre utilises dans une large plage de tempratures, de -200 C + 1 000 C, et elles sont disponibles en diffrentes versions : perles de verre, disques, barreaux, pastilles, rondelles, puces, etc. (celle quon utilise au PPE est une CTN en disque). Les rsistances nominales vont de quelques ohms une centaine dohms. Le temps de rponse dpend du volume de matriau utilis. Elles permettent une mesure trs prcise de la temprature, et une capacit pour l'lectronique de la rguler de manire trs conomique.Elle est appele ainsi cause de la formule mathmatique qui la caractrise : - ( ) : Avec: estlarsistance(en ohms)ducapteurlatemprature cherche (en C) estunetempratureolarsistance estdjconnue,prochede la temprature T cherche estlarsistanceannonceunetempraturederfrence (souvent 25 C), donc peut tre gal et (en %/C)estuncoefficientconsidrsconstantparapproximation dontl'usageestlimitcertainestempratures(spcifidansles documents techniques). CTNetCTP(autresonde)sontsimilairesauregard,c'estdansleur comportementfaceauchangementdetempraturequel'ontrouvedes diffrences. LaCTPestunersistance,quiaugmenteenmmetempsquela temprature.LesinitialesCTPsignifientCoefficientdeTempraturePositif. Voici un schma reprsentatif : OnadciddutiliseruneCTNpuisquelavariationdelarsistanceen fonction de la temprature est moins complexe que celle dune CTP : Il existe une autre sonde de temprature qui pourrait tre utile pour ce PPE. Il sagit de la sonde Pt100 ou sonde rsistance de platine. Cette sonde est spcifiquementconstruiteavecunelamedeplatine,dolenomdesonde detempraturersistancedeplatine.Lefonctionnementdecettesonde estsimple :larsistancedelalamedeplatinevarieenfonctiondela temprature. Donc, on injecte un courant constant et continu et il suffira de mesurerlatensiondelasonde,puisquelatensionlectriqueest proportionnelle la rsistance du dispositif.Pourlaserre,onutiliseraitunesondePt100ayantunrangdemesurede tempratureentre-25et60degrsCelsius.Lacartelectroniqueseraitla responsabledefournirlecourantncessairelasondepoursonbon fonctionnement. Cependant,cettesondeestutilepourdessystmesquiontbesoindune tabledemesurespourcontrlerchaqueinstantlatemprature.Or,la sondedetempraturedelaserredoitseulementafficherunelimiteet lorsquelatempraturedpassecettelimite,leprogrammeactionnerala rsistancechauffante.Pourcefaire,lathermistanceCTNsuffitpuisquelle est capable de fixer un seuil et dclencher le programme lorsque ce seuil est dpass ; de plus elle nest pas chre. Par contre, la Pt100 est chre et plus dlicate. Lesystmenapasbesoindenregistrertouteslesvaleursmaisuneseule valeur seuil, donc cette sonde ne convient pas. -Rsistance chauffante C'est un composant lectronique qui permet d'augmenter volontairement la rsistance(ralentissementdupassageduncourantlectrique)d'uncircuit. Ilestcaractrisparlaproportionnalitentrel'intensitducourant quile traverseetla tension entresesbornes.Danslapratiquecettepropritne sevrifiequ'approximativementcausedelavariationde rsistivit avec la temprature du diple. Ondistingue les rsistancesdepuissance dontlebutestdeproduiredela chaleur, par leffet Joule (dissipation dnergie sous forme de chaleur). Cette rsistancesubitunchauffementquimodifiesatemprature,donc,la temprature du milieu o elle se trouve. Lapuissancedechaleurmiseparlarsistancedite depuissance est calcule par la formule suivante : Avec : : La puissance, en watt, dissip par effet Joule par un courant continu : l'intensit du courant, en ampres, traversant la rsistance : la rsistance, en ohms. Commeonalimenteralesystmedechauffageavecdeuxpilesde2,8A.h (ampresheures),onauneintensitde2,8amprespendantdeuxheures ou 5,6 ampres pendant une heure. De plus, entre les deux piles on fournit unepuissancede168wattsensrieou84enparallle. Doonpeutcalculerlesvaleursdelarsistancencessairepourle chauffage suivant ce tableau : PILESEn srieEn parallle Puissance (Watt)168168 Intensit (Ampre)2.85.6 Rsistance (Ohm)21.4 (arrondi 20) 5.4 Donc, daprs le tableau, pour ce PPE convient une rsistance de 20 ohms puisquon a besoin dune rapide vaporation de leau; ainsi, la rsistance ne dure pas trs longtemps allume, donc, ne gaspille pas de lnergie. En plus, il nest pas normal de brancher deux piles en parallle puisquon cherche une tension qui soit plus grande, ce qui en parallle nest pas possible. Programmation Conclusion Lademandedeproduitsquisoienttechnologiquementavancs,pour leurs donner une certaine autonomie lors de leur utilisation, et rentables, constituelapremirecontraintedelingnierieactuellement.Cest causedecettesituationquonadciddefabriqueretdtudierun systmecommelaserrecologiqueetintelligente. Ce systme combine la domotique avec une ide de cultive de plantes qui a pour but sa vente et, ainsi, rcuprer de largent. En plus, elle contribue aumaintiencologiquepuisquelleutiliseunesourcednergie renouvelable. Limplmentationdunecartelectroniquequigredescapteurs dhumiditetdetempraturepourcommanderlamiseen fonctionnementdessystmesdarrosageetdechauffage,grceau programmeralis,estungrandpasquilaissedectlecontrle systmatique par tlcommande utilis dans des projets prcdentspour faire incursion dans lintelligence artificielle. Cetteincursiondansunnouveaudomainescientifique,bienquonest arrivjusteaudbutdetoutessesapplicationspossibles,nousapermis demobilisernosconnaissances,derechercheretdecomprendrele fonctionnement de diffrents composants. BienquelaserrecologiqueetintelligenteaittunPPEdifficileet ambitieuxetlquipeaitrencontrquelquesproblmesaucoursdesa ralisationcommelafermeturedelespaceoonvoulaitinitialement mettrelaserredunetaillelargementplusgrandeetlattentepourla constructiondelastructuredelaserre,ceprojetatfinidemanire satisfaisante. On espre que ce PPE sert aux futures gnrations de lycens pour entrer deplusenplusdanslemondedelintelligenceartificielle,tant aujourdhui un champ de rechercher scientifique trs important. Annexes Solidworks NTC thermistors for temperature measurement Leaded NTC thermistors, lead spacing 2.5 mm Series/Type: B57871S Date: February 2009 EPCOS AG 2009. Reproduction, publication and dissemination of this publication, enclosures hereto and the information contained therein without EPCOS' prior express consent is prohibited. Applications Temperature measurement Features High measuring accuracy Cost-effective Rugged design, epoxy resin encapsulation Tinned copper leads Lead spacing 2.5 mm Delivery mode Bulk (standard), cardboard tape, reeled or in Ammo pack on request Dimensional drawing Dimensions in mm Approx. weight 120 mg General technical data Climatic category (IEC 60068-1) 55/155/56 Max. power (at 25 C) P25 60 mW Resistance tolerance ARR/RR 1, 3, 5 % Rated temperature TR 25 C Dissipation factor (in air) oth approx. 3.8 mW/K Thermal cooling time constant (in air) tc approx. 7.5 s Heat capacity Cth approx. 28.5 mJ/K Electrical specification and ordering codes R25 O No. of R/T characteristic B25/100 K Ordering code + = Resistance tolerance F = 1% H = 3% J = 5% 2.1 k 1008 3560 1% B57871S0212+000 10 k 8016 3988 1% B57871S0103+001 10 k 2908 3460 1% B57871S0103+002 10 k 2001 3920 1% B57871S0103+003 12 k 2901 3760 1% B57871S0123+000 30 k 8018 3964 1% B57871S0303+000 100 k 2912 4280 1% B57871S0104+000 Temperature measurement B57871S Leaded NTC thermistors, lead spacing 2.5 mm S871 Please read Cautions and warnings and Page 2 of 19 Important notes at the end of this document. Reliability data Test Standard Test conditions AR25/R25 (typical) Remarks Storage in dry heat IEC 60068-2-2 Storage at upper category temperature T: 155 C t: 1000 h < 2% No visible damage Storage in damp heat, steady state IEC 60068-2-78 Temperature of air: 40 C Relative humidity of air: 93% Duration: 56 days < 1% No visible damage Rapid temperature cycling IEC 60068-2-14 Lower test temperature: ???55 C Upper test temperature: 155 C Number of cycles: 100 < 2% No visible damage Endurance Pmax: 60 mW t: 1000 h < 3% No visible damage Long-term stability (empirical value) Temperature: 70 C t: 10000 h < 3% No visible damage Temperature measurement B57871S Leaded NTC thermistors, lead spacing 2.5 mm S871 Please read Cautions and warnings and Page 5 of 19 Important notes at the end of this document. R/T characteristics R/T No. 2908 2912 8016 T (C) B25/100 = 3460 K B25/100 = 4280 K B25/100 = 3988 K RT/R25 o (%/K) RT/R25 o (%/K) RT/R25 o (%/K) ???55.0 45.313 6.0 130.1 7.8 96.3 7.4 ???50.0 33.729 5.8 88.512 7.6 67.01 7.2 ???45.0 25.333 5.6 61.01 7.3 47.17 6.9 ???40.0 19.191 5.5 42.582 7.1 33.65 6.7 ???35.0 14.659 5.3 30.078 6.8 24.26 6.4 ???30.0 11.288 5.1 21.491 6.6 17.7 6.2 ???25.0 8.7588 5.0 15.525 6.4 13.04 6.0 ???20.0 6.8471 4.9 11.333 6.2 9.707 5.8 ???15.0 5.391 4.7 8.3571 6.0 7.293 5.6 ???10.0 4.2739 4.6 6.2219 5.8 5.533 5.5 ???5.0 3.4109 4.4 4.6751 5.6 4.232 5.3 0.0 2.7396 4.3 3.544 5.5 3.265 5.1 5.0 2.214 4.2 2.7093 5.3 2.539 5.0 10.0 1.7999 4.1 2.088 5.1 1.99 4.8 15.0 1.4716 4.0 1.6217 5.0 1.571 4.7 20.0 1.2099 3.9 1.2689 4.8 1.249 4.5 25.0 1.0000 3.8 1.0000 4.7 1.0000 4.4 30.0 0.83078 3.7 0.79347 4.6 0.8057 4.3 35.0 0.69361 3.6 0.63374 4.4 0.6531 4.1 40.0 0.58186 3.5 0.50936 4.3 0.5327 4.0 45.0 0.49036 3.4 0.41187 4.2 0.4369 3.9 50.0 0.41509 3.3 0.33498 4.1 0.3603 3.8 55.0 0.35288 3.2 0.27397 4.0 0.2986 3.7 60.0 0.30124 3.1 0.22528 3.9 0.2488 3.6 65.0 0.25818 3.0 0.1862 3.8 0.2083 3.5 70.0 0.22213 3.0 0.15467 3.7 0.1752 3.4 75.0 0.19183 2.9 0.12909 3.6 0.1481 3.3 80.0 0.16626 2.8 0.10824 3.5 0.1258 3.2 85.0 0.1446 2.8 0.091161 3.4 0.1072 3.2 90.0 0.12618 2.7 0.077106 3.3 0.09177 3.1 95.0 0.11047 2.6 0.065487 3.2 0.07885 3.0 100.0 0.097017 2.6 0.05584 3.1 0.068 2.9 105.0 0.085463 2.5 0.047798 3.1 0.05886 2.9 110.0 0.075506 2.4 0.041065 3.0 0.05112 2.8 115.0 0.066899 2.4 0.035408 2.9 0.04454 2.7 120.0 0.059437 2.3 0.030635 2.9 0.03893 2.6 125.0 0.052948 2.3 0.026594 2.8 0.03417 2.6 130.0 0.047289 2.2 0.023161 2.7 0.03009 2.5 135.0 0.042341 2.2 0.020234 2.7 0.02654 2.5 140.0 0.038003 2.1 0.01773 2.6 0.02348 2.4 145.0 0.034189 2.1 0.015581 2.6 0.02083 2.4 150.0 0.030828 2.0 0.013732 2.5 0.01853 2.3 155.0 0.027859 2.0 0.012135 2.4 0.01653 2.3 Temperature measurement B57871S 36 Temperature measurement B57871S
