Réalisation d'une armoire agricole à base d'un carte arduino mega2560

MINISTÈRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

DIRECTION GÉNÉRALE DES ÉTUDES TECHNOLOGIQUES

INSTITUT SUPÉRIEUR DES ÉTUDES TECHNOLOGIQUES DE DJERBA

DÉPARTEMENT DE GÉNIE MÉCANIQUE

Mécatronique

STAGE DE FIN D'ÉTUDES

Étude et réalisation d'une armoire agricole automatisée à base d'une carte Arduino méga 2560

IGREEN COLLABORATION

Élaboré par : - Ferjani Sofien

- Kchih Aissa

Encadré par : - Mme Helal Olfa

- Mme Manaa Khawla

- M. Khaled Bachtobji

Année universitaire : 2020/2021

Référence	Dép.	GM
	N°	MT-02

DÉDICACE

Je dédie ce projet de fin d'études.

A ma mère Samia

C'est avec ton amour, ton soutien et ta patience que j'ai pu réaliser tes voeux. Reste toujours ma lumière et ma source de bonheur.

Que dieu te protège et t'accorde santé et longue vie.

A mon père Fethi

Pour ses sacrifices illimités, pour ses encouragements incessants et pour sa bienveillance permanente. Nulle expression ne peut exprimer les sentiments de reconnaissance que j'éprouve à son égard.

A mon adorable soeur Tasnime et mon adorable frère Atef Je vous souhaite une vie pleine de réussite.

A tous mes amis et tous ceux que j'aime...

Qu'ils trouvent dans ce travail le témoignage de mon profond amour et l'expression de ma sincère reconnaissance.

Aissa

DÉDICACE

Je dédie ce travail comme modeste preuve de mon affection

A mes parents Sadok et Sabeh

Pour les efforts et les sacrifices. Leurs conseils et leurs principes de vie resteront toujours dans mon esprit.

Qu'ils trouvent ici l'expression de mes respects et ma profonde gratitude pour tout ce qu'ils ont fait pour moi.

A mes soeurs Sarra et Sabrine

Vous m'avez soutenu et vous m'avez apporté l'immense réconfort aux moments les plus cruciaux de ma vie.

En témoignage de ma reconnaissance

A touts mes oncles

Votre amour et vos encouragements ont été pour moi une aide très précieuse qui me soutiendra durant mon existence

A mes meilleurs amis et ma copine

Qui sont toujours présents aussi bien dans les meilleurs moments que les difficiles

Sofien

Remerciements

Nous tenons à remercier dans un premier temps, toute l'équipe pédagogique de l'ISET de nous avoir accompagné durant ce stage de fin d'étude en particulier Mme. Helal Olfa et Mme. Manaa Khawla pour leurs supervisions et leurs conseils afin que notre mission aboutit à son fin.

Nous remercions également notre encadrant industriel M. Khaled Bachtobji d'avoir répondu favorablement à notre demande de stage, en plus de son accueil et la confiance qu'il nous a accordés dès notre arrivée dans la start-up.

Nous tenons à remercier tout particulièrement et à témoigner toute notre reconnaissance à toute personne qui nous a aidés à avoir une expérience enrichissante et pleine d'intérêt durant ces trois mois et demi au sein de la start-up IGREEN COLLABORATION.

Enfin, nous remercions mesdames et messieurs les membres de jury pour leur extrême gentillesse dans l'évaluation de notre travail.

Cahier de charges

Sujet :

Étude et réalisation d'une armoire agricole automatisée à base d'une carte Arduino méga 2560.

Position du problème :

La société veut fabriquer sa propre automate programmable industriel à base d'une carte Arduino pour optimiser :

· Le contrôle d'éclairage artificiel pour la bonne croissance des plantes

· L'automatisation de l'arrosage et l'irrigation

· La régulation et la supervision des paramètres bioclimatiques tels que la température et l'humidité...

Travail demandé :

Notre travail consiste à réaliser un outil didactique utilisant comme partie de commande un système à l'aide d'une carte Arduino Méga 2560. On parle alors d'automate programmable conçu à base de la logique programmée. Ce dernier sera capable de réaliser la plupart des applications qui lui seront demandées par simple modification du logiciel en gardant la même structure matérielle.

L'automate que nous réaliserons répondra globalement aux mêmes exigences attendues d'un automate classique, notamment la possibilité d'être programmé et reprogrammé directement via un port parallèle d'un micro-ordinateur.

Sommaire

Introduction 3

Chapitre 1 : Présentation de la start-up d'accueil et description de l'existant 2

I. Présentation d'organisme d'accueil 2

A. Les divers types d'IG et leur devenir 2

1. Orientation produit 2

2. Orientation procédé 2

B. L'unité d'étude et de développement 3

C. Organigramme d'IGREEN COLLABORATION 3

II. Le champ d'activité des biotechnologies 4

A. Définition d'une société de biotechnologies 4

III. Description de l'existant 4

A. Contexte de l'existant 4

B. Problématique 6

IV. Conclusion 6

Chapitre 2 : Etude bibliographique 7

I. Introduction 7

II. Serre agricole intelligente 7

1. Description des services proposés 8

2. Pourquoi avoir choisi ces services 8

3. Avantage de l'automatisation de la serre 9

4. Condition environnementale des serres 10

III. L'utilité l'automatisation 10

1. Structure d'un API 11

2. Structure interne d'un automate programmable industriel (API) 12

3. Fonctionnement 13

IV. Les solutions utilisée pour les serres intelligentes 14

1. L'automate IMO iSmart 14

2. L'automate iGrow 800 Greenhouse Controller 15

V. Les composants électroniques 16

1. Introduction 16

2. Arduino 16

3. Rasberry 17

VI. Conclusion 20

Chapitre 3 : Etude fonctionnelle et étude économique 21

I. Analyse du besoin 21

1. Énoncé du besoin : diagramme bête à cornes 21

2. Validation du besoin 22

II. Analyse fonctionnelle de l'automate programmable 22

1. Modélisation 22

2. Fonctions de services : diagramme pieuvre 22

III. Etude économique 25

IV. Conclusion 27

Chapitres 4 : Conception et programmation 28

I. Choix des composants électroniques 28

1. Choix de la carte 28

II. Schéma synoptique du système 29

1. Principe de fonctionnement su système 30

III. Etude et conception des différents modules de l'automate 30

1. Le module d'alimentation 30

2. Le module CPU 31

3. Module d'entrée 32

4. Module de sortie à transistor 34

5. Module de sortie à relais : 36

IV. Principe de fonctionnement de l'automate 37

V. Concrétisation de notre projet 38

1. Module d'entrée 38

2. Module de sortie à transistor 39

3. Module de sortie à relais 39

VI. Tableau comparatif 40

VII. Les logiciels utilisées 41

1. Proteus 8 41

2. Arduino IDE 41

VIII. Conclusion 41

Conclusion générale 42

Perspective 43

Bibliographie 44

Annexes 45

Liste des figures

Figure 1: Organigramme de la start-up 3

Figure 2: Schéma de l'existant 5

Figure 3: La serre intelligente 8

Figure 4:Augmentation de la production de la serre 9

Figure 5: Automate SIEMENS S5-95U 11

Figure 6: Aspect extérieur d'un automate S7-200 CPU200 11

Figure 7: Automate Modulaire 12

Figure 8: Structure interne d'un système automatisé 13

Figure 9: fonctionnement cyclique d'un API 14

Figure 10: Automate IMO iSmart 14

Figure 11: Automate iGrow800 15

Figure 12: Le régulateur LM7805 18

Figure 13: Transistor IRF1010N 19

Figure 14: Relais SPDT 19

Figure 15: Photocoupleur PC817 20

Figure 16: Le diagramme bête à cornes d'un automate programmable à base d'Arduino 21

Figure 17: L'actigramme d'automate programmable à base de la carte Arduino 22

Figure 18: Le diagramme de Pieuvre d'automate programmable à base d'une carte Arduino 23

Figure 19: Histogramme des fonctions de service 24

Figure 20: La carte Arduino Méga 2560 29

Figure 21: Schéma synoptique de système 29

Figure 22: Schéma de conception de module d'alimentation 31

Figure 23:Schéma PCB de module d'alimentation 31

Figure 24: Schéma de conception du module de l'Arduino (CPU) 32

Figure 25: Module d'entrées 33

Figure 26:Schéma PCB de module d'entrée 34

Figure 27: Module de sortie à transistor 35

Figure 28:Schéma PCB de module de sortie à transistor 35

Figure 29: Module sortie à relais 36

Figure 30:Schéma PCB de module de sortie à relais 36

Figure 31: Logigramme de programmation 37

Figure 32: Photo de module d'entrée 38

Figure 33: Photo de module de sortie à transistor 39

Figure 34: Photo du module de sortie à rlais 40

I. Introduction

La culture sous serre connait depuis plusieurs années, un développement important dans tous les pays concernés par la volonté d'augmenter la qualité et la quantité des produits agricoles, destinés à la consommation alimentaire des populations et à leurs cadres de vie.

Afin de faire face à un marché de plus en plus concurrentiel, les systèmes de production sous serre deviennent considérablement sophistiqués. C'est grâce à la mécanisation des outils, et l'augmentation des surfaces irriguées, mais surtout grâce à l'intervention de l'automatique que cet objectif a pu être réalisé.

Il est important de choisir un contrôle des paramètres climatiques qui correspond aux besoins visés. Pour améliorer la rentabilité, on doit faire croître les cultures dans des environnements optimaux. Il est donc important de bien contrôler les paramètres suivants :

· La température et l'humidité de l'air : ce sont les variables les plus importantes à contrôler du point de vue de la survie et de la croissance des plantes.

· L'humidité du sol est moins cruciale pour des durées de quelques heures, mais c'est une variable importante pour que la plante puisse se nourrir.

· L'éclairage peut également être régulé au moyen d'un éclairage artificiel pour accélérer le développement des plantes.

Dans ce sens, nous avons proposée un automate programmable à base d'une carte Arduino Méga qui joue un rôle de contrôle et réguler les paramètres microclimatiques. Dés que certains paramètre sont en dessous ou en dessus d'une limite fixée préalablement, une action adéquate est générée. La description du travail réalisé est sanctionnée par un mémoire structuré en trois chapitres :

· Dans le premier chapitre, nous avons présenté la start-up d'accueil et description de l'existant.

· Dans le deuxième chapitre, nous avons fait une étude bibliographique.

· Dans le troisième chapitre, nous avons détaillé la conception de l'automate programmable.

Chapitre 1 : Présentation de la start-up d'accueil et description de l'existant

Dans ce chapitre, nous allons présenter en premier lieu la société dans laquelle nous avons effectué notre sujet de travail proposé tout en expliquant ses objectifs ainsi que les fonctionnalités nécessaires pour le réaliser.

II. Présentation d'organisme d'accueil

IGREEN COLLABORATION est la raison sociale d'une entreprise dans le secteur d'activités scientifique et technique, ces activités sont cristallisées dans la création d'une unité de recherche et de développement en biotechnologie agricole sous forme d'une société à responsabilité limitée.

A. Les divers types d'IG et leur devenir

IGREEN COLLABORATION peuvent se développer selon deux orientation principales :

1. Orientation produit

L'entreprise se propose de commercialiser à terme un produit qui peut être :

v Analyse d'eau

v Analyse du sol

v Etude de terrain agricole

v Produit agricole

2. Orientation procédé

L'entreprise dispose d'une technicité qui se caractérise par le montage d'une plateforme technologique, par exemple :

v Installation des laboratoires des études

v Installation de terrain agricole

v Aménagement de terrain agricole

v Aménagement de jardin

B. L'unité d'étude et de développement

Dans la structure de la société, il existe une unité d'études et de développement chargée de réaliser des études (étude d'un terrain agricole, étude d'un système iso 14001, étude de conception agricole, etc....), de trouver des moyens de développer le domaine et la société, d'intéresser les stagiaires et de fournir les informations correctes ainsi que l'atmosphère appropriée

Et spéciales des formations telles que :

v Rédaction des rapports

v Travaille en équipe

v Prise de parole en publique

C. Organigramme d'IGREEN COLLABORATION

UD : unité de design

UC : unité de commerce

UCOM: unité de communication

UED : unité d'étude et de développement

UFI: unité de fabrication et d'installation

SA : service après vente

Figure 1: Organigramme de la start-up

III. Le champ d'activité des biotechnologies

Par définition, les biotechnologies se réfèrent à l'ensemble des méthodes ou des techniques qui utilisent des éléments du vivant (organismes, cellules, éléments subcellulaires ou molécules du vivant) pour produire des biens ou rendre des services. On peut aussi les considérer comme une discipline qui s'intéresse aux applications industrielles des connaissances acquises en sciences du vivant, associées ou non à d'autres technologies.

Les applications des biotechnologies concernent surtout le domaine de la santé humaine (nouveaux médicaments, thérapie génique et cellulaire, vaccins, tests diagnostiques, cellules souches, médecine régénérative, etc....). Mais bien d'autres domaines font d'ores et déjà appel, et feront de plus en plus souvent référence aux biotechnologies : l'agroalimentaire humaine et animale, l'agronomie (zootechnie, productions végétales, protection des cultures), l'agrochimie, la chimie fine, la chimie industrielle lourde, le monde des matériaux, l'industrie des pâtes et papier, les éco-industries, l'informatique, la cosmétique et l'agriculture.

A. Définition d'une société de biotechnologies 

Les entreprises de biotechnologies, au sens de ce rapport, ne concernent pas les activités traditionnelles (fabrication de pain, de bière, de vinaigre de vin, etc....). Elles regroupent principalement celles qui utilisent des méthodes et des techniques innovantes, issues de recherches menées récemment en biologie, mais aussi dans d'autres domaines comme les sciences pour l'ingénieur. Une grande majorité utilise peu ou prou les techniques du génie génétique, mais pas uniquement. Beaucoup d'autres vont au-delà et font largement appel à l'informatique, à la chimie et à l'ingénierie classique. Les développements récents des techniques de la biologie à grande échelle obligent en effet nombre de ces entreprises à recourir à une informatique très poussée.

IV. Description de l'existant

A. Contexte de l'existant

L'armoire électrique utilisée maintenant dans la serre de la société est une maquette basée sur une carte Arduino Méga 2560 en esclave liée avec une carte Arduino Yun comme maitre pour l'utilisation d'Ethernet et Wifi.

v Liste des capteurs branchés sur la carte Arduino Méga :

- Capteur PIR pour détecter s'il y a un mouvement (1).

- Capteur DHT22 pour détecter d'humidité et température de l'air (2).

- Capteur HS pour détecter l'humidité de sol (sécheresse) (3).

- Capteur LDR pour la luminosité (4).

v Liste des actionneurs et préactionneurs commandé par la carte Arduino Méga :

- Un servomoteur pour l'ouverture et la fermeture de fenêtre.

- Un ventilateur pour la ventilation forcée.

- Une lampe soit pour l'éclairage ou le chauffage.

- Une pompe immergée pour l'arrosage.

- Des diodes LED pour faire le paramétrage et l'affichage des capteurs.

2

1

4

3

Figure 2: Schéma de l'existant

Dans le programme on essaye le maximum de fournir l'enchainement entre les capteurs et les actionneurs. Si le capteur DHT22 à un résultat plus ou moins de la plage de fonctionnement les actionneurs se met en marche c'est-à-dire si on a une valeur de température et humidité plus que la valeur programmée (valeur élevée) le servomoteur et le ventilateur se met en marche pour l'abaisse. Dans le cas contraire (valeur basse) la lampe et le système d'arrosage se met en marche pour faire la régulation nécessaire. Si le capteur LDR capte une valeur moins de ça plage le relais se met en marche et par la suite la lampe. Le capteur HS capte s'il y a une sécheresse de sol. Si la fonction est vraie le deuxième relais s'actionne et la pompe immergé se met en marche pour l'arrosage. Finalement le système d'alarme se met en marche lorsqu'on a une valeur détectée de la part de capteur PIR.

B. Problématique

L'armoire électrique utilisé maintenant dans la serre de la société est une maquette basée sur une carte Arduino Méga 2560 liée avec une carte Arduino Yun pour l'utilisation d'Ethernet et Wifi, cette maquette a fonctionné correctement pendant une durée très courte par rapport à sa date de réalisation, mais dans le temps courant l'armoire donne des fausse résultats des capteurs, des surcharge  de tension. Les causes de ces faux résultats :

· L'armoire utilisée contient des problèmes d'étanchéité (humidité, eau, ...)

· L'effet de résistance des câbles qui a commis une perte de précision au niveau des résultats données par les capteurs?

· Utilisation des câbles branchés directement avec la carte Arduino Méga

· Nombre des entrées et sorties non extensibles

V. Conclusion

Tout au long de ce chapitre, nous avons présenté la start-up IGREEN COLLABORATION. Puis, nous avons présenté l'armoire électrique utilisée: son contexte et les problèmes rencontrées. Le second chapitre sera consacré pour l'étude bibliographique.

VI. Chapitre 2 : Etude bibliographique

Dans ce chapitre, on va expliquer quelques notions sur les serres intelligentes, une généralité sur les automates, les solutions approuvées ainsi que les composants nécessaires pour la réalisation de notre projet.

VII. Introduction

La commande de climat est de plus en plus nécessaire pour la précision agricole qui produit plus et de meilleures récoltes. Actuellement, il est devenu possible de commencer à se développer et à appliquer des systèmes avec des stratégies plus sophistiquées de commande grâce à l'application de modèles et d'identifications techniques.

Dans la culture sous serres, on essaie d'accroître certains facteurs essentiels liés au développement des plantes afin de reproduire leur climat d'origine et ainsi pouvoir contrôler leur production. Aussi recréer un environnement dans lequel la température, l'humidité, la lumière et l'apport nutritif sont contrôlés et modifiés afin d'optimiser la croissance et le développement des plantes.

VIII. Serre agricole intelligente

Dans une serre intelligente, il existe tout un ensemble de disciplines qui intègrent la domotique comme l'électronique, la physique, l'informatique et les télécommunications, l'automatisation de l'éclairage, des accès, l'installation d'alarmes, la programmation de l'arrosage , le réglage du chauffage en fonction de la température, tous ces systèmes font partie de la domotique. Ils accomplissent avec l'objectif de gaspiller le moins d'énergie possible et donnent une autonomie aux systèmes qui résulte très confortable à l'utilisateur.

Dans le domaine de l'agriculture, la serre intelligente met au point de nouvelles façons rentables pour produire lorsque les conditions ne sont pas optimales. La serre intelligente est donc un élément important qui permet de créer un écosystème indépendant en utilisant les différentes méthodes reliées à l'aquaponie, l'aquaculture et la polyculture, c'est une méthode qui permet à tout le monde de se reconnecter à son alimentation comme par exemple la conception d'une serre intelligente aquaponique pour la culture de la luzerne c'est un moyen pour augmenter le rendement et la qualité du produit, et réduire les coûts ce qui pourra nous servir également pour l'alimentation des ovins en élevage qu'on va consommer par après.[1]

Figure 3: La serre intelligente

1. Description des services proposés

· L'automatisation des serres en utilisant un système informatique adapté.

· Installation, entretien et montage des serres.

2. Pourquoi avoir choisi ces services

· Pour simplifier la vie des agriculteurs en leur fournissant un outil simple pour garder un contrôle à tout moment et en leur montrant qu'il est peu coûteux d'automatiser quelques appareils.

· Pour assurer l'entretien des plantations sous serre.

· Encadrer et gérer les travailleurs.

· Réservoir d'emploi. [2]

Figure 4:Augmentation de la production de la serre

3. Avantage de l'automatisation de la serre

L'automatisation des serres permet d'assurer au moins les avantages suivants :

· Protégez les plantes contre les températures extrêmes. Le maintien d'une température intérieure contrôlée dans un environnement de serre est crucial pour éviter d'endommager ou tuer les plantes.

· Protégez les plantes contre les maladies. Garder les plantes en bonne santé et prospère requiert le meilleur environnement de croissance possible. Le système de contrôle automatique permet de surveiller en temps réel tous les changements environnementaux et des statuts ou défaillances d'équipement. Il permet également de surveiller des conditions telles que les fluctuations de l'humidité, les failles de sécurité, le chauffage, le ventilateur, l'équipement et les pannes.

· Surveiller à distance la serre et rester au courant des conditions climatiques dans la serre. Le système de contrôle automatique permet une continuelle surveillance à distance en fournissant les moyens permettant ainsi d'agir rapidement et en temps réel. [1]

4. Condition environnementale des serres

La progression des plantes dans les serres intelligentes implique certaines conditions climatiques spéciales. Dans ce qui suit, on présente d'une manière générale ces conditions:

· Lumière : La plupart des légumes nécessitent au moins 8 heures de lumière par jour pour produire de manière satisfaisante. Dans des zones très nuageuses ou durant les courtes journées d'hiver, un éclairage supplémentaire doit être nécessaire.

· Humidité : L'humidité de l'air et celle du sol sont deux facteurs importants pour la croissance des plantes.

· Température : La température du milieu intérieur et extérieur, du sol et de l'eau doit également respecter certaines normes. Vous devez avoir une petite idée du type de plantes qui poussent dans votre serre. On classe traditionnellement les serres en quatre groupes en fonction de la température à laquelle on la maintient, plus particulièrement en hiver. Il faut bien entendu tenir compte de votre climat. [1]

IX. L'utilité l'automatisation

L'automatisation permet d'apporter des éléments supplémentaires à la valeur ajoutée par le système. Ces éléments sont exprimables en termes d'objectifs par :

· Accroître la productivité (rentabilité, compétitivité) du système.

· Améliorer la flexibilité de production.

· Améliorer la qualité du produit.

· Adaptation à des contextes particuliers tels que les environnements hostiles pour l'homme (milieu toxique, dangereux.. nucléaire...), adaptation à des tâches physiques ou intellectuelles pénibles pour l'homme (manipulation de lourdes charges, tâches répétitives parallélisées...).

· Augmenter la sécurité, etc. [3]

Figure 5: Automate SIEMENS S5-95U

1. Structure d'un API

Les caractéristiques principales d'un automate programmable industriel (API) sont :
coffret, rack, baie ou cartes

o Compact ou modulaire

o Tension d'alimentation

o Taille mémoire

o Sauvegarde (EPROM, EEPROM, pile, ...)

o Nombre d'entrées / sorties

o Modules complémentaires (analogique, communication,..)

o Langage de programmation.

Figure 6: Aspect extérieur d'un automate S7-200 CPU200

Des API en boîtier étanche sont utilisées pour les ambiances difficiles (température, poussière, risque de projection ...) supportant ainsi une large gamme de température, humidité ... L'environnement industriel se présente sous trois formes :

· environnement physique et mécanique (poussières, température, humidité, vibrations).

· pollution chimique.

· perturbation électrique. (parasites électromagnétiques).

Figure 7: Automate Modulaire

2. Structure interne d'un automate programmable industriel (API)

Les API comportent quatre principales parties :

o Une unité de traitement (un processeur CPU);

o Une mémoire ;

o Des modules d'entrées-sorties ;

o Des interfaces d'entrées-sorties ;

o Une alimentation 230 V, 50/60 Hz (AC) - 24 V (DC).

La structure interne d'un automate programmable industriel (API) est assez voisine de celle d'un système informatique simple, L'unité centrale est le regroupement du processeur et de la mémoire centrale. Elle commande l'interprétation et l'exécution des instructions programme. Les instructions sont effectuées les unes après les autres, séquencées par une horloge.
Deux types de mémoire cohabitent :

- La mémoire Programme où est stocké le langage de programmation. Elle est en général figée, c'est-à-dire seulement en lecture. (ROM : mémoire morte)
- La mémoire de données utilisable en lecture-écriture pendant le fonctionnement c'est la RAM (mémoire vive). Elle fait partie du système entrées-sorties. Elle fige les valeurs (0 ou 1) présentes sur les lignes d'entrées, à chaque prise en compte cyclique de celle-ci, elle mémorise les valeurs calculées à placer sur les sorties.

Figure 8: Structure interne d'un système automatisé

3. Fonctionnement

L'automate programmable reçoit les informations relatives à l'état du système et puis commande les préactionneurs suivant le programme inscrit dans sa mémoire.
Généralement, les automates programmables industriels ont un fonctionnement cyclique. Le microprocesseur réalise toutes les fonctions logiques ET, OU, les fonctions de temporisation, de comptage, de calcul... Il est connecté aux autres éléments (mémoire et interface E/S) par des liaisons parallèles appelées ' BUS ' qui véhiculent les informations sous forme binaire. Lorsque le fonctionnement est dit synchrone par rapport aux entrées et aux sorties, le cycle de traitement commence par la prise en compte des entrées qui sont figées en mémoire pour tout le cycle.

Figure 9: fonctionnement cyclique d'un API

X. Les solutions utilisée pour les serres intelligentes

1. L'automate IMO iSmart

Un exemple de programmation réalisé grâce à un automate programmable IMO iSmart, il permet la gestion de la température et l'arrosage d'une serre agricole. Les plantes de la serre doivent être arrosées 3 fois dans la journée. Les pompes sont commandées par 2 variateurs. Ces 2 pompes ne doivent pas tourner en même temps. Si la température de la serre devient trop haute, il faut enclencher un ventilateur. De la même façon, si la température devient trop basse, il faut enclencher un chauffage. Ces 2 fonctions ne doivent pas être actives en même temps. Les pompes d'arrosage ne doivent pas être activées en cas d'ouverture d'une des portes. Si une porte est ouverte, un message doit apparaître sur l'écran de l'iSmart. [4]

Figure 10: Automate IMO iSmart

2. L'automate iGrow 800 Greenhouse Controller

Les producteurs peuvent surveiller et modifier chaque aspect de l'iGrow800 de la paume de leur main, en utilisant des commandes de pointe qui relaient les données sécurisées et cryptées de la maison de culture vers le cloud où elles sont accessibles sur n'importe quel appareil connecté à Internet. Le serveur sécurisé et crypté vous permet de surveiller et de modifier les paramètres à distance. Avec une multitude de données à portée de main, les producteurs sont en mesure de faire pousser des cultures plus grandes et plus dynamiques dans le cadre de processus reproductibles.

· Contrôle avancé.

· Prix abordable.

· Entièrement programmable.

· Extension à 32 sorties.

· Utilisez votre téléphone portable pour surveiller et modifier les paramètres.

· Ayez l'esprit tranquille grâce aux alertes de température, d'humidité, de CO2 et plus encore. [5]

Figure 11: Automate iGrow800

XI. Les composants électroniques

1. Introduction

Un microcontrôleur est un composant électronique qui rassemble tous les éléments d'un "mini-ordinateur" et qui se présente sous la forme d'un circuit intégré. Un microcontrôleur permet de réaliser des systèmes et montages électroniques programmés. Cela veut dire que l'on pourra, avec le même montage, réaliser des fonctions très différentes qui dépendront du programme qui aura été programmé dans le microprocesseur.

2. Arduino

Les cartes Arduino possèdent un microcontrôleur facilement programmable ainsi que de nombreuses entrées-sorties. Plusieurs cartes Arduino existent et se différencient par la puissance du microcontrôleur ou par la taille et la consommation de la carte. Le choix du type de carte Arduino s'effectue en fonction des besoins du projet.

L'Arduino ne nécessite pas une partie séparée du matériel afin de programmer un nouveau code sur la carte, vous pouvez simplement utiliser un câble USB. De plus, l'IDE Arduino utilise une version de base de C ++, ce qui simplifie l'apprentissage du programme. Enfin, la carte Arduino offre un facteur de forme typique qui décompose les fonctions du microcontrôleur dans un package plus disponible.

2.1. La fonction de la carte Arduino

La flexibilité de la carte Arduino est énorme pour que l'on puisse faire tout ce qu'il imagine. Cette carte peut être connectée très facilement à différents modules tels que des capteurs d'obstacles, des détecteurs de présence, des capteurs d'incendie, des modules GSM, des modules GPS, etc. La fonction principale de la carte Arduino est de contrôler l'électronique en lisant les entrées et de la changer en sorties car cette carte fonctionne comme un outil. Cette carte est également utilisée pour réaliser différents projets électroniques dans le domaine de l'électronique, de l'électrique, de la robotique, etc. [6]

2.2. Caractéristiques des différents types de cartes Arduino

Les caractéristiques des différents types de cartes Arduino sont répertoriées sous forme de tableau : [6]

Tableau 1: Caractéristique des cartes Arduino

Carte Arduino	Processeur	Mémoire	E / S numériques	E / S analogiques
Arduino Uno	16Mhz ATmega328	2Ko de SRAM, 32Ko de mémoire flash	14	6 entrées, 0 sortie
Arduino Due	84MHz AT91SAM3X8E	96Ko de SRAM, 512Ko de mémoire flash	54	12 entrées, 2 sorties
Arduino Méga	16MHz ATmega2560	8Ko de SRAM, 256Ko de mémoire flash	54	16 entrées, 0 sortie
Arduino Leonardo	16MHz ATmega32u4	2,5Ko de SRAM, 32Ko de mémoire flash	20	12 entrées, 0 sortie

3. Rasberry

Le Raspberry Pi est une nano-ordinateur monocarte à processeur ARM conçu par des professeurs du département informatique de l'université de Cambridge dans le cadre de la fondation Raspberry Pi. Cet ordinateur, de la taille d'une carte de crédit, est destiné à encourager l'apprentissage de la programmation informatique ; il permet l'exécution de plusieurs variantes du système d'exploitation libre GNU/Linux (notamment Debian) et des logiciels compatibles. Mais il fonctionne également avec l'OS Microsoft Windows : Windows 10 IoT Core et celui de Google, AndroidPi. [7]

 Le Raspberry Pi est conçu pour encourager l'apprentissage, l'innovation et l'expérimentation. L'ordinateur Raspberry Pi est portable et moins cher. La plupart des cartes Raspberry sont utilisées pour construire des projets Raspberry Pi, des téléphones mobiles et également utilisées dans les lampadaires solaires. Le début du 21^e siècle a vu une énorme croissance dans les technologies informatiques mobiles, une grande partie de celle-ci étant tirée par l'industrie de la téléphonie mobile.

3.1. Caractéristiques des différentes cartes Rasberry

Tableau 2: Caractéristiques des cartes Rasberry

a. Le régulateur LM7805

Ce régulateur peut offrir une régulation sur carte, éliminant ainsi les problèmes de distribution associés à une régulation à point unique. Il utilise une limitation de courant interne, un arrêt thermique et une aire de fonctionnement sécurisé, ce qui le rend pratiquement indestructible. Avec un dissipateur thermique adapté, il peut fournir un courant de sortie supérieur à 1A. Bien qu'il soit initialement conçu comme un régulateur de tension fixe, ce dispositif peut être utilisé avec des composants externes pour obtenir des courants et des tensions ajustables. [8]

· Protection contre les surcharges thermiques

· Protection contre les courts-circuits

· Transition de sortie protection SOA (aire de fonctionnement sécurisée)

· Tolérance de tension de sortie de 2%

· Tolérance de tension de sortie 2%

Figure 12: Le régulateur LM7805

b. Le transistor IRF1010N

Le IRF1010NPBF utilise des techniques de traitement avancées pour atteindre une très faible résistance-ON par surface de silicium. Cet avantage, combiné à la vitesse de commutation rapide et à la conception robuste du composant, permet un fonctionnement extrêmement efficace et fiable. [9]

Figure 13: Transistor IRF1010N

c. Relais SPDT

Le relais SPDT (Single Pole Double Throw) possède un seul contact mais avec une borne commune, un contact normalement ouvert (quand il n'y a pas de tension sur la bobine) et un contact normalement fermé (quand il n'y a pas de tension sur la bobine). Quand on applique une tension sur la bobine, on entend "clic" : la borne commune va se connecter sur le contact normalement ouvert et le contact normalement fermé s'ouvre. Dès qu'on coupe la tension aux bornes de la bobine, on entend "clic" et le relais revient à son état de repos. [10]

Le relais SPDT possède 5 broches au total : 3 pour les contacts, 2 pour la bobine.

Figure 14: Relais SPDT

d. L'optocoupleur PC817

Un optocoupleur PC817 repose sur une LED et un phototransistor ou une photodiode. Lorsqu'on fait passer un courant dans la LED, elle brille (elle émet de l'infrarouge) dans un boitier bien hermétique à la lumière. La lumière émise par la LED est captés par le phototransistor qui devient alors passant. On peut donc transmettre un courant électrique tout en isolant électriquement. Dans son principe, l'optocoupleur fait les conversions successives : courant électrique - lumière infrarouge - courant électrique. [11]

Figure 15: Photocoupleur PC817

XII. Conclusion

Dans ce présent chapitre, nous avons essayé de présenter quelques notions de base sur la serre intelligente et les solutions utilisées pour faire contrôler et automatiser la serre. A travers l'étude menée, nous concluons qu'un automate programmable est un constituant capable de réaliser le fonctionnement d'un automatisme au moyen d'un programme qui est écrit et modifié à partir d'un terminal de programmations et de réglage.

Chapitre 3 : Etude fonctionnelle et étude économique

Dans ce chapitre, on va essayer de faire une étude fonctionnelle avant d'entamer la phase de conception et étudier la validité du besoin de notre automate programmable.

I. Analyse du besoin 

1. Énoncé du besoin : diagramme bête à cornes

La bête à cornes est un outil pour énoncer un besoin. Dans le cadre de ce diagramme, on doit répondre aux questions suivantes :

- A qui rend-il service ?

- Sur quoi agit-il ?

- Dans quel but ?

A qui rend-il service ?

Sur quoi agit-il ?

Serre agricole

Agriculteur

Automate programmable à base d'une carte Arduino

Dans quel but ?

· Le contrôle d'éclairage artificiel pour la bonne croissance des plantes

· L'automatisation de l'arrosage et l'irrigation

· La régulation et la supervision des paramètres bioclimatiques tels que la température et l'humidité...

Figure 16: Le diagramme bête à cornes d'un automate programmable à base d'Arduino

2. Validation du besoin 

Pour montrer la validation du projet et la satisfaction des besoins présentés dans le cahier des charges de la société, on va utiliser la méthode des questions-réponses :

- Qui peut utiliser le projet ? Les agriculteurs.

- Sur quoi agit le projet ? La serre agricole.

- Pourquoi le produit existe-t-il ? Pour l'automatisation de l'arrosage et l'irrigation et la régulation des paramètres bioclimatique tels que temperature et l'humidité...

- Qu'est-ce qui pourrait faire évoluer le besoin ? Le besoin pourrait évoluer selon la complexité des problèmes affrontés.

- Qu'est-ce qui pourrait faire disparaître le besoin ? Le besoin pourrait disparaître si on inventait une automate plus performante et moins cher que la nôtre.

Le besoin est validé.

II. Analyse fonctionnelle de l'automate programmable

1. Modélisation 

La figure suivante représente une modélisation de niveau A-0 de l'outil :

Figure 17: L'actigramme d'automate programmable à base de la carte Arduino

Controller et superviser l'état de la serre

WE

Opérateur

Programme

Envoyer les besoins de la serre

Réagir sur les actionneurs

Automate programmable à base d'une carte Arduino

A-0

Variable bioclimatique

2. Fonctions de services : diagramme pieuvre 

Ce diagramme est la représentation graphique des interactions de l'outil avec son environnement.

IL est composé :

- Du produit (au centre du diagramme),

- Des éléments du milieu extérieur (E.M.E.) (à la périphérie du produit),

- Des relations d'interaction ou d'adaptation entre le produit et les E.M.E,

- Des repères des fonctions principales (FP1, FP2, ...) et des fonctions contraintes (FC1, F, ...).

Figure 18: Le diagramme de Pieuvre d'automate programmable à base d'une carte Arduino

Les paramètres bioclimatiques

Société

Serre agricole

FC7 ^FP1

Énergie

FC6

FP2

Utilisateur

FC5

Automate programmable à base de la carte Arduino

Esthétique

FC1

Réseau

FC4

F

FC3

Prix

Environnement

Normes de

Sécurité

2.1. identification des fonctions de service

- FP1 : Permettre à réguler et superviser les paramètres bioclimatiques.

- FP2 : L'automatisation d'arrosage et d'irrigation.

- FC1 : Être connectée au réseau.

- F : Respecter les normes de sécurité.

- FC3 : Résister à l'environnement.

- FC4 : Avoir un prix raisonnable.

- FC5 : Être agréable à l'oeil de l'utilisateur.

- FC6 : S'adapter à l'énergie électrique.

- FC7 : Permet à la société de gagner du temps et de l'argent.

2.2. Hiérarchisation des fonctions de service

On compare dans cette partie les fonctions de services, étudiées précédemment, entre eux. Le tri croisé des fonctions permet de les classées par ordre d'importance : la fonction égale prend 0, la fonction légèrement supérieur prend 1, si la fonction est supérieur alors prend 2, sinon, si la fonction est très supérieure, elle prend 3.

FP1

Tableau 3: Tri croisé

FP2	FC1	F	FC3	FC4	FC5	FC6	FC7	Points	%
FP1[1]	FP1[1]	FP1[2]	FP1[2]	FP1[2]	FP1[3]	FP1[2]	0	13	22,41
FP2	FP2[1]	FP2[1]	FP2[2]	FP2[2]	FP2[3]	FP2[3]	0	12	20,69
FC1		FC1[2]	FC1[1]	FC1[1]	FC1[2]	FC1[1]	FC7[1]	7	12,07
F			F[1]	F[1]	F[3]	F[1]	FC7[1]	6	10,34
FC3				FC3[1]	FC3[2]	FC6[2]	FC7[2]	3	5,17
FC4					FC5[2]	FC4[1]	FC7[1]	1	1,72
FC5						FC6[3]	FC7[3]	2	3,45
FC6							FC7[1]	5	8,62
FC7 Totals								9	15,52
								58	100

Figure 19: Histogramme des fonctions de service

Le résultat de la hiérarchisation des fonctions de service est synthétisé sous la forme d'un histogramme. Grâce à cet histogramme, on peut constater que les deux fonctions FP1 et FP2 sont les plus importantes. En revanche, les fonctions FC4 et FC5 sont les moins considérées.

III. Etude économique

Le tableau suivant détaille les couts des composants pour notre projet :

Tableau 4: Tableau des composants

Nom et image de composant	Nombre	Prix en DT	Fournisseur
Carte Arduino méga 2560	1	49.000dt	Société SELI.  08 Rue Chedhly Kallela, Etage01 Boumhel Tunisie 2097. https://seli.tn/page1
Bornier à vis 2 pôles	16	8.000dt
Bornier à vis 3 pôles	23	16.000dt	Société SELI.  08 Rue Chedhly Kallela, Etage01 Boumhel Tunisie 2097. https://seli.tn/page1
PONT REDRESSEUR A DIODES	3	4.500dt
DIODE LED	30	15.000dt
DIODE ZENER	6	1.200dt	Société SELI.  08 Rue Chedhly Kallela, Etage01 Boumhel Tunisie 2097. https://seli.tn/page1
REGULATEUR DE TENSION 7805	13	10.400dt	Société SELI.  08 Rue Chedhly Kallela, Etage01 Boumhel Tunisie 2097. https://seli.tn/page1
REGULATEUR DE TENSION 7812	1	1.000dt
RÉGULATEUR DE TENSION 7824	1	0.800dt
PC817C	26	13.000dt
RESISTANCES 10Kohm	24	12.000dt
RESISTANCES 300ohm	24	12.000dt	Société SELI.  08 Rue Chedhly Kallela, Etage01 Boumhel Tunisie 2097. https://seli.tn/page1
CONDENSATEUR 1000uF	3	2.700dt
CONDENSATEUR 2200uF	3	5.400dt
CONDENSATEUR 100Uf	12	2.400dt
CONDENSATEUR 1Uf	12	1.800dt	2B Trading IMM ELMOEZ B4 SAHLOUL1 4054 SOUSSE Tunisie https://2betrading.com/
CONNECTEUR RJ45 FEMELLE	10	12.000DT	2B Trading IMM ELMOEZ B4 SAHLOUL1 4054 SOUSSE Tunisie https://2betrading.com/
TRANSISTOR	6	10.000dt
Coût totale (avec les circuits imprimé)		475.700dt

IV. Conclusion

L'analyse fonctionnelle nous permet de caractériser les fonctions offertes par notre projet ce qui nous facilite le choix des composantes ainsi que la conception qui nous permet de déterminer le besoin de matière première et donner une estimation du coût total.

Chapitres 4 : Conception et programmation

Dans ce chapitre, nous consacrons ce chapitre à la conception et la phase simulation de notre automate programmable.

I. Choix des composants électroniques

1. Choix de la carte

Carte de développement	Caractéristiques
Raspberry Pi 3 Model B+	-Processeur intégré Quad-Core ARM Cortex-A53 1.2GHz -HDMI, 4x USB, RJ45, jack 3.5 mm, -Wifi b/g/n et Bluetooth 4.1 -Le Raspberry Pi 3 est un micro-PC. -Prix : environ 200dt
Arduino Mega	-Microprocesseur: ATmega2560 16MHz -Mémoire flash : 256kB -Mémoire EEPROM : 4kB -54 broches d'E/S dont 15 PWM -16 entrées analogiques - Prix : environ 145dt

Afin d'avoir un système autonome et précis, il nous faut une carte de développement. Plusieurs choix sont disponibles sur le marché. On va les comparer afin de faire le bon choix. On va se limiter dans notre comparaison à 2 cartes, celles que nous maîtrisons.

Le choix de la carte Arduino à utiliser dans ce projet est fait selon une comparaison au niveau des prix, nombre E/S, fréquence d'horloge et la mémoire.

La carte Arduino Méga comporte le plus grand nombre de broches et une large mémoire vive.

Le projet consiste plus de 32 broches d'E/S extensible, une grande mémoire Flash car ils possèdent plusieurs actionneurs et préactionneurs, aussi la carte doit avoir un processeur qui supporte une des grandes tâches.

Pour cela la carte Arduino Méga 2560 est la plus concernée par ce projet au niveau du budget, E/S et surtout la mémoire vive.

Figure 20: La carte Arduino Méga 2560

II. Schéma synoptique du système

Pour concevoir cet automate, nous proposons d'abord d'exposer le schéma synoptique général du système, ensuite nous détaillerons les différents blocs constituant le dispositif.

Le système proposé est construit autour d'une carte Arduino Méga. Il est constitué de plusieurs modules d'entrées sorties avec une alimentation générale du dispositif. Maintenant nous nous consacrons à la conception et la phase simulation de notre automate programmable.

Figure 21: Schéma synoptique de système

1. Principe de fonctionnement su système

Le système que nous proposons est un automate programmable dont son principe de fonctionnement repose sur la CPU conçue à base de la carte Arduino Méga.

L'automate reçoit des données par ses entrées (analogiques/numériques), à travers les modules d'entrées élaborés, celles-ci sont ensuite traitées par un programme défini installé à l'aide d'un PC. Le résultat obtenu après traitement sera délivré par ses sorties à travers les différents modules de sortie conçus.

III. Etude et conception des différents modules de l'automate

Après les généralités sur les API et l'étude de la carte Arduino Méga, dans les derniers chapitres, nous consacrons à déterminer les différents modules à concevoir. Ces derniers sont les suivants :

· Module Alimentation.

· Module CPU. (il comporte les entrées analogiques directement)

· Module d'entrée numérique.

· Module de sortie à transistor.

· Module de sortie à relais.

1. Le module d'alimentation

Cette alimentation doit permettre de fournir l'énergie nécessaire au bon fonctionnement de la CPU, ainsi qu'aux autres modules constituant le dispositif. L'alimentation fournira trois tensions continues de 24V, 12V et 5V cela à partir du transformateur 220V.

Figure 22: Schéma de conception de module d'alimentation

Figure 23:Schéma PCB de module d'alimentation

2. Le module CPU

Le module CPU va contenir la carte Arduino qui est l'organe essentiel de notre API, et lui permettra de communiquer avec les autres modules par le biais de connexion filaire (câble RJ45). Il servira aussi l'interface d'entrées/sorties pour les entrées analogiques et les sorties PWM. Ceci est illustré par la figure ci-dessous :

Figure 24: Schéma de conception du module de l'Arduino (CPU)

3. Module d'entrée

Il sera composé de 12 entrées, ce module servira à convertir les tensions fournies par les capteurs présents sur la machine (tel que les boutons poussoirs et les capteurs de fin de course) vers la tension supportée par la CPU, donc convertir du 24V en 5V. Pour cela, nous avons utilisé un régulateur LM7805 et un photocoupleur PC817 qui permettra d'assurer l'isolation galvanique, entre la puissance et la commande.

Figure 25: Module d'entrées

Figure 26:Schéma PCB de module d'entrée

4. Module de sortie à transistor

Le module de sortie est en réalité un amplificateur qui permet de délivrer (24V ,8A) à partir du (5V, 20mA) généré par les sorties de l'Arduino. Et ce, en utilisant un transistor de puissance de référence « IRF1010N ». Tout le circuit est protégé par un photocoupleur de même référence que le module d'entrée. Ce module sera composé de 6 sorties.

Figure 27: Module de sortie à transistor

Figure 28:Schéma PCB de module de sortie à transistor

5. Module de sortie à relais :

Ce dernier module comporte 6 relais (SPDT). Ces organes électromécaniques permettent de dissocier la partie puissance de la partie commande. Elle permet l'ouverture et la fermeture d'un circuit électrique par un second circuit complètement isolé. Ces commandes s'effectuent en recevant des impulsions provenant de la carte Arduino en passant par le circuit d'isolation galvanique PC817.

Figure 29: Module sortie à relais

Figure 30:Schéma PCB de module de sortie à relais

IV. Principe de fonctionnement de l'automate

On va définir les étapes à suivre pour atteindre à la fin l'automatisation.

Lampe =1

Lum <40%

LED =1

Mvt >1

Ventilateur =0

Pompe =0

Fin

Servo =0

Début

Lire les valeurs données par les capteurs

Lampe =0

Afficher les résultats

Temp >24°

LED =0

Ventilateur =1

Servo =180°

Hum >55%

Figure 31: Algoigramme de programmation

Pompe =1

Hum sol >15%

V. Concrétisation de notre projet

Une fois les plaques sont prêtes, on passe à la partie d'implantation et le soudage des composants.

1. Module d'entrée

Le module d'entrée est constitué des composants suivants :

· Régulateurs LM7805.

· Photocoupleurs PC817.

· Condensateur 100uf, 1uf.

· Résistances 10K?, 300?.

· Diode LED bleu.

· Prises RJ45.

· Borniers à vis.

Figure 32: Photo de module d'entrée

2. Module de sortie à transistor

Les composants constituant ce module sont les suivants :

· Transistor de puissance IRF1010N.

· Photocoupleurs PC817.

· Résistances 10K?, 300?.

· Diode LED.

· Prises RJ45.

· Borniers à vis.

Figure 33: Photo de module de sortie à transistor

3. Module de sortie à relais

Les composants constituants la carte relais sont les suivants :

· Relais de type SPDT.

· Photocoupleurs PC817.

· Des diodes zeners.

· Résistances 10K?, 300?.

· Diode LED.

· Borniers à vis.

Figure 34: Photo du module de sortie à rlais

VI. Tableau comparatif

Dans le tableau suivant, on fait une comparaison entre notre automate qu'on a réalisé et l'API S7-300 de siemens :

Tableau 5: Tableau comparatif

	Siemens S7-300	Notre API
Fréquence d'horloge	1 MHz	16 MHz
RAM	Optionnelle (de 8Kbit à 2 Mo) Non extensible	8 Kbit extensible
Mémoire	Carte mémoire	256 Kbit extensible
EEPROM	20 Ko	4 Kbit extensible
Tension de fonctionnement de la CPU	20.4v à 28.8v DC	7v à 12v DC
Logiciel de Programmation	Step 7	-Arduino IDE -plusieurs autres logiciels
Nombre d'entrées	Dépend du module	-16 entrées analogiques -12 entrées numériques Extensible
Nombre de sorties	Dépend du module	-6 sorties relais -6 sorties transistor
Signal d'entrée	Une seule tension qui dépend du type de module.	-De 5v à 24v DC
Signal de sortie	Une seule tension qui dépend du type de module.	-De 0v à 120v DC -De 0v à 220v AC

VII. Les logiciels utilisées

1. Proteus 8

Proteus est un outil qui permet de dessiner des schémas électroniques, de les simuler et de réaliser le circuit imprimé correspondant. Ce logiciel comprend deux principaux modules ISIS et ARES.

1.1. ISIS

Connu comme éditeur de schémas électriques, ISIS de Proteus 8 simule ces derniers, pour déceler les erreurs des différentes étapes de conception. Les circuits électriques conçus grâce à ce logiciel peuvent être utilisés dans des documentations car ce dernier permet d'enregistrer les circuits sur différents formats graphiques.

1.2. ARES

Le module ARES est un outil d'édition et de routage qui permet de réaliser le PCB de la carte à partir d'un circuit réalisé sur ISIS.

2. Arduino IDE

L'IDE d'Arduino est un environnement de développement intégré, Arduino IDE contient un éditeur de texte pour écrire du code, une zone de message, une console de texte, une barre d'outils avec des boutons pour les fonctions communes et une série de menus. Il se connecte les cartes Arduino pour télécharger des programmes et communiquer avec eux.

VIII. Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons présenté les détailles d'implémentation de notre système. Nous avons commencé par donner une vision globale du système afin que le lecteur puisse en créer une première image sur notre système. Ensuite La partie physique de perception et actionnement de notre système s'est présenté également en détaille et avec son schéma de raccordement incluant tous les composants. Et finalement nous avons cité les outils, environnement et langages de programmation.

IX. Conclusion générale

Durant la période de stage SFE, nous avons rencontré plusieurs problèmes au niveau de la conception de notre projet, mais grâce à ce que nous avons appris durant nos études et grâce à l'assistance de nos encadrants, nous avons réussi à surmonter ces difficultés.

Ce projet illustre plusieurs recherches et études. On a essayé de travailler d'une façon méthodologique. Une grande partie a été dédiée pour le brainstorming. Puis, Pour garantir le bon fonctionnement de l'idée, il faut passer par des méthodes logiques de modélisation ; c'est la première étape vers la concrétisation de l'idée. En deuxième lieu, On a fait un choix de matériels, basé sur la comparaison des différents objets disponibles sur le marché. Ensuite, on est passé à la conception, à l'aide du logiciel « Proteus 8 », on a donné un aspect général sur le prototype envisagé. Maintenant, c'est la partie software qui prend lieu, la programmation en utilisant « Arduino IDE » pour le traitement des différents modules et fonctions et le test. Ce projet nous permet de toucher différents domaines ; l'embarqué et la programmation, le traitement des signaux, l'électronique, et la conception. Ces domaines font partie de notre formation et forment une collecte de tout ce qu'on a vu, tout au long des cinq semestres à l'ISET Djerba.

Enfin, notre projet reste au stade du prototype, mais lors de son utilisation dans l'industrie il peut prendre d'autres formes, tout en respectant le principe qui est fondamentale. Aussi, non seulement dans l'industrie.

Perspective

Comme tous projets électroniques notre API à base de la carte Arduino peut être développée et nous savons que de nos jours l'électronique se développe très rapidement. Parmi les points qu'on peut les améliorer est de changer un CPU plus puissant, des boitiers étanche comportant les modules d'entrées et de sorties pour le bon fonctionnement et l'utilisation dans d'autre domaines, la création une base de données pour conserver les meilleurs résultats de tous les paramètres climatiques et les comparer pour une meilleure production et les connecté avec une plateforme sur internet ou application mobile qui nous permet de consulter notre base de données à tout moment et d'une façon plus rapide.

X. Bibliographie

https://maferme.ma/serre-intelligente-maroc/ [1]

https://maferme.ma/ferme-intelligente-et-agritourisme/operations/serre-agricole-intelligente/ [2]

https://www.technologuepro.com/cours-automate-programmable-industriel/Les-automates-programmables-industriels-API.htm [3]

http://automation.canalblog.com/archives/2008/02/07/7861388.html [4]

https://link4controls.com/outdoor-greenhouse/ [5]

https://www.elprocus.com/different-types-of-arduino-boards/ [6]

https://sti2d.ecolelamache.org/iii_raspberry_pi.html [7]

https://fr.farnell.com/stmicroelectronics/l7805cv/regulateur-5-0v-7805-to-220-3/dp/9756078 [8]

https://fr.farnell.com/infineon/irf1010npbf/transistor-mosfet-canal-n-to-220/dp/8647976 [9]

https://www.astuces-pratiques.fr/electronique/le-relais-principe-de-fonctionnement [10]

https://www.astuces-pratiques.fr/electronique/l-optocoupleur-principe-de-fonctionnement [11]

XI. Annexes

XII. Annexes 1: Fiche technique du capteur d'humidité et température DHT22

XIII. Annexes 2: Fiche technique du capteur humidité de sol

XIV. Annexes 3: Fiche technique du capteur de luminosité LDR

XV. Annexes 4: Fiche technique du capteur de mouvement PIR