Système d’arrosage automatique
Groupe :
HARMRI Anis
BAVERA MVOU Joël
Tuteur: Stéphane BAZEILLE et Nicolas VERRIER
Sommaire :
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Les objectifs
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Matériels
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Programmation
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Consommation énergétique
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Conclusion
INTRODUCTION
Nous sommes deux étudiants en deuxième année GEII et avons comme projet l’amélioration d’un système d’arrosage automatique proposé par Soléa. Nous étions chargés de la partie alimentation tandis qu’un autre groupe était chargé de la partie « intelligence ».
1 – Objectif du projet
A- Contexte
L’objectif du projet est d’élaborer un système d’arrosage automatisé alimenté à l’aide d’un système d’alimentation indépendant et renouvelable. Pour limiter la consommation d’énergie on devait programmer l’allumage et l’extinction du système. Afin de mener notre projet à bien nous avions structuré notre travail de façon à accomplir ces taches-là :
Estimation de la consommation du système complet
- Alimentation de la raspberry sur batterie
- Mise en place du panneau solaire pour le rechargement de la batterie
- Extinction et allumage automatique de la Raspberry
- Conception CAO
B- énoncé du besoin
C- environnement du produit
le système devra résister à la température et à l’humidité ambiante . La batterie devra être à l’abri de l’humidité pour éviter qu’elle ne s’abime. Pour ce qui est du panneau solaire il faut évidemment qu’il soit exposé entièrement au soleil pour fournir de l’énergie. NB il suffit qu’une seule cellule soit recouverte pour que le panneau ne fournisse pas d’énergie , il faut faire très attention à la position du panneau
2–Matériels
Dès le début nous disposions d’un certain nombre d’équipements à l’élaboration de notre projet :
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Carte Raspberry pi 3
c’est la base du projet, c’est à partir d’elle que nous avons réalisé notre profilage énergique
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Batterie en lithium
cette batterie polymère de 2000mAh a servit à alimenter la Raspberry pi ainsi que les capteurs
3.Un panneau solaire :
Le panneau photovoltaïque utilisé pour recharger notre batterie a une puissance de 2W et une tension de 6V
- Un driver : ce qui permet la charge décharge simultané de la batterie et maximise l’énergie produite par le panneau
5 .Witty pi 2
elle a servit pour programmer les séquences d’allumage extinction
6. booster de tension
Toutefois la batterie débite une tension de 3.7 V ce qui est insuffisant devant les 5V nécessaire à l’alimentation de la raspberry pi. nous avons donc utilisé un booster de tension qui transforme les 3.7V d’entrée en 5V de sortie pour alimentation la Raspberry.
5 -Programmation
1.Envoi d’un mail
Dans notre cas nous n’utilisons que des adresses gmail
XXX@gmail.com est l’adresse d’envoi et YYY@gmail.com est le destinataire. Nous avons utilisé le serveur SMTP.gmail.com qui est un serveur gratuit qui nous permet d’envoyer jusqu’à 100 mails par jour
Ce code est indépendant de la configuration du serveur. Pas besoin d’installer quoi que ce soit pour que le mail puisse être envoyé, toutes les librairies nécessaires sont normalement déjà installées.
Cette fonction sera utilisé pour signaler l’ouverture et la fermeture de la vanne .
2.Lancement d’un script au démarrage
Pour le lancement il suffit tout simplement de placer le chemin du script voulu dans le fichier Rc. Local tout à la fin avant le « exit 0 ». Et le script se lancera tout seul au démarrage. Cependant dans certains cas il faut ajouter le caractère « & » pour éviter que le code se répète en boucle.
pour vérifier que le code se lance bien au démarrage nous avons relié une Led à notre Raspberry pi qui s’allume pour confirmer que le programme se lance bien .
A chaque fois que la Raspberry pui démarre elle envoi une impulsion pour allumer la Led
3.Séquence allumage/extinction
Pour cette partie nous avons utilisé une Witty Pi 2 qui est une horloge temps Réel pour Raspberry Pi. Nous avions d’abord utilisé une RTC for Pi au début mais elle nétait pas adapté car elle ne disposait pas de pin d’alarme
Après avoir connectée la Witty Pi 2 à notre Raspberry, l’installation de notre module se fait en exécutant ces lignes de codes :
Après avoir installé le module on peut ouvrir de menu et constater que 8 possibilités s’offrent à nous
les options 1,2 et 3 servent à régler la date et l’heure. Ce qui vas nous intéresser ici sont les points 4,5 et 6.
l’option 4 sert à programmer la prochaine extinction , l’option 5 elle sert à programmer le prochain démarrage tandis que l’option 6 nous permet de choisir un script de séquence d’allumage/ extinction.
voici un exemple simple de séquence
ce script tout simple met en marche la Raspberry pi pendant 5 minutes toutes les 20 minutes
nous avons utilisé des scripts du même type
si les conditions d’arrosage sont bonnes on active le script de gauche :
on met en marche la raspberry pi pendant 5 min c’est à dire le temps d’ouvrir la vanne , puis elle s’arrête pour redémarrer à 4h pendant 5 min pour fermer la vanne
si les conditions sont mauvaises :
on met en marche la raspberry et on l’arrête jusqu’au lendemain.
la commande python pour lancer le script est :
4.Consommation énergétique
1. Recharge par panneau solaire
voici la courbe caractéristique de notre panneau solaire .
Nous pouvons constater qu’avec une luminosité maximale , nous pouvons récolter 0.038 A par cellules. Le panneau étant constitué de 12 cellules on fait le produit.
12*0.038= 0.456 A
Ainsi grâce à la relation suivante nous pouvons déterminer le temps de charge de la batterie avec un rayonnement optimal.
T = Q / I
T représente le temps en secondes
Q la quantité de charge en coulomb (1000mAh = 3600 Coulomb)
I l’intensité en ampères
Donc :
T = 7200 / 0.456 = 15789.4s soit 4h et environ 20 minutes de temps de charge
La même formule nous servira par la suite afin de calculer notre temps de décharge avec l’ensemble des équipements nécessaire à l’élaboration du projet.
2.Estimation de la consommation du système
1 capteur de 35 mA
1 capteur de 0.15 mA
1 Raspi de 490 mA
dans la formule I = intensité en Ampères
Q= quantité de charge en Coulomb ou en Ah (1Ah = 3600 coulombs)
et t correspond au temps en secondes
calculons à présent le temps qu’il faut à notre système pour décharger la batterie.
Notre batterie peut donc tenir environ 3H48mn
3. Courbe de charge et de décharge
courbe de charge pratique
En extrapolant nous avions obtenus ces résultats en chargeant la batterie avec le panneau solaire.
Donc un temps de charge d’environ 6 heures avec l’ensoleillement présent ce jour-là. Cette courbe
nous prouve que la batterie peut bien se charger grâce au panneau solaire.
courbe de charge théorique
Nous avions tracé la courbe de charge de la batterie avec le logiciel Scilab. Afin de faire une
hypothèse sur le temps que pourrait mettre la batterie à se décharger
courbe de décharge théorique
Nous faisons la même expérience en pratique en utilisant un moteur à courant continue et en
relevant la tension à plusieurs moments à l’aide d’un voltmètre.
courbe en pratique
Donc avec un moteur à courant continue la batterie se déchargeait au bout d’environ 33 minutes.
Donc en faisant cette mesure nous avons pu déterminer si la batterie fonctionnait.
Cette courbe de décharge nous l’avions réalisée en relevant plusieurs mesures au cours de la
décharge à l’aide d’un voltmètre, puis en extrapolant ces valeurs obtenus afin d’obtenir une courbe.
4. Allumage et extinction
nous avons le courant consommé pendant 10 min par notre système. Nous constatons des pics pendant l’allumage et pendant l’extinction . on a mesuré environ 82mAh
nous avons réalisé les mêmes mesure mais cette fois nous avons allumé et éteint 2 fois notre système pendant 3 min . on a mesuré environ 47 mAh d’où l’intérêt de faire des allumage et extinction pour économiser la batterie .
5. importance du driver
La puce MCP73871 du chargeur USB / solaire possède une fonctionnalité très astucieuse appelée « partage de charge ». Supposons que nous ayons un chargeur lipoly tous les jours et que nous souhaitions utiliser la batterie pendant la charge. Pour ce faire, nous pouvons connecter le projet directement à la sortie de la batterie. Cela signifie toutefois que le chargeur charge à la fois une batterie et pilote votre projet en même temps. il fait parfois sombre et nous ne pouvons pas utiliser de chargeur solaire. Il y a donc également un port USB sur le tableau. Nous pouvons utiliser n’importe quel câble mini-B pour brancher et charger.
Si quelque chose est connecté à la prise CC, il débranchera mécaniquement le mini-connecteur USB. Il faut donc s’assurer de débrancher le panneau solaire lors du chargement par USB.
CONCLUSION