Régulation de température d'une cuve (Groupe G)

Informations

 

Membres du groupe :

Cursus : Master 2 Chimie - Parcours : Ingénierie Chimique

Tuteur : PULPYTEL Jerome (jerome.pulpytel@sorbonne-universite.fr)

Période : Octobre 2024 - Janvier 2025

Contexte

Le présent projet s'inscrit dans le cadre de l'UE803 Optimisation et Contrôle des Procédés, il consiste à la régulation et l'automatisation d'un système de contrôle de la température d'une cuve de liquide en utilisant une carte Arduino avec le matériel et le code nécessaire au fonctionnement du système.

Mode opératoire

Le projet consiste à contrôler la température d'une cuve de liquide.

Matériels utilisés

La liste des composants essentiels pour notre configuration comprend les éléments suivants :

Structure de support

1

Bécher

1

Petits réservoirs

2

Tuyaux de raccordement

2

Pompes

1

Sonde de température étanche

1

Élément Peltier

1

Carte Arduino UNO

1

Breadboard

1

Transistor TIP 122

 1

Résistances

1

Câble USB

1

Module d’affichage LED

1

Fils de connexion

~ 20

Câbles d'alimentation externe de 12V

1

Étapes de conception

La première étape consiste à bien cerner le sujet et à établir une liste complète des composants indispensables. Elle inclut aussi l'organisation des tâches au sein de l'équipe, en assignant à chaque membre des responsabilités définies.

Dans l'étape de modélisation sous Tinkercad, l'objectif est de concevoir une représentation du système et d'anticiper d’éventuels problèmes et d’optimiser la conception avant de passer à l’assemblage physique. 

Cette étape permet de réaliser les principales actions suivantes :

1.  Création des composants

2.  Assemblage virtuel

3.  Simulation des connexions électroniques

4.  Optimisation et validation

La troisième étape comprend la réception du matériel et l’assemblage des composants selon le prototype établi durant l'étape 3.

La dernière étape concerne le développement du code pour l’Arduino UNO, qui gère le module Peltier et assure la régulation thermique de la cuve et de faire des tests afin d'assurer le bon fonctionnement du système.

Les deux étapes 03 et 04 sont réalisées en parallèle.

Journal du bord

Récupération d'une première partie du matériel.

Début de la simulation du système partie par partie sur Tinkercard pour tester le concept avant la mise en œuvre physique.

Nous avons pris l'initiative d'utiliser la machine de découpe laser pour réaliser certaines pièces nécessaires à notre projet. Notamment, la découpe de quelques planches en bois et de gravé sur l'une d'eux.

Récupération du matériel manquant notamment l'élément pelteir, un module d'affichage LED et une Breadboard plus grande ainsi que des LED de plusieurs couleurs.

Compléter la simulation du système sur Tinkercard sans inclure l'élément peltier et inclure dans sa place un moteur électrique.

Simulation Tinkercard.png

Cartes de circuits.png

Nous avons récupéré le matériel manquant, notamment le support, afin de poursuivre l'assemblage et d'assurer le bon fonctionnement du système.

Lors de cette séance, nous avons testé le fonctionnement de l'élément Peltier, en nous concentrant sur le contrôle de la température en fonction de la consigne donnée.

20250117_175835.jpg

Lors de cette séance, nous avons testé le fonctionnement des électrovannes ainsi que de l'agitateur, en mettant l'accent sur le contrôle de la température en fonction de la consigne définie.

Nous avons identifié certains problèmes liés au branchement des électrovannes avec les relais.

20250124_182806.jpg

Demande d'avis et de l'aide au tuteur sur ce montage et le code.

En suivant les recommandations de notre tuteur, nous avons décidé de remplacer les électrovannes et l'agitateur par une pompe, afin d'assurer une meilleure homogénéisation de la température de l'eau.

Plusieurs problèmes ont été rencontrés lors de cette séance lors du montage :

Au cours de ces deux séances, nous avons finalisé la conception et le montage du matériel en intégrant les modifications apportées à notre conception initiale.

Nous avons aussi réalisé plusieurs tests pour vérifier que le système fonctionne comme prévu.

Le code final est donc le suivant :
#include <OneWire.h>                // Pour la communication avec le capteur DS18B20
#include <DallasTemperature.h>      // Pour lire la température du capteur DS18B20
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#define ONE_WIRE_BUS A0             // Broche pour le capteur DS18B20
#define MOTOR_PIN 13                // Broche pour contrôler le module Peltier
#define PUMP_PIN 10                 // Broche pour contrôler la pompe
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3e, 16, 2); 
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

int targetTemp = 24;                // Température cible initiale
float currentTemp;

void setup() {
 lcd.init();                        // Initialize the LCD
  lcd.backlight();
  sensors.begin();
  Serial.begin(9600);               // Initialisation de la communication série
  sensors.begin();                  // Initialisation du capteur DS18B20
  pinMode(MOTOR_PIN, OUTPUT);       // Définir la broche du module Peltier comme sortie
  pinMode(PUMP_PIN, OUTPUT);        // Définir la broche de la pompe comme sortie
  digitalWrite(MOTOR_PIN, LOW);     // Désactiver le module Peltier au démarrage
  digitalWrite(PUMP_PIN, LOW);      // Désactiver la pompe au démarrage
}

void loop() {
  sensors.requestTemperatures();    // Demande de mise à jour de la température
  currentTemp = sensors.getTempCByIndex(0); // Obtenir la température en Celsius

  Serial.print("currentTemp: ");   // Afficher la température actuelle
  Serial.println(currentTemp);     // Afficher la température
lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("La temperature est : ");  
  lcd.print("currentTemp");  
  lcd.setCursor(0, 1);
  
// Contrôler le module Peltier
  if (currentTemp < 24) {
    digitalWrite(MOTOR_PIN, HIGH);  // Active le module Peltier
    Serial.println("Module Peltier activé.");
  } else {
    digitalWrite(MOTOR_PIN, LOW);  // Désactive le module Peltier
    Serial.println("Module Peltier désactivé.");
  }

  // Contrôler la pompe
  if (currentTemp < 24) {
    digitalWrite(PUMP_PIN, HIGH);  // Active la pompe
    Serial.println("Pompe activée.");
  } else {
    digitalWrite(PUMP_PIN, LOW);   // Désactive la pompe
    Serial.println("Pompe désactivée.");
  }

  delay(1000);                     // Attendre 1 seconde avant de refaire la lecture
}

Conclusion

Ce projet nous a permis de concrétiser nos connaissances théoriques en les transformant en une application pratique fonctionnelle. Malgré les défis rencontrés, tels que le remplacement imprévu du module Peltier et des électrovannes par une pompe, nous avons su faire preuve de flexibilité et de rigueur pour surmonter les obstacles.

Le système final répond aux objectifs définis, assurant un contrôle optimal de la température grâce à l'Arduino et aux composants associés. Ce projet a renforcé nos compétences en électronique, programmation et gestion de projet, constituant ainsi une étape clé de notre apprentissage et ouvrant la voie à de futures améliorations.

WhatsApp Image 2025-02-01 à 22.05.13_1c9be9f3.jpg

Revision #20
Created 21 October 2024 21:03:56 by Tizi Oukdal Nassim
Updated 24 September 2025 09:23:17 by Tizi Oukdal Nassim