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Régulation de température d'une cuve (Groupe G)

Informations

Cursus : Master 2 Chimie - Parcours : Ingénierie Chimique

 

Membres du groupe :

  • Nassim TIZI OUKDAL (nassim.tizi_oukdal@etu.sorbonne-universite.fr) ;
  • Maria BELHADEF (maria.belhadef@etu.sorbonne-universite.fr) ;
  • Rayane OUBAZIZ (rayane.oubaziz@etu.sorbonne-universite.fr) ;
  • Yanis Zakaria LAKEHAL (yanis.zakaria.lakehal@etu.sorbonne-universite.fr).

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.

  • L'utilisateur défini une température à atteindre dans la cuve ;
  • Le module Peltier va chauffer ou refroidir l'eau contenue dans unela cuve (en fonction du sens du Peltier). Le Peltier sera surmonté d'un dissipateur de chaleur fixé avecà une patetempérature thermiquesouhaitée ;
  • Une sonde de température étanche mesurera la température dans la cuve ;
  • Récupérer "l'eau chaude en utilisant une pompe et on le chauderenverser (oudans lela froide)"cuve deafin l'autred'uniformiser côtéla du Peltier. Ainsi le système produittempérature de l'eau chaude dans un récipient et de l'eau froide dans un autre récipient ;
  • AgiterOn arrêt l'eauopération pourlors homogénéiserqu'on atteindre la température.rature désirée (consigne définie par un utilisateur).

Matériels utilisés

    La

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

  • 02
  • 02
  • 01
  • ;

    Structure de support

    ;

    1

    Bécher

    ;    		 petits

    1

    Petits réservoirs

    ;    		 tuyaux

    2

    Tuyaux de raccordement

    ;    		 pompes

    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

    • Multimètre

    1

    Câbles d'alimentation.alimentation externe de 12V

    1

      Étapes de conception

      • Étape 01 : Conception et préparation

      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.

      • Étape 02 : Modélisation sous Tinkercard

      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

        • Modéliser
        • Planles globaléléments clés du système ;me.
        • ListingImporter dudes matérielmodèles àexistants utiliser.si disponibles.

      • 2. 

    • Étape 02Assemblage virtuel

        • PlanPositionner globalles ducomposants systèmepour ;simuler leur disposition réelle.
        • ListingVérifier dul'agencement matérieldes à utiliser.composants.

      3.  Simulation des connexions électroniques

        • Concevoir le schéma des connexions entre capteurs, régulateurs, microcontrôleur, etc.
        • Tester le fonctionnement théorique des circuits avant l'assemblage réel.

      4.  Optimisation et validation

        • Ajuster les dimensions et la disposition des composants pour éviter les erreurs de fabrication.
        • Vérifier que tous les éléments s’emboîtent correctement.
      • Étape 03 : Montage et assemblage

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

      • Étape 04 : Programmation, test et validation

      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

      • Étapedeux 05
        • étapes
      03

      et 04 sont réaliser en parallèle.

      Journal du bord

      • Date XX/XX/XX

       

      • Date XX/XX/XX

      • Date XX/XX/XX

      • Date XX/XX/XX

      Le code final est donc le suivant : 

      #include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

const int phMeterPin = A0;  // Broche analogique pour le pHmetre
const int acidValveRelayPin = 8;  // Broche pour le relais de l'électrovanne d'acide
const int baseValveRelayPin = 9;  // Broche pour le relais de l'électrovanne de base

const int tempSensorPin = 2;  // Broche pour le capteur de température DS18B20
const int heatingElementPin = 3;  // Broche pour la cartouche chauffante
const int tempThreshold = 25;  // Température cible

OneWire oneWire(tempSensorPin);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(acidValveRelayPin, OUTPUT);
  pinMode(baseValveRelayPin, OUTPUT);
  pinMode(heatingElementPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Mesure du pH
  float pHValue = analogRead(phMeterPin) * 0.0049;  // Conversion en pH (ajuster selon le capteur utilisé)
  
  // Régulation du pH
  if (pHValue > 7.0) {
    digitalWrite(acidValveRelayPin, HIGH);  // Ouvrir l'électrovanne d'acide
    digitalWrite(baseValveRelayPin, LOW);   // Fermer l'électrovanne de base
  } else if (pHValue < 6.5) {
    digitalWrite(acidValveRelayPin, LOW);   // Fermer l'électrovanne d'acide
    digitalWrite(baseValveRelayPin, HIGH);  // Ouvrir l'électrovanne de base
  } else {
    digitalWrite(acidValveRelayPin, LOW);   // Fermer l'électrovanne d'acide
    digitalWrite(baseValveRelayPin, LOW);   // Fermer l'électrovanne de base
  }

  // Mesure de la température
  sensors.requestTemperatures();
  float tempValue = sensors.getTempCByIndex(0);

  // Régulation de la température
  if (tempValue < tempThreshold) {
    digitalWrite(heatingElementPin, HIGH);  // Allumer la cartouche chauffante
  } else {
    digitalWrite(heatingElementPin, LOW);   // Éteindre la cartouche chauffante
  }

  // Affichage des valeurs
  Serial.print("pH: ");
  Serial.print(pHValue);
  Serial.print(" | Température: ");
  Serial.print(tempValue);
  Serial.println(" °C");

  delay(1000);  // Attendre 1 seconde entre chaque itération
}

      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.

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