Projet Final : Hugo / Hasir / Youssra / Ramage

Compte Rendu du Projet Final : Vase autonome “Make flowers bloom again !” (filtrage et arrosage automatique)

Introduction

Sujet : Le projet consiste à développer un vase qui renouvelle l’eau automatiquement grâce à un système de réservoir et des billes de filtrage, pour but de prolonger la vie des fleurs. En effet, il pourra changer son eau automatiquement à intervalles réguliers en vidant l’eau sale dans le réservoir à travers le filtre pour nettoyer l’eau, puis le vase se remplira à nouveau avec l’eau propre. En conclusion, ce vase autonome constitue une innovation car nous avons ajouté une technologie à un objet banal afin de le rendre plus pratique et en facilitant l’entretien des fleurs.

Insérer une photo du tout vase+fleur+circuit

Objectifs : Les principaux objectifs de ce projet consistaient à :

Concevoir un objet innovant en utilisant l'électronique combiné à l'impression 3D et/ou la découpe laser
- Concevoir un circuit électronique de filtrage (avec l'électrovanne) et d'arrosage (avec la pompe à eau)
- Concevoir un vase 3D autonome à deux compartiments :
  - Le premier qui contient la fleur 3D dans lequel l'eau est remplie, en agençant l'électrovanne qui fait passer l'eau dans le second compartiment à intervalles de temps réguliers.
  - Le second, qui est le réservoir et qui contient des filtres à billes, un bloc-filtre ouvert et une pompe qui permet de faire remonter l'eau filtrée dans le premier compartiment.

Schéma simplifié de notre vase autonome "make flowers bloom again !" :

Insérer le schéma du vase

I. Circuit électronique

1. Le matériel utilisé :

Arduino Uno : cœur du contrôleur, gérant la logique et les sorties vers les relais.
Base shield : facilite la connexion des différents modules et capteurs à l'Arduino, réduisant les erreurs de câblage.
Grove-2-Channel SPDT Relay : permet le contrôle de deux charges électriques, l'électrovanne et la pompe, offrant un moyen fiable de les activer ou désactiver.
Electrovanne et pompe : les actuateurs dans notre système, l'un contrôlant le flux de liquides, l'autre augmentant la pression ou le volume de l'eau transportée.
Câbles de connexion : utilisés pour connecter les éléments électroniques entre eux et assurer la transmission des signaux de commande.
Tuyaux : assurent le transport des liquides contrôlés par l'électrovanne et propulsés par la pompe.

2. Le circuit :

Insérer la photo du circuit d'Hasir dans le groupe

Nous avons développé un circuit électronique contrôlé par un microcontrôleur Arduino pour gérer simultanément une électrovanne et une pompe. Pour cela, nous avons attribué à l'électrovanne la broche numérique 4 et à la pompe la broche numérique 5 de l'Arduino. Ces broches sont configurées comme des sorties dans notre fonction setup().

Au démarrage du système, nous nous assurons que l'électrovanne et la pompe sont toutes deux éteintes. Cela est crucial car nos relais sont de type actif bas, ce qui signifie que l'application d'un signal bas (LOW) active les dispositifs connectés. En conséquence, nous envoyons un signal LOW à chaque broche pour garantir que l'électrovanne et la pompe restent désactivées au démarrage.

Notre programme principal, contenu dans la boucle loop(), commence par un délai de 10 secondes avant de procéder à toute action. Nous activons ensuite l'électrovanne en envoyant un signal HIGH (qui la désactive en supposant un relais normalement fermé) et maintenons la pompe désactivée avec un signal LOW. Après un délai de 5 secondes, nous inversons les états : l'électrovanne est désactivée (signal LOW) et la pompe est activée (signal HIGH). Un autre délai de 5 secondes est observé avant de répéter le cycle.

Cette séquence est conçue pour se répéter indéfiniment, permettant une automatisation efficace de tâches telles que l'irrigation ou la gestion des flux de liquides dans un système.

3. Les détails du code :

// Définition des broches connectées au relais sur la base shield

const int electrovannePin = 4; // Le canal du relais pour l'électrovanne est connecté à D4

const int pompePin = 5; // Le canal du relais pour la pompe est connecté à D5

void setup() {

// Initialisation des broches comme sorties

pinMode(electrovannePin, OUTPUT);

pinMode(pompePin, OUTPUT);

// S'assurer que l'électrovanne et la pompe sont éteintes au démarrage

digitalWrite(electrovannePin, LOW); // Supposons relais actif bas

digitalWrite(pompePin, LOW);

}

void loop() {

//Délai entre deux changements

delay(10000); // Attendre 10 secondes

// Activation de l'électrovanne et désactivation de la pompe

digitalWrite(electrovannePin, HIGH); // Envoyer HIGH pour désactiver

digitalWrite(pompePin, LOW);

delay(5000); // Attendre 5 secondes avant de répéter le cycle

// Activation de la pompe et désactivation de l'electrovanne

digitalWrite(electrovannePin, LOW); // Envoyer LOW pour activer si le relais est de type actif bas

digitalWrite(pompePin, HIGH);

delay(5000); // Attendre 5 secondes

//Arret de tous

digitalWrite(electrovannePin, LOW); // Envoyer LOW pour activer si le relais est de type actif bas

digitalWrite(pompePin, LOW);

}

4. Les difficultés rencontrés :

Capacité de charge des relais : Nous avons dû nous assurer que les relais choisis étaient capables de supporter la charge électrique de l'électrovanne et de la pompe sans surchauffer ou échouer.
Gestion des délais : La programmation des délais exacts entre l'activation et la désactivation des dispositifs a été un défi, surtout pour synchroniser le fonctionnement de l'électrovanne et de la pompe afin d'optimiser l'efficacité du système.
La puissance : à compléter
...

II. Impression 3D

1. Les logiciels utilisés :

Tinkercad : logiciel de modélisation 3D basé
IdeaMaker : slicer qui prépare les modèles 3D en instructions d'impression

2. La modélisation du vase autonome

Insérer les captures d'écran des 2 modélisations sur Tinkercard

Pour la modélisation du vase, nous avons conçu un système à deux compartiments qui facilite le renouvellement automatique de l'eau pour prolonger la vie des fleurs. Voici une description détaillée de notre démarche et des choix techniques :

Conception des compartiments :
- Compartiment supérieur : Ce compartiment carré est spécifiquement conçu pour accueillir la fleur et est muni d'un fond incliné avec un trou qui permet à l'eau de s'écouler vers le compartiment inférieur. Le trou est au dimension de l'électrovanne contrôlée par le microcontrôleur, qui ouvre ce passage à intervalles réguliers pour permettre le transfert de l'eau vers le filtre.
- Compartiment inférieur : Ce réservoir carré et incliné également, contient les billes de filtrage, disposées de manière à maximiser l'efficacité du filtre à côté d'un bloc-filtre ouvert, qui est modelé pour faciliter le passage de l'eau tout en retenant les impuretés. La conception inclut ici aussi un trou spécifique pour la pompe, qui remonte l'eau filtrée vers le compartiment supérieur.

Paramètres d'impression 3D : Nous avons utilisé une imprimante 3D Pro 2 avec du filament PLA noir pour l'impression. Les paramètres étaient configurés comme suit :
- Qualité : Standard,
- Remplissage : 20%, ce qui offre une structure suffisamment solide pour accueillir l'eau sans fuite, tout en conservant une légèreté optimale.
- Hauteur de couche : 0.3 mm, pour une impression plus rapide tout en maintenant une bonne résolution.
- Nombre de coques : 3, pour renforcer les parois du vase et garantir une étanchéité adéquate.

3. Les difficultés rencontrées :

Intégration des composants électroniques : Nous avons imbriqué les composants électroniques, y compris les relais pour l'électrovanne et la pompe, directement dans la structure du vase. Ces espaces devaient être conçus pour encapsuler parfaitement les composants, pour protéger les connexions électriques de l'humidité.
Trou de l'électrovanne : La création d'un trou aux dimensions exactes pour l'électrovanne a été difficile en raison de sa forme non circulaire et complexe.
Inclinaison dans les compartiments : Assurer une inclinaison adéquate dans les compartiments pour un bon écoulement de l'eau sans stagnation a posé des défis. En effet, il fallait calculer et reproduire les mêmes angles d'inclinaison dans les deux compartiments pour favoriser un écoulement efficace tout en maintenant la stabilité du vase pour qu'il puisse tenir debout.
Interruption dans l'impression 3D : Nous avons rencontré une interruption inattendue pendant l'impression, qui est peut-être dues à l'épuisement des filaments.
... à compléter

Conclusion

1. Les résultats :

2. Les pistes d'amélioration :