Projet Final : Hugo / Hasir / Youssra / Ramage

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

I. Définition et Analyse du projet

Sujet : LeNotre projet consiste à développer un vase innovant qui renouvelle l’automatiquement son eau. Il est équipé d'une électrovanne qui déclenche le transfert de l'eau automatiquementsale vers un réservoir à intervalles réguliers. Dans ce réservoir, l'eau est filtrée grâce à un système de réservoir et des billes de filtrage, pourpermettant butainsi de purifier l'eau avant qu'elle ne soit réintroduite dans le vase. Cette automatisation du renouvellement de l'eau vise à prolonger la vie des fleurs. En effet, il pourra changer son eau automatiquement à intervalles réguliersfleurs en vidantmaintenant l’eauun saleenvironnement danspropre leet réservoirfrais àsans traversintervention lemanuelle. filtre pour nettoyer l’eau, puis le vase se remplira à nouveau avec l’eau propre. En conclusion, ceCe vase autonome constitue une innovation car nous avons ajouté une technologie àtransforme un objet banalquotidien afinen deun ledispositif rendreavancé, pluscombinant pratiquepraticité et entechnologie facilitantpour l’faciliter l'entretien des fleurs.

Insérer une photo du tout vase+fleur+circuit

Objectifs : Les principaux objectifsfleurs de cemanière 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)efficace 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 !"esthétique. : 

InsérerA. le schéma du vase 

• Définition du besoin, des utilisateurs, de la fonctionnalité principale et des fonctionnalités secondaires.
• Réflexions sur la problématique et veille sur l'existant pour comprendre le contexte et les solutions disponibles.

Quelques définitions :

• Le besoin dans ce contexte se réfère à la nécessité de prolonger la durée de vie des fleurs en maintenant leur environnement d'eau propre et frais.frais de manière autonome. Il s'agit de répondre à la nécessité des utilisateurs de maintenir des fleurs fraîches dans un vase sans avoir à changer manuellement l'eau régulièrement.

 

• Les utilisateurs sont ceux qui ont un intérêt à maintenir des fleurs fraîches dans un vase, mais qui peuvent trouver contraignant le besoin de changer régulièrement l'eau du vase. Cela peut inclure les propriétaires de maisons, les entreprises florales, les bureaux, etc.

• La fonction principale du vase est d'automatiser le renouvellement de l'eau filtrée des fleurs à intervalles réguliers. Cela est rendu possible grâce à un système de réservoir et des billes de filtrage. Le vase détecte le besoin de changement d'eau, draine l'eau sale dans le réservoir à travers le filtre pour la nettoyer, puis remplit le vase avec de l'eau propre.

   Les fonctionnalités secondaires peuvent inclure des éléments tels que :

  • • Capteurs de niveau d'eau pour détecter le niveau d'eau dans le vase et dans le réservoir.
    • Un système d'alerte en cas de dysfonctionnement ou de niveau d'eau bas.
    • Une interface utilisateur pour régler les intervalles de changement d'eau ou surveiller l'état du vase.
    • Un système de batterie de secours pour assurer le fonctionnement en cas de panne de courant.
    • Un design esthétique et ergonomique du vase pour s'adapter à différents environnements.

  Réflexions sur la problématique et veille sur l'existant :

  LaNotre problématiqueprojet, principaleintitulé "Make flowers bloom again!", vise à résidevolutionner dansl'entretien ledes besoinfleurs coupées avec un vase qui renouvelle automatiquement son eau. Cette innovation cherche à répondre à un problème quotidien : la corvée et souvent l'oubli de concevoirchanger unl'eau systèmedes automatisévases, ce qui assurepeut réduire considérablement la longévité et la fraîcheur des fleursfleurs.

  tout

  Dans enla étantphase pratiquede réflexion sur la problématique et efficace.la Celaveille impliquetechnologique de nombreuxnotre défis techniques, notamment la conception d'un circuit électronique fiable pour contrôler le renouvellementprojet de l'eau, la sélection de matériaux sûrs pour les fleurs et l'eau, ainsi que la conception d'un vase esthétiqueautonome et"Make fonctionnel.

  flowers

  Unebloom veilleagain!", surnous l'existantavons impliqueraitexaminé d'étudier les solutions actuellement disponibles sur le marché pour maintenir la fraîcheur des fleurs dans les vases. Cela pourrait inclure des vases avec des filtres intégrés, desdivers systèmes d'arrosage automatique existants pour identifier les fonctionnalités qui pourraient être intégrées ou améliorées dans notre conception. Voici une synthèse des systèmes analysés :

  Nom du dispositif	Description	Illustration
  Systèmes d'irrigation goutte-à-goutte	Ces systèmes, qui délivrent l'eau directement au niveau des racines via de petits tuyaux, sont très efficaces pour économiser l'eau. Ils peuvent être adaptés pour des installations intérieures ou extérieures. Toutefois, leur mise en place peut être complexe et laborieuse, nécessitant souvent des installations invasives comme le perçage ou le creusage​
  Systèmes de mèches	Utilisant des mèches absorbantes qui transfèrent l'eau d'un réservoir au sol à mesure que celui-ci s'assèche, ces systèmes sont simples à installer et à utiliser. Ils sont particulièrement adaptés pour arroser plusieurs plantes situées à proximité les unes des autres et pourraient être idéals pour un arrosage constant sans maintenance fréquente​
  Pots auto-arrosants	Dotés d'un réservoir d'eau sous le sol, ces pots utilisent la capillarité pour monter l'eau vers les racines des plantes lorsque nécessaire. Ils sont faciles à utiliser et nécessitent peu d'entretien, bien qu'ils puissent être onéreux et demandent un remplissage régulier du réservoir, surtout pour les grandes plantes d'intérieur, ou dans des technologiesconditions similairesclimatiques utiliséeschaudes​
  Matériaux d'absorption par capillarité	Certains systèmes emploient des matériaux ou tissus qui s'imprègnent d'eau d'un réservoir et l'acheminent vers le sol du pot de la plante. Faciles à installer, ils fournissent une hydratation uniforme et continue, ce qui aide à prévenir le sur ou le sous-arrosage. Cependant, ils ne conviennent pas à toutes les espèces de plantes, surtout celles qui préfèrent un sol moins humide​

  En intégrant ces observations dans d'autresnotre domaines,projet, commenous l'aquaponie.visons Cetteà analysedévelopper permettraitun vase qui non seulement automatise le renouvellement de comprendrel'eau lesmais forcesassure également que celle-ci reste propre et lesfraîche, faiblessesprolongeant ainsi la vie des solutionsfleurs existantesavec etminimal d'identifier les opportunités d'innovation pour le projet.entretien.

  II. Planification et Stratégie

  • Lean Canvas pour esquisser le modèle d'affaires et les aspects clés du projet.

  Lean Canvas

  

  Nos choix techniques 

  L'objectif de ce projet était de concevoir un objet innovant en utilisant l'électronique combiné à l'impression 3D et/ou la découpe laser. Nous avons opté pour l'électronique et l'impression 3D. L'enjeu était ainsi de : 

  • • ChoixConcevoir techniques,un incluantcircuit lesélectronique outilsde filtrage (avec l'électrovanne) et technologiesd'arrosage (avec la pompe à utiliser.eau)
  • Concevoir

    Choix techniques 

    1. Conception duun vase : Utilisation de logiciels de modélisation 3D commeautonome Tinkercadà oudeux IdeaMakercompartiments pour(avec concevoirTinkercard leet vase,IdeaMaker) en tenant compte à la fois de l'aspect esthétique et de la fonctionnalité technique.

       technique :
       • 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

         Électroniquesecond, :qui Développementest d'unle circuitréservoir électroniqueet intégrantqui contient des capteursfiltres deà niveaubilles, d'eau,un unebloc-filtre électrovanneouvert pour le contrôle du flux d'eau,et une pompe à eau et un microcontrôleur pour la gestion automatisée du renouvellement de l'eau. Des outils comme Arduino ou Raspberry Pi peuvent être utilisés pour le prototypage et le développement.

       • Fabrication : Utilisation de l'impression 3D pour produire les vases, ce qui permet unede fabricationfaire rapideremonter etl'eau personnalisée. La découpe laser peut également être utiliséfiltrée pour certains composants.

       • Filtration : Sélection des meilleurs matériaux pour les filtres à billes etdans le systèmepremier decompartiment. filtration pour assurer une purification efficace de l'eau.
         

    • Gestion de projet : élaboration du Minimum Viable Product (MVP), planification détaillée et répartition des tâches.

    1. Définition du MVP :
       

       • Les fonctionnalités clés  :
         • Un vase avec un système de filtration et d'arrosage automatique.
         • Capteurs de niveau d'eau pour détecter le besoin de renouvellement de l'eau.
         • Un système de contrôle électronique simple pour gérer le processus de renouvellement de l'eau.
           

        

    2. Planification détaillée :

       • Étape 1 : Conception du prototype
         • Sous-tâches :
           • Conception du vase et des composants électroniques
           • Sélection des matériaux et des technologies appropriés
           • Prototypage initial pour évaluation
       • Étape 2 : Développement du MVP
         • Sous-tâches :
           • Développement du circuit électronique et de la programmation
           • Intégration du système de filtration et d'arrosage
           • Tests de fonctionnalité et de fiabilité
       • Étape 3 : Fabrication du MVP
         • Sous-tâches :
           • Production des composants du vase (impression 3D, découpe laser)
           • Assemblage du prototype final
           • Tests de fabrication et d'assemblage
       • Étape 4 : Validation du MVP
         • Sous-tâches :
           • Tests utilisateurs pour évaluer l'expérience d'utilisation
           • Collecte des retours et des commentaires
           • Itérations basées sur les retours pour améliorer le produit

    La

    3. gestion de projet :

       1. Définition du Minimal Product Viable (MVP) :

       Le MVP est la version la plus simplifiée de notre produit qui inclut uniquement les fonctionnalités essentielles nécessaires pour qu'il soit opérationnel et capable de satisfaire les premiers utilisateurs.

       Notre MVP inclut les fonctionnalités essentielles suivantes : l'automatisation du renouvellement de l'eau en utilisant une électrovanne et une pompe, et des billes de filtrage pour maintenir l'eau propre, tout en veillant à minimiser les coûts de production. 

       2. Planification détaillée :

       Date	Tâches
       02/04	Réunion d'équipe
       02/04	Vérification des matériaux pour le MVP
       02/04	Conception du prototype initial du produit sous la forme de schéma
       03/04	Développement du circuit électronique
       03/04	Impression 3D du prototype de vase
       29/05	Assemblage final des composants du vase
       29/05	Test du système d'arrosage et de filtration
       30/05	Finalisation et révision du MVP
       30/05	Collecte des retours et des commentaires

       3. Répartition des tâches :

       • Ramage en tant que Chef de projet : Supervise l'ensemble du processus, assure la coordination entre les membres de l'équipe et surveille les délais.
       • Hasir en tant que Ingénieur en électronique : Responsable de la conception et du développement du circuit électronique.
       • Youssra en tant que Ingénieur en conception 3D : Chargé de concevoir le vase et les composants du produit à l'aide de logiciels de modélisation 3D.
       • Hugo en tant que Responsable de la qualité : Effectue des tests de qualité tout au long du processus de développement pour s'assurer que le produit répond aux normes établies.
         

    

    III. Conception et Développement

    • Croquis et dimensions du prototype.
      
    • Fichiers de conception et étapes de création des fichiers, incluant les captures d'écran du code ou des modèles 3D.

    L'élaboration de notre vase autonome "Make flowers bloom again!" commence par une étape cruciale : la création de croquis détaillés et la définition des dimensions du prototype : 

    insérer photo du schéma rogné avec les dimensions

    1. 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 seul 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 : 

    Insérer le fichier du code (Hasir)

    Recopier coller le code si y'a eu des changements ? (Hasir)

    // 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 ?
    • la pompe : Malheureusement, nous avons rencontré des problèmes avec la pompe qui ne fonctionnait pas comme prévu. L'eau ne remontait pas vers le premier compartiment du vase, même lorsque nous avons placé le tube lié à la pompe au même niveau horizontalement. Ce qui nécessite une réévaluation de la capacité de la pompe et peut-être de son emplacement ou de son mécanisme pour garantir qu'elle puisse efficacement transporter l'eau vers le haut, contre la gravité... 

    2. 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 lesphoto capturesdu d'écranvase des3D 2seul 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.

    Insérer les captures d'écran de la modélisation du haut sur Tinkercard (Hugo)  

    • • • 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.

    Insérer les captures d'écran de la modélisation du bas sur Tinkercard (Youss)  

    • 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. Nous avons ainsi du limer le trou pour pouvoir faire entrer l'électrovanne, puis nous avons combler les espaces avec de la pâte à fixe pour éviter que l'eau ne s'échappe par les espaces créés. 
    • 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 

    IV. Réalisation et Évaluation

     

    • Photos
      et

      Insérer analyse des tests, des essais, et des erreurs rencontrées durant le développement.

    • Photos des étapes de réalisationphoto du prototype,vase avec+ détailscircuit sur les paramètres des machines utilisées.
    • Photos de l'objet final et réflexions sur les pistes d'amélioration ou d'évolution du projet.

    Conclusion

    1.A. Les résultats : 

    Circuit Électronique :

    Le circuit conçu pour notre vase fonctionne correctement selon les paramètres établis. L'électrovanne réagit bien aux commandes du système, s'ouvrant et se fermant à des intervalles prédéfinis pour permettre le transfert d'eau. Cette partie du système répond donc aux attentes en termes de programmation et de synchronisation.

    Cependant, nous avons rencontré un problème significatif avec la pompe. Malgré le bon fonctionnement du circuit, la pompe ne parvient pas à remonter l'eau au premier compartiment du vase. Cette défaillance suggère un problème potentiel de capacité ou de positionnement de la pompe qui nécessite un ajustement technique pour assurer la montée de l'eau contre la gravité.

    Impression 3D et assemblage :

    En ce qui concerne l'impression 3D, les deux compartiments du vase s'emboîtent correctement et tous les composants électriques sont bien intégrés, à l'exception de l'électrovanne. Pour cette dernière, il a été nécessaire d'élargir le trou prévu dans le design initial et d'ajouter du remplissage pour éviter les fuites d'eau. Ces ajustements ont été effectués pour assurer l'étanchéité et le bon fonctionnement de l'électrovanne dans le système.

    2.B. Les pistes d'amélioration : 

     

    • Tester une pompe alternative, potentiellement plus puissante, pour vérifier si elle est capable de remonter l'eau au premier compartiment du vase.
    • Examiner les possibilités de modification ou de remplacement des tuyaux pour améliorer le flux d'eau et faciliter le fonctionnement de la pompe.
    • Explorer la conception d'un vase transparent pour permettre à l'utilisateur d'observer le processus de filtration de l'eau plus facilement.
      

     

    C. Les pistes d'évolution : 

    Sur le plan conceptuel, il serait intéressant d'intégrer les éléments suivants :

    • Des capteurs de niveau d'eau pour surveiller les niveaux dans le vase et dans le réservoir, permettant ainsi un contrôle précis du système.
    • Un système d'alerte pour informer l'utilisateur en cas de problème ou de niveau d'eau bas, assurant ainsi un fonctionnement fiable et évitant les situations d'urgence.
    • Une interface utilisateur conviviale permettant de régler les paramètres du système et de visualiser les données pertinentes sur l'état du vase et du système.
    • Une batterie de secours pour garantir le fonctionnement continu du système en cas de panne de courant, assurant ainsi la stabilité et la fiabilité de l'ensemble.
    • Un design esthétique et ergonomique du vase, soigneusement étudié pour répondre aux besoins et aux préférences des différents utilisateurs, tout en ajoutant une touche de style à leur espace de vie ou de travail.
    • Evaluation du marché, tests utilisateurs 

    Bibliographie

    Sources des tutoriels, inspirations, et ressources utilisées tout au long du projet, intégrées de manière continue dans la documentation.

     

    1. Top 4 Convenient Automatic Watering Systems for Potted Plants (notsomodern.com)
    2. Pouring Sucess: The Ultimate Guide to The Best Automatic Watering System for Indoor Plants - The Plant Bible