Projet de Régulation de la température dans un chauffe cire

UE MU5CI823 - Optimisation, Contrôle et Digitalisation des Procédés 

Groupe 6

Réalisatrices :

• ARFI Rima 

• GUENNAOUI Kaoutar

• KANE Fanta Marie Chantal

• MAIGA Rokia 

Cursus : Master 2 de Chimie, Parcours Ingénierie Chimique 

Date de début : octobre 2025 

Date de fin :  janvierfévrier 2026

Introduction :

Dans le cadre de notre projet de prototypage, nous avons choisi de concevoir un système de régulation de température pour un chauffe-cire esthétique, adapté aux différentes zones d'utilisations : le corps, le visage et les zones intimes. en tant que réalisatrices, ce choix s'inscrit naturellement dans notre sensibilité aux besoins réels d'un public majoritairement féminin, pour qui la précision de la température est essentielle afin d'assurer le confort, la sécurité et l'efficacité lors de l'épilation.

Ce projet, nous permet d'allier technique et esthétique,  au-delà de la performance électronique, nous souhaitons imaginer un appareil agréable à utiliser, visuellement soigné et ergonomique. La prise en compte de ces aspects est d’autant plus importante dans un dispositif destiné aux soins personnels.

En tant que femmes, nous sommes particulièrement conscientes des contraintes liées à l'épilation et de l'importance d'un chauffe-cire fiable, stable et bien pensé. En effet, un appareil qui bouge ou manque de praticité peut vite devenir fatiguant, agacer l'utilisatrice et l'empêcher de continuer sereinement son épilation. c'est pourquoi ce projet représente pour nous une occasion de mettre nos compétences techniques au service d'un besoin concret, tout en affirmant la place des femmes dans l'univers de l'ingénierie et de l'innovation. 

Description du projet :

Dans notre projet, nous avons mis en place un système simple permettant de choisir entre trois modes de chauffe de cire grâce à trois boutons. Chaque mode correspond à une température de consigne différente, et lorsque cette température est atteinte, une LED s'allume pour l'indiquer clairement. Pour assurer une régulation précise, nous allons utiliser une carte Arduino qui allume la température en temps réel et ajuster automatiquement la puissance du bloc chauffant grâce à un PID. La température contrôlée s'affiche sur un écran afin que l'utilisateur puisse la suivre facilement. Le réacteur qui contient la cire est fabriqué à partir d'une boîte de conservation sur laquelle nous avons fixé le bloc chauffant au fond à l'aide d'une pâte thermique afin d'assurer une bonne conduction de chaleur. L'ensemble est entièrement programmé sur Arduino, avec trois consignes distinctes et contrôle PID permettant de maintenir la cire à la température idéale selon le mode sélectionné.

Matériels utilisés :

• Un réacteur
  
• Une planche à pain
• LED et résistances 
• Un bloc chauffant
• Une carte Arduino UNO
  
• Une alimentation de 12V
• Câbles et fils de connexion
• Un MOSFET : MODULE MOS 140C07
• Un capteur de température de type DS18B20
• Un écran LCD qui affiche la température en temps réel
• Perles de cire de type perles de cire (noella).
  

 

Figure 1 : Schéma du montage simulé sur Tinkercad

Avancement du projet :

10/10/2025 :

Le 10 octobre, nous nous sommes réunis pour choisir la thématique de notre projet. Très vite, l'idée du chauffe-cire s'est imposée, notamment parce que cette période coïncidait avec Octobre Rose. En tant que femmes, nous souhaitions travailler sur un sujet qui nous touche, à la fois utile et lié au bien-être féminin. Nous avons donc pensé à un dispositif qui pourrait faciliter l'épilation, un besoin souvent vécu comme contraignant. Ce jour-là, nous avons longuement échangé, discuté de la démarche à adopter et commencé à comprendre le principe de fonctionnement d'un système de régulation de température pour la cire.

13/10/2025 :

Une fois le choix du projet confirmé, nous avons commencé à rassembler des informations et à imaginer un premier schéma du procédé. Ce schéma préliminaire nous a permis de structurer nos idées et de visualiser le fonctionnement global du système. Nous l'avons ensuite transmis à notre tuteur, M. Yanis ADJEZ, afin d'obtenir son avis et de savoir si notre thématique pouvait être validée.

20/10/2025 :

Le 20 octobre, nous avons reçu le retour de notre tuteur, et notre thématique a été validée. Il nous a ensuite demandé de commencer à sélectionner les composants nécessaires à la réalisation du système. Il nous a également conseillé de consulter les projets déjà réalisés au FabLab, afin de mieux comprendre ce qui se fait habituellement et de nous inspirer pour concevoir notre propre prototype.

24/10/2025 :

Une deuxième réunion a eu lieu le 24 octobre pour discuter et sélectionner les différents composants nécessaires au projet. Nous avons pris le temps d’d'analyser chaque élément, de comprendre son rôle et son importance dans le fonctionnement du système. À l’l'issue de cette réunion, nous avons établi une liste détaillée des composants, que nous avons ensuite transmise à notre tuteur, chargé de passer la commande du matériel.

17/11/2025:2025 :

Le 17 novembre, le matériel est enfin arrivé et a été transporté au FabLab afin que nous puissions procéder à notre inscription et obtenir l’l'autorisation d’d'y travailler. Par la suite, une nouvelle réunion a été organisée pour planifier les prochaines étapes du projet. Nous en avons profité pour fixer les dates de début des travaux et clarifier certains points qui étaient encore un peu flous pour l’l'équipe.

26/11/2025:2025 :

Aujourd’Aujourd'hui, nous sommes venueslieux pour effectuer le premier câblage et commencer le montage du système. Cependant, nous n’n'avons pas pu aller plus loin, car il nous manquait certains composants ainsi que quelques informations techniques que nous avons demandées à notre tuteur. Il nous manque notamment le capteur, la pâte thermique et la cire. Nous pourrons reprendre le travail une fois que tous ces éléments auront été complétés.

Figure 12  : Début du montage du système – câblage préliminaireliminaire.

Dans le cadre de notre projet, nous avons également eu l’opportunité d’utiliser la machine de gravure du FabLab afin de concevoir une plaque décorative personnalisée pour notre prototype. Cette étape nous a permis d’intégrer les informations essentielles du projet, telles que le titre, QR code de notre wiki, les noms des membres du groupe, l’unité d’enseignement ainsi que le logo de l’université, afin de donner une identité visuelle claire et professionnelle à notre réalisation. Nous avons aussi choisi d’ajouter la citation « La douceur de la peau révèle l’élégance de la femme » pour souligner le lien entre notre système de régulation de température du chauffe-cire et le domaine de l’esthétique. Cette touche artistique met en valeur la dimension féminine du projet, d’autant plus que notre groupe est composé exclusivement de quatre étudiantes. Ainsi, cette phase de décoration a permis d’allier technique, créativité et esthétique, en donnant à notre prototype une présentation soignée qui reflète à la fois son objectif fonctionnel et sa finalité liée au bien-être et à la beauté.

02/12/2025:2025 :

Comme c'est mentionné ci-dessus, la dernière fois, il nous manquait du matériel que nous avions demandé à notre tuteur, ce qui nous avait empêchées d’d'avancer. Cette fois-ci, nous avons pu récupérer le capteur ainsi que la pâte thermique. Nous sommes donc revenuesdes revenus pour poursuivre lela câblage.connexion. Pour l’l'instant, nous remplaçons la plaque verticale, car celle que nous avions comportait des trous et ne convenait pas au montage. Nous installons à la place une plaque non trouée, puis nous continuons le branchement des autres composants afin de progresser dans l’l'assemblage du système.

Le Tableau suivant présente le détail du câblage des différents composants utilisés dans le système.

Tableau 1 : Détail du câblage des composants.

Composant	BrocheComposant composantde broche	BrocheCarte cartede cartes
Bouton ConsigneConsigne1 1: 40°C (Visage)	/////	D2
Bouton ConsigneConsigne2 2: 50°C (Aisselles)	/////	D3
Bouton ConsigneConsigne3 3: 60°C (corps)	/////	D4
LED 1 Jaune1Bleu (Visage)	/////	D5
LED 2 Rouge (Aisselles)	/////	D6
LED 3 BleuVert (Corps)	/////	D7
EcranÉcran LCD	GND VCC SDA SCL	GND Alimentation 5V A4 A5
Capteur DS18B20	Fil rouge fil noir Fil jaune	5V GND D8
MOSFET	SIG VCC GND	D9 5V GND
Bloc chauffant	1er fil 2ème fil	MOSFET U  + du MOSFET U - du MOSFET

Figure 23  : Brochage des composants – séance du jour  

10/12/2025:2025 :

Actuellement nous sommes venus pour compléter notre montage. Tout d'abord, nous avons acheté la cire, donc normalement tout le matériel est prêt.

Nous avons recherché des tiges sur lesquelles fixer notre réacteur (où nous faisons fondre les perles de cire), car nous ne pouvons pas le fixer directement sur la plaque en bois. En effet, le bloc chauffant est collé au fond du réacteur, et un contact direct avec le bois présente un risque d'incendie. C'est pourquoi nous avons décidé de surélever l'ensemble à une hauteur de 35 mm afin d'éviter toute transmission de chaleur à la plaque.

D'autre part, nous avons également fixé le capteur de température (la sonde), qui sera placé verticalement dans le réacteur sans toucher le fond.

Figure 34  : Montage final des composants

17/12/2025:2025 :

Aujourd'hui, nous sommes venus afin de compléter le travail restant, étant donné qu'il s'agit des dernières séances avant les vacances d'hiver de l'année 2025. Pour cela, nous avons commencé par rédiger le code à l'aide du logiciel  Arduino IDE , dans le but de tester chaque composant individuellement, notamment la LED, le bloc chauffant, etc.

Nous avons rencontré quelques difficultés lors de l'écriture du code, cependant nous avons essayé de corriger les erreurs afin de progresser correctement dans l'avancement du projet.

18/12/2025:2025 :

À l’l'heure actuelle, nous sommes venus pour poursuivreprolonger notre travail. Nous avons commencé par tester les différents composants et montages. Pour cela, nous avons d’d'abord rédigé le code des LED, qui a bien fonctionné. Ensuite, nous avons testé le capteur, qui a également fonctionné. 
Puis, nous avons testé l’l'écran LCD alors toutestous les branchements étaient corrects. Nous avons toutefoiscependant trouvé une erreur dans le montage des boutons ; nous l’l'avons corrigée et le problème a été réglé, les boutons fonctionnent désormais correctement.

Ce qu’qu'il reste maintenant à tester est le bloc chauffant, car nous avons besoin d’d'une batterie de 12 V. Nous l’l'avons essayé avec un générateur : cela a fonctionné, mais la tension n’n'est pas stable. Le code associé n’n'a pas encore été testé.

26/01/2026:2026 :

Aujourd’Aujourd'hui, nous sommes venus au laboratoire pour avancer sur le projet et, plus particulièrement, pour tester le bloc chauffant. Cependant, nous avons constaté un dysfonctionnement : celui‑ci chauffe en continu, sans régulation, ce qui entraîne un échauffement important du MOSFET. Nous avons essayé à plusieurs reprises de vérifier notre montage et de reprendre les réglages, mais malgré nos efforts le problème persiste. Face à cette situation et ne souhaitant pas endommager le matériel, nous avons sollicité l’l'aide de notre tuteur afin qu’qu'il nous apporte des explications plus précises et nous accompagneaccompagnons dans la recherche de la cause de cette anomalie. Nous espérons, avec son soutien, identifier rapidement l’l'origine du défaut et pouvoir poursuivre les essais dans de bonnes conditions.

28/01/2026 : 

Nous sommes venus pour continuer le travail, mais malheureusement tout le montage ne fonctionne plus. Après vérification, nous avons constaté que l'ensemble du montage est endommagé (grillé) à cause d'une erreur de notre part : nous avons appliqué simultanément une tension de 12 V provenant du générateur et une tension de 12 V provenant de la batterie.

29/01/2026 : 

Actuellement, nous avons commencé par utiliser un autre Arduino, mais le même problème persistait. Nous avons donc décidé de refaire entièrement le montage, y compris la connexion.

Par la suite, nous avons testé les composants un par un : d'abord les LED, ensuite l'écran, puis les boutons avec les LED. Tous ces éléments fonctionnent correctement. Il ne nous reste plus que le bloc chauffant à réguler. Nous avons effectué quelques essais, mais nous n'arrivons pas au stabilisateur ni à combiner tous les composants pour les faire fonctionner avec un seul programme.

30/01/2026 : 

Comme prévu la veille, nous sommes revenus afin de compléter le code. Nous avons utilisé un correcteur PID et testé plusieurs valeurs des paramètres. Cependant, le bloc chauffant continue de chauffer sans régulation efficace : la température dépasse la consigne et continue d'augmenter sans se stabiliser. Nous poursuivrons les tests et les ajustements lors de la prochaine séance.

02/02/2026 :

Aujourd'hui, nous avons testé un code regroupant l'ensemble des composants avec un seul bouton correspondant à une seule consigne. Le système fonctionne correctement dans l'ensemble, à l'exception du bloc chauffant qui continue de chauffer sans s'arrêter, même après l'atteinte de la consigne, malgré l'utilisation d'un régulateur PID. Afin d'améliorer la régulation et d'obtenir des paramètres plus adaptés, nous allons reprendre le réglage du PID en utilisant la méthode de Broïda pour déterminer les valeurs appropriées de Kp ​, Ki ​et Kd ​. Cet objectif n’a pas été atteint en raison d’un dépassement de la consigne (overshoot) qui a endommagé notre matériel. Pour cette raison, nous avons tenté d’ajuster les paramètres Kp​, Ki​ et Kd​ de manière empirique, sans recourir à des méthodes de réglage spécifiques.

On a également essayé avec les trois boutons. On a enfin réussi à alterner entre eux : les LED s'allument pour chaque consigne indiquée (± 0,5 °C). Le bloc chauffe progressivement après avoir choisi un Kp égal à 1.

05/02/2026 : 

Aujourd'hui, c'est le dernier jour de notre travail. Nous sommes venus afin de bien organiser le matériel et d'effectuer les derniers essais. Pour cela, un code QR menant à la page wiki de notre projet a été imprimé puis scanné. Il est placé sur la planche où se trouvent les composants. Nous l'avons donc collé et préparé de manière à être prêt pour la présentation de demain.

Alors, notre souci est que la température du bloc chauffant monte progressivement, même si nous avons essayé plusieurs valeurs de Kp, Ki et Kd. Malgré cela, nous n'arrivons pas à maîtriser ce dépassement.

Figure 5 : Essaie du jour.

05/02/2026 : 

Aujourd’hui, nous avons présenté notre projet et le code final utilisé. Ce programme permet de réaliser une régulation de température d’un bloc chauffant à l’aide d’une carte Arduino. La température est mesurée en temps réel par un capteur DS18B20, tandis que la puissance du chauffage est ajustée automatiquement à l’aide d’un régulateur PID. L’utilisateur peut sélectionner différentes consignes de température à l’aide de boutons, et l’état du système est affiché à la fois sur un écran LCD et par des LEDs. Une consigne de sécurité a également été définie à 65 °C ; au-delà de cette température, le chauffage se coupe automatiquement. 

Les bibliothèques utilisées sont :

• PIDController.h
  Cette bibliothèque permet d’implémenter un régulateur PID. Elle calcule automatiquement la commande du chauffage à partir de l’erreur entre la température mesurée et la consigne, afin d’assurer une régulation stable et précise.

• OneWire.h
  Cette bibliothèque permet la communication sur le bus OneWire, utilisé par le capteur de température DS18B20. Elle gère l’échange de données entre la carte Arduino et le capteur à l’aide d’une seule broche.

• DallasTemperature.h
  Cette bibliothèque simplifie l’utilisation des capteurs de température DS18B20. Elle permet de lire facilement la température en degrés Celsius et de gérer la résolution du capteur.

• rgb_lcd.h
  Cette bibliothèque permet de piloter un écran LCD 16×2 avec interface I2C et rétroéclairage RGB. Elle est utilisée pour afficher la température, la consigne sélectionnée et l’état du système.

Le code est le suivant: