automatisation de la climatisation

AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Introduction Générale
Du fait de nombreuses contraintes climatique, l’environnement dans lequel nous nous
trouvons nous oblige de plus en plus à avoir recourt à l’usage de l’air conditionné dans le souci de
satisfaire le confort humain dans nos entreprises, domiciles, lieux de service, aire de repos… . Un
fonctionnement continu des appareils ayant pour rôle de produire cet air conditionné notamment
les climatiseurs, a pour conséquence directe une forte consommation en énergie électrique ; chose
qui les rend inaccessible pour certaines classes sociales.
Ainsi, notre projet présente l’un des moyens permettant d’optimiser l’utilisation d’un
climatiseur tout en garantissant le confort de l’utilisateur en lui intégrant un système
d’automatisation à base d’un microcontrôleur.
De ce fait, la mise en œuvre de notre projet comportera quatre principaux chapitres dont le
premier consistera à présenter l’entreprise où a été effectué le projet ; le second portera sur la
présentation du cahier de charges, des différents modules du système et leur fonctionnement ; le
troisième sur la mise en œuvre et la simulation du projet ; et le quatrième chapitre sera axé sur
l’exploitation et l’interprétation des résultats.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
1
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Premier chapitre : Présentation de l’entreprise
Dans cette partie la tâche qui nous incombe est de présenter l’environnement interne et
externe de l’institut tout en présentant le déroulement du stage effectué dans cette structure.
A.
Environnement Interne D’ISA-EMT
1.
Localisation
L’institut ISA-EMT détient à présent deux campus. Un campus principal situé à MAKEPE
au lieu-dit « toiture verte » et un campus annexe situé à AKWA en face de la boulangerie ZEPOL.
2.
Historiques et activités
a)
Historique
ISA-EMT est un institut privé d’Enseignement Supérieur qui commence avec un premier
campus situé à MAKEPE avec pour arrêté ministériel n° 11/0030/MINESUP du 12 ANVIER
2011. C’est en 2017 que le nouveau campus annexe est créé à AKWA. Ces deux campus sont
L’œuvre de Gabriel KUIATSE.
b)
Activités
L’ université de l’ entreprenariat ISA-EMT qui est une institution détenant à présent deux
campus , forme dans le premier campus les étudiants en deux ans et plus dans les cycles
BTS,HND , Ingénierie Pétrolière , Licence et Master Professionnel en cours du cours et du soir
avec comme souci majeur la professionnalisation et l’ employabilité pendant et après la formation
dans les filières et spécialisations citées plus haut .
3.
Structure organisationnelle
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
2
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Il sera question pour nous dans cette partie de notre devoir de présenter succinctement
l’administration d’ISA-EMT.
a)
PROMOTEUR
Les deux campus sont placés sous son autorité dont il est chargé de la coordination de
l’ensemble des services :
 Adopte le budget de fonctionnement proposé par le conseil d’administration
 Assure la coopération nationale et internationale
 Recherche les fonds et ou les partenaires financiers tout en assurant la stabilité financière
de l’institut.
 Il décide de la rémunération du personnel et des enseignants
 Il nomme aux différents postes de responsabilité
b)
LE DIRECTEUR ACADEMIQUE
Placé sous l’ autorité du promoteur, il est chargé de la direction administrative ,
pédagogique ,et du contrôle de l’ établissement dans le respect des résolutions et prescriptions du
conseil de l’établissement à ce titre :
 Il est le chef de l’établissement ;
 Il assure la police générale ;
 Il convoque et préside l’assemblée générale (au moins 02 sessions par an) ;
 Il propose le budget de fonctionnement ;
 Il représente le corps enseignant de l’institut en toutes circonstances ;
 Il est responsable des relations extérieures de l’institut ;
 Il tient les réunions ordinaires de coordination chaque semaine ;
 Il procède au recrutement des enseignants en collaboration avec les chefs de département ;
 Il sert d’interface entre le promoteur et les autres employés de l’institut ;
 Il assure la coordination et la gestion des ressources humaines ;
c)
LES CHEFS DE DEPARTEMENT
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
3
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Placés sous l’autorité du Directeur des Affaires Académiques, ils coordonnent les
activités au sein de leurs départements respectifs. Ils sont chargés de :
 L’animation pédagogique ;
 Contrôler la qualité des enseignements dispensés ;
 La circulation de l’information au sein du département sur les activités pédagogiques
attendues ;
 L’organisation des journées pédagogiques ;
 La coordination et le suivi des fiches de progression ;
 La proposition du recrutement des enseignants de leurs départements ;
 La programmation de tous les cours par niveau ;
 Assister l’administration dans l’organisation des examens, la publication des notes et la
participation au jury de délibération.
d)
LE SERVICE DE SCOLARITE
Ce service est chargé de :
 Programmer les enseignements par semestres et par filières ;
 Communiquer aux enseignants concernés toutes modifications survenues dans leurs
emplois du temps pour leur éviter des déplacements inutiles ;
 Saisir et diffuser les emplois du temps ;
 Veiller au respect scrupuleux des emplois de temps et signaler toutes irrégularités ;
 Recenser les disponibilités des enseignants.
e)
LA CELLULE DE COMMUNICATION ET MARKETING
Placé sous la responsabilité du directeur, ce service est spécialement chargé de :
 Organiser pendant toute l’année des actions de prospection à travers le pays ;
 Organiser la veille concurrentielle ;
 Proposer toutes actions susceptibles d’améliorer les effectifs et la confiance publique
ciblée ;
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
4
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
f)
ASSISTANTE DE DIRECTION ET SECRETARIAT
Placé sous la correspondance du Promoteur et du Directeur, elle est chargée de :
 L’accueil et l’orientation des visiteurs du Promoteur et du Directeur ;
 La saisie des documents administratifs et ou pédagogiques ;
 La fluidité et la célébrité des réceptions.
g)
COORDINATION DES OPERATIONS
Collaboration directe du Directeur des Affaires Académiques, ses missions essentielles
concernant l’organisation, la gestion de l’information à caractères économiques au sein de
l’institut auxquelles peuvent s’ajouter d’autres activités plus spécifiques
Elle est chargée entre autres de :
 La saisie des listes d’étudiants sous les coordinations du chef de la scolarité ;
 L’élaboration et l’actualisation de l’annuaire des étudiants ;
 L’élaboration du DAAC dans le cadre de multiples rencontres administratives et
pédagogiques ;
 La rédaction des procès-verbaux des rencontres de la DAAC ;
 La réception, la saisie, l’expédition des courriers de la DAAC ;
 La divulgation de toutes les informations à caractère.
h)
LE CHARGE DE LA MAINTENANCE
Placé sous la responsabilité du Directeur de l’institut, il a pour responsabilité de :
 Réparer en cas de panne de premier niveau ou de faire un diagnostic ;
 Anticiper sur les pannes des appareils et mettre en place un dispositif de prévention ;
 Assurer l’installation du nouveau matériel ;
 Installer les logiciels utiles ou sollicités par les différents Chefs de Départements ;
 Passer les commandes de matériels et contrôler les stocks.
i)
LA CELLULE INFORMATIQUE
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
5
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
 Mise en place et maintenance du réseau interne ;
 Maintenance des équipements informatiques (ordinateurs et autres) ;
 Conception de logiciels à utilisation interne ;
 Conception et maintenance du site web (administration du site également).
j)
LE CHARGE DES ACHATS
Se charge des approvisionnements.
k)
LA COMPTABILITE
 Calcule et paye les enseignants et le personnel ;
 Encaisse et suit le règlement et la scolarité des étudiants ;
 Paye les factures des fournisseurs ;
 S’assure du respect des quotas horaires.
l)
LE SURVEILLANT GENERAL
 Il gère les heures d’absence des étudiants ;
 Délivre les billets de sortie aux étudiants ;
 S’assure du respect du règlement intérieur dans le campus ;
 Est en collaboration avec le chef de sécurité.
Voilà grosso modo la structure organisationnelle d’ISA-EMT présentée ci-dessus nous ne
saurions la présenter toutefois sans parler de l’infrastructure de l’institut.
m)
INFRASTRUCTURE
L’institut ISA-EMT construit sur environ 500 mètres carrés est constitué de deux bâtiments,
d’un hall, d’une guérite d’un service marketing, service de comptabilité, service de scolarité, d’une
cantine de plusieurs salles de classe, pouvant contenir entre 20 à 60 étudiants et des amphis
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
6
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
pouvant contenir 100 à 300 étudiants et d’une salle d’évènements. Il détient environ 160
enseignants pour toutes les filières confondues.
B.
ENVIRONNEMENT EXTERNE D’ISA-EMT
C’est l’ensemble des facteurs de l’entreprise ayant une influence sur elle. De ce fait, nous
allons nous appesantir sur les partenaires, les concurrents de l’institut ISA-EMT
1.
LES PARTENAIRES
Ce sont des personnes ou entreprises avec qui on est associé dans une action quelconque.
Ainsi, pour mener à bien ses activités, l’institut supérieur ISA-EMT a besoin de collaborer dans
une certaine mesure avec les acteurs qui font favoriser son émergence. On peut donc citer :
 Le ministère de l’Enseignement Supérieur qui se charge de la gestion des universités
Publiques, Privées d’ Enseignement Supérieur
 La tutelle académique qui est l’université de Douala, veille à la réglementation en vigueur
de l’institut Supérieur ISA-EMT
 Les étudiants dont l’objectif principal est la recherche et l’acquisition des connaissances
académiques et professionnelles
 Les enseignants qui sont chargés de la bonne formation des étudiants
 Les parents dont le rôle est de veiller au suivi des étudiants
 Les fournisseurs qui fonctionnent avec le chargé des achats assurent la livraison du
matériel didactique
2.
LES CONCURRENTS
Nous entendons par concurrents l’ensemble des institutions universitaires qui exercent dans
le même secteur d’activés que l’Institut Supérieur ISA-EMT.
Dans cet environnement concurrentiel des structures qui offrent les mêmes services peuvent
être subdivisées en deux catégories
a)
CONCURRENTS DIRECTS
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
7
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
 ISTTI (Institut Supérieur des Technologies du Tertiaire et Industriel) ;
 ISTAMA (Institut Supérieur des Technologies Avancées et de Management) ;
 L’IUC (Institut Universitaire de le Cote) ;
 L’IME (Institut de Management et d’Entreprenariat) ;
 ISICOM (Institut Supérieur de l’Information et de la Communication).
b)
CONCURRENTS LOINTAINS
 ISMA (Institut Universitaire de Management) ;
 IUG (Institut Universitaire du Golfe de Guinée (ESG, ISA, ISMA).
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
8
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Deuxième chapitre : Présentation du cahier de charges,
des différents modules du système et
de leur fonctionnement
A.
Cahier de charge
Il s’agit de concevoir un système automatique (à base d’un microcontrôleur) qui associé au
climatiseur installer dans une pièce permettra de le démarrer, stabiliser sa température, et l’arrêter
suivant des consignes bien précises.
Le climatiseur ne démarre automatiquement que lorsque la présence d’un individu est
détectée (à l’aide d’un capteur de présence) et que la température interne de la pièce (relevée à
partir d’un capteur de température) est supérieure à la température de confort (24 degré Celsius),
et stabilise la température à 24 degré Celsius.
Si l’absence d’individu initialement présent dans la pièce est détectée au bout d’un certain
temps (5min), le climatiseur s’arrête automatiquement.
Toutefois, le mode manuel reste conservé.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
9
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
B.
Composition du système
Pour réaliser un tel projet, bon nombres d’éléments doivent être mis en cohésion de façon
structurée et organisée suivant les paramètres préétablis dans le cahier de charges. Il s’agit entre
autre :
 d’une alimentation ;
 d’un climatiseur produisant l’air conditionné ;
 d’un microcontrôleur PIC 16F877 en charge du traitement et de la transcription des
informations ;
 d’un capteur de présence et d’un capteur de température pour relever respectivement
la présence d’un individu et la température interne dans la pièce ;
 d’une interface qui liera le microcontrôleur et le climatiseur.
De ce fait, il en découle un schéma synoptique qui présente la mise en communs des
différents composants de ce système et explicite clairement les relations entre ces derniers du
point de vue du fonctionnement individuel de chaque module.
Bloc Alimentation
Capteur de
présence
Microcontrôleur
Interface
Climatiseur
Capteur de
température
Fig. B.1 : Schéma synoptique
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
10
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
C.
Fonctionnement des différents modules du système
1) Le microcontrôleur PIC 16F877
Les PICs sont des microcontrôleurs à architecture RISC (Reduce Instructions Construction
Set), ou encore composant à jeu d’instructions réduit. L'avantage est que plus on réduit le nombre
d’instructions, plus leur décodage sera rapide ce qui augmente la vitesse de fonctionnement du
microcontrôleur. La famille des PICs est subdivisée en 3 grandes familles : La famille Base-Line,
qui utilise des mots d’instructions de 12 bits, la famille Mid-Range, qui utilise des mots de 14 bits
(et dont font partie le 16F877), et la famille High- End, qui utilise des mots de 16 bits. Les PICs
sont des composants STATIQUES, Ils peuvent fonctionner avec des fréquences d’horloge allant
du continu jusqu’à une fréquence max spécifique à chaque circuit. Nous nous limiterons à la
famille Mid-Range et particulièrement au PIC 16F877 car ce dernier étant le mieux adapté pour ce
projet vu qu’il intègre des CAN et CNA.
PIC FLASH
16F877
8K
RAM
EEPROM
I/O
A/D
368
256
33
8
Port Série
Port //
PSP
USART/MSSP
Tableau C.1 : caractéristiques de la famille 16F877
Les éléments essentiels du PIC 16F877 sont :

Une mémoire programme de type EEPROM flash de 8K mots de 14 bits,

Une RAM donnée de 368 octets,

Une mémoire EEPROM de 256 octets ;

Trois ports d'entrée sortie, A (6 bits), B (8 bits), C (8 bits) ;

Convertisseur Analogiques numériques 10 bits à 8 canaux pour le 16F877 ;

USART, Port série universel, mode asynchrone (RS232) et mode synchrone ;

SSP, Port série synchrone supportant I2C ;

Trois TIMERS avec leurs Prescalers, TMR0, TMR1, TMR2 ;
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
11
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION

Deux modules de comparaison et Capture CCP1 et CCP2 ;

Un chien de garde ;

13 sources d'interruption ;

Générateur d'horloge, à quartz (jusqu’ à 20 MHz) ou à Oscillateur RC ;

Fonctionnement en mode sleep pour réduction de la consommation ;

Programmation par mode ICSP (In Circuit Serial Programming) 12V ou 5V ;

Possibilité aux applications utilisateur d’accéder à la mémoire programme ;

Tension de fonctionnement de 2 à 5V ;

Jeux de 35 instructions.
Fig. C.1.1 : Les éléments constitutifs du PIC 16F877
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
12
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
BROCHAGE : 16F877 (40 broches)
Fig. C.1.2 : Brochage du PIC 16F877
a)
L'Horloge
L'horloge peut être soit interne soit externe. L'horloge interne est constituée d'un oscillateur
à quartz ou d'un oscillateur RC.
Avec l'oscillateur à Quartz, on peut avoir des fréquences allant jusqu'à 20 MHz selon le type
de μC. Le filtre passe bas (Rs, C1, C2) limite les harmoniques dus à l’écrêtage et réduit l’amplitude
de l’oscillation, il n'est pas obligatoire.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
13
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Fig. C.1.a.1: Oscillateur à quartz du PIC 16F87x
Avec un oscillateur RC, la fréquence de l'oscillation est fixée par Vdd, Rext et Cext. Elle peut
varier légèrement d'un circuit à l'autre.
Fig. C.1.a.2 : Oscillateur RC du PIC 16F87x
Dans certains cas, une horloge externe au microcontrôleur peut être utilisée pour synchroniser
le PIC sur un processus particulier.
Fig. C.1.a.3 : horloge externe du PIC 16F87x
Quel que soit l'oscillateur utilisé, l'horloge système dite aussi horloge instruction est obtenue
en divisant la fréquence par 4.
Avec un quartz de 4 MHz, on obtient une horloge instruction de 1 MHz, soit le temps pour
exécuter une instruction de 1μs.
b)
Organisation de la mémoire RAM
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
14
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
L’espace mémoire RAM adressable est de 512 positions de 1 octet chacune :

96 positions sont réservées au SFR (Special Function Registers) qui sont les registres de
configuration du PIC.

Les 416 positions restantes constituent les registres GPR (General Propose Registers)
ou RAM utilisateur. Sur le 16F877, 3 blocs de 16 octets chacun ne sont pas implantés physiquement
d’où une capacité de RAM utilisateur de 368 GPR.
Pour pouvoir adresser les 512 positions accessibles, il faut 9 bits d’adresse. Pour avoir ces 9
bits, le PIC complète les 7 bits venant de l’instruction par deux bits situés dans le registre de
configuration STATUS. Ces bits sont appelés RP0 et RP1 et doivent être positionnés correctement
avant toute instruction qui accède à la RAM par l’adressage direct
La RAM apparaît alors organisée en 4 banks de 128 octets chacun. L'adresse instruction
permet d'adresser à l'intérieur d'un bank alors que les bits RP0 et RP1 du registre STATUS
permettent de choisir un bank.
La Figure I-5 montre l’organisation de la RAM avec les zones allouées au SFR et aux GPR.
Les zones hachurées ne sont pas implantées physiquement. Si on essaye d’y accéder, on est aiguillé
automatiquement vers la zone [70h, 7Fh] appelée zone commune.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
15
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Fig. C.1.b.1 : organisation de la RAM du 16F877
Tableau C.1.b.1 : Registres de configuration avec leurs adresses
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
16
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Tableau C.1.b.2 : détail des registres SFR et leurs états au démarrage
c)
Le module de conversion A/N
Ce module est constitué d'un convertisseur Analogique Numérique 10 bits dont l'entrée
analogique peut être connectée sur l'une des 8 entrées analogiques externes.
Les entrées analogiques doivent être configurées en entrée à l'aide des registres TRISA et/ou
TRISE. L’échantillonneur bloqueur est intégré, il est constitué d’un interrupteur d’échantillonnage
et d’une capacité de blocage de 120 pF.
Les tensions de références permettant de fixer la dynamique du convertisseur. Elles peuvent
être choisies parmi Vdd, Vss, Vref+ ou Vref-
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
17
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Fig. C.1.c.1: module CAN du pic 16F877
Le control du module se fait par les deux registres ADCON0 et ADCON1.
d)
Les ports E / S
 Le port d' E/S PORTA
Le port A désigné par PORTA est un port de 6 bits (RA0 à RA5). RA6 et RA7 ne sont pas
accessibles.
La configuration de direction se fait à l'aide du registre TRISA : Bit i de TRISA = 0
bit
i de PORTA configuré en sortie
Bit i de TRISA = 1
bit i de PORTA configuré en entré
 Le port d' E/S PORTB
Il comporte 8 bits. Le registre de direction correspondant est TRISB. Si on écrit un "1"
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
18
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
dans le registre TRISB, le driver de sortie correspondant passe en haute impédance. Si on écrit un
"0", le contenu du Latch de sortie correspondant est recopié sur la broche de sortie.
 Le port d' E/S PORTC
Il s'agit d'un PORT 8 bits bidirectionnel.

Il est partagé avec le module de transmission synchrone I2C et l'USART ;

La configuration de direction se fait à l'aide du registre TRISC, positionner un bit de
TRISC à 1 configure la broche correspondante de PORTC en entré et inversement. Au départ toutes
les broches sont configurées en entrée.
 Le port d' E/S PORTD

Le port D désigné par PORTD est un port bidirectionnel de 8 bits (RD0 à RD7). Toutes
les broches sont compatibles TTL et ont la fonction trigger de Schmitt en entrée ;
 Chaque broche et configurable en entrée ou en sortie à l’aide du registre TRISD. Pour
configurer une broche en entrée, on positionne le bit correspondant dans TRISD à 1 et inversement ;

PORTD peut être utilisé dans un mode particulier appelé parallel slave port, pour cela il
faut placer le bit PSPMODE (bit 4) de TRISE à 1. Dans ce cas les 3 bits de PORTE deviennent les
entrées de control de ce port (RE, WE et CS).
Le port d' E/S PORTE
 PORTE contient seulement 3 bits RE0, RE1 et RE2. Les 3 sont configurables en entrée ou
en sortie à l’aide des bits 0, 1 ou 2 du registre TRISE ;

Les 3 bits de PORTE peuvent être utilisés soit comme E/S numérique soit comme
entrées analogiques du CAN. La configuration se fait à l’aide du registre ADCON1 ;

Si le bit PSPMODE de TRISE est placé à 1, Les trois bits de PORTE deviennent les
entrées de control du PORTD qui (dans ce cas) fonctionne en mode parallel Slave mode ;

A la mise sous tension (RESET), les 3 broches de PORTE sont configurées comme
entrées analogiques.
e)
Les interruptions
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
19
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Une interruption provoque l’arrêt du programme principal pour aller exécuter une procédure
d'interruption. A la fin de cette procédure, le microcontrôleur reprend le programme principal à
l’endroit où il l’a laissé. A chaque interruption sont associés deux bits, un bit de validation et un
drapeau. Le premier permet d'autoriser ou non l'interruption, le second permet au programmeur de
savoir de quelle interruption il s'agit. Sur le 16F877, les interruptions sont classées en deux
catégories, les interruptions primaires et les interruptions périphériques et sont générées par les
registres :
f)
Les Timers
Ici il s’agit plus particulièrement de :
-
Le Timer TMR0 ;
-
Le Time TMR1 ;
-
MODULE TIMER 2 ;
-
MODULE CCP : CAPTURE COMPARE et PWM.
L'USART
L'USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) est l'un des deux
modules de communication série dont dispose le PIC 16F876/877. L'USART peut être configuré
comme système de communication asynchrone full duplex ou comme système synchrone half
duplex (non étudié). La communication se fait sur les deux broches RC6/TX et RC7/RX qui doivent
être configurés toutes les deux en ENTREE par TRISC.
2)
Les capteurs
a)
Le capteur de température LM35
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
20
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Le capteur de température LM35 est un capteur analogique de température fabriqué par Texas
Instruments. Il est extrêmement populaire en électronique, car précis, peu couteux, très simple
d'utilisation et d'une fiabilité à toute épreuve.
Le capteur de température LM35 est capable de mesurer des températures allant de -55°C à
+150°C dans sa version la plus précise et avec le montage adéquat, de quoi mesurer n'importe quelle
température.
La sortie analogique du capteur est proportionnelle à la température. Il suffit de mesurer la
tension en sortie du capteur pour en déduire la température. Chaque degré Celsius correspond à une
tension de +10mV.
Une des grandes forces du capteur LM35, qui fait sa popularité, c'est sa pré-calibration en
sortie d'usine. Tous les capteurs LM35 sont calibrés en degré Celsius lors de la fabrication. Cela
signifie que nous n’avons absolument rien à faire pour le calibrer
Fig. C.2.a.1 : Courbes de précision des différentes versions de LM35
La précision garantie par le fabricant est de +/-1°C à 25°C et +/-1.5°C à -55°C ou +150°C
pour la version la moins précise, ce qui est largement suffisant pour la plupart des applications. La
version plus précise du LM35 (nommée "LM35A") a une précision garantie de +/-0.5°C à 25°C et
+/-1°C à -55°C ou +150°C.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
21
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Une autre des grandes forces du capteur LM35, c'est sa linéarité exemplaire : moins de 1°C
d'erreur sur la plage complète de -55°C à +150°C. Comme chaque degré Celsius correspond à 10mV
(soit 0.01 volt) et que la sortie du capteur est (quasi) parfaitement linéaire, la conversion devient
plus facile.
De plus, le capteur LM35 fonctionne avec n'importe quelle tension d'alimentation comprise
entre 4 volts et 30 volts, ce qui permet de l'utiliser n'importe quel montage numérique ou analogique.
Fig. C.2.a.2 : Aspect physique du lm35
b)
Le capteur de présence
Les capteurs ou détecteurs de présence, associés ou pas à des boutons poussoirs, permettent
d’aider les gestionnaires de bâtiments dans leur quête à l’économie d’énergie. Un détecteur de
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
22
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
mouvements se différencie d'un détecteur de présence par sa grande sensibilité. Ces dernières
années, leur domaine d’applications s’est considérablement étendu. En effet, outre la commande
de l’éclairage intérieur et extérieur, ils sont actuellement utilisés pour la commande
d'automatismes tels que :

la gestion de la ventilation, dans les locaux à occupation intermittente comme les salles de
conférence par exemple ;

la régulation des installations de chauffage et de climatisation ;

le déclenchement de l'alarme, puisque ce même principe est utilisé pour la détection
d'intrusion ;

le déclenchement de la chasse des toilettes, pour utiliser l’eau de ville à bon escient.
Les économies engendrées par le placement de détecteurs de présence se situent, selon
certaines sources, entre 35 et 45 %. A noter, toutefois, qu'un détecteur a sa consommation propre.
S’il est de bonne qualité, cette consommation est réduite (< 1W).
Différentes technologies existent sur le marché. Mais la technologie à infrarouge (IR) est la
plus répandue et est celle la plus adéquate dans la mise œuvre de notre projet.
3)
Le bloc alimentation
Il est constitué de sous module dont :
 l’alimentation « ENEO » ou alimentation de service (220/380V) sous laquelle
fonctionne le climatiseur ;
 l’alimentation stabilisée produisant 5V à la sortie chargée de faire fonctionner le
microcontrôleur et donné l’impulsion nécessaire pour faire basculer le contact du relais.
Point sur l’alimentation stabilisée
Une alimentation stabilisée est un dispositif électronique, utilisant une régulation,
permettant le réglage de la tension et du courant nécessaires au fonctionnement d'un appareil
électrique ou électronique. Il est généralement conçu pour fonctionner en générateur idéal de
tension et de courant. Dans le cas de notre projet la tension de sortie nécessaire à l’utilisation est
de 5V. Cette alimentation s’obtient à partir du traitement de l’alimentation de service disponible
avec des composants tels qu’un transformateur abaisseur, un pont de diode de redressement, deux
condensateurs, et un régulateur de tension selon les étapes suivantes :
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
23
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Au niveau du transformateur
La tension du secteur est abaissée et le transformateur fournit sur son secondaire une tension
alternative inférieure à celle de la tension de secteur. Le rapport de transformation est tel que la
Uf
tension de sorti doit inférieure à la tension d’entrée soit Uf < Ui implique m = Ui < 1 (m : rapport
de transformation, Uf : tension de sortie, Ui : tension d’entrée)
U2
Um
T
T/2
t
-Um
Fig. C.3.1 : Allure de la tension au secondaire du transformateur
Au niveau du pont redresseur
La tension abaissée est ensuite redressée par le pont de diodes de redressement qui produit à
sa sortie une tension non plus alternative mais redressée ce qui modifie au passage la forme du
signal de sortie au secondaire du transformateur
U2
U
Fig. C.3.2 : Allure de la tension à la sortie du pont
redresseur
2
Um
T/2
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
T
t
24
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Au niveau du filtrage
Cette partie est constituée de 2 condensateurs dont un de déparasitage et un de filtrage. Ils
permettent de filtrer la tension redressée donnant l’allure ci-dessous.
U2
Umax
Umin
T/2
T
t
Fig. C.3.3 : Allure de la tension filtrée
Au niveau du régulateur de tension
Le régulateur est un élément qui permet de stabiliser une tension ou une résistance à une
valeur fixe. Ainsi, le régulateur prélève la tension filtrée par et la stabilise à 5V.
U2
Um
T
t t
/2
Fig. C.3.4 : Allure de la tension stabilisée
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
25
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
7805
VO
3
GND
VI
2
BR1
230/30V
C2
C1
1000uF
10nF
R1
100
D1
ENEO
LED-YELLOW
BRIDGE
TRAN-2P2S
Alimentation Eneo
1
TR1
Alimentation microcontrôleur
U1
Fig. C.3.5 : Schéma du bloc d’alimentation
4)
Le climatiseur de local
Un climatiseur de local est une machine frigorifique prévue pour extraire la chaleur des locaux et
la rejeter à l'extérieur.
Fig. C.4.1 : Vu de l’extérieur d’un climatiseur de local
Le fonctionnement d'un climatiseur est basé sur le changement de phase d'un fluide frigorigène :


dans l'évaporateur, le fluide capte la chaleur dans l'air du local et s'évapore;
dans le condenseur, le fluide redevient liquide car il est refroidi par l'air extérieur.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
26
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Fig. C.4.2 : Vu de l’intérieur d’un climatiseur de local
Le compresseur a pour rôle de comprimer le gaz, opération accompagnée d'une forte élévation de
température qui permettra au fluide frigorifique de céder sa chaleur à l'air extérieur.
Le détenteur relâche la pression, opération accompagnée d'une forte diminution de température
nécessaire à l'échange de chaleur avec l'air ambiant.
On en distingue plusieurs types à savoir :

Le climatiseur mobile
C'est un appareil à faible puissance frigorifique (max 2,5 kW), principalement destiné à un usage
local. Il impose de laisser un ouvrant entrouvert, ce qui diminue l'étanchéité du local à l'air et aux
bruits extérieurs.
Ce système est de moins en moins utilisé. Son emploi se limite souvent aux situations
provisoires.
Fig. C.4.3 : climatiseur mobile mono bloc

Le "Window Unit" ou climatiseur de fenêtre
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
27
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Le climatiseur de "fenêtre" ("window"), est un climatiseur monobloc installé dans un percement
effectué dans une paroi extérieure (mur ou baie).
Fig. C.4.4 : climatiseur de fenêtre
Généralement, un seul moteur entraîne simultanément le compresseur et les deux ventilateurs. Si
bien que tous les bruits de fonctionnement sont fournis en prime ; chose gênante pour l’utilisateur.

Le "split system"(utilisé dans le cadre de notre projet)
"Split System" signifie "climatiseur à éléments séparés", à savoir que l'unité de condensation est
séparée de l'unité d'évaporation.
Avec un split, l'évaporateur est souvent situé dans le local à traiter, tandis que condenseur et
compresseur sont situés à l'extérieur (en terrasse, au sol,...), ce qui permet de diminuer le bruit !
Fig. C.4.5 : Variantes d’installation du climatiseur à éléments séparés
Dans chacun des cas, les unités sont reliées par liaison frigorifique (fluide frigorigène) et câble
électrique, dont les longueurs peuvent être adaptées au cas traité, ce qui autorise une grande souplesse
d'installation.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
28
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Fig. C.4.6 : Bloc du climatiseur à éléments séparés
a) Détails technologiques

L'unité d'évaporation
Un ventilateur centrifuge fait circuler l'air intérieur au travers d'un filtre, puis de l'évaporateur,
avant de le rejeter au travers de grilles de diffusion dont l'inclinaison est réglable.
Divers emplacements sont possibles pour l'insertion de l'évaporateur :
Fig. C.4.a.1 : Emplacements d’insertion de l’évaporateur

L'unité de condensation
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
29
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Le fluide frigorigène (à l'état vapeur) est comprimé par le moto-compresseur hermétique, puis
refroidit dans le condenseur, avant d'être détendu et de repartir vers le local.
Fig. C.4.a.2 : Bloc de condensation

Les liaisons frigorifiques et électriques
Pour simplifier la tâche sur chantier (et rendre l'installation accessible à des non-frigoristes), les
conduites de raccordement en cuivre sont pré-chargées en fluide frigorigène et équipées de raccords
rapides. Lors du montage, les opercules sont automatiquement perforés.
Leur longueur ne dépasse pas 10 à 15 m généralement pour limiter les pertes de charge. . La
tuyauterie ramenant le fluide détendu vers l'évaporateur sera soigneusement isolée à cause
l'échauffement du fluide dans le conduit. C'est autant de puissance frigorifique perdue pour
l'évaporateur. Et même si elle reste suffisante, c'est une perte qui diminue le rendement de la machine :
son coefficient de performance.

Le retour d'huile
L'huile est naturellement entraînée par le fluide frigorigène liquide vers l'évaporateur. Par contre,
il est nécessaire d'organiser volontairement le retour de l'huile vers le compresseur lorsque le fluide est
à l'état vapeur :
Soit le compresseur est situé plus bas que l'évaporateur, et la gravité fera le travail sur base
d'une pente descendante de 1 cm par mètre.

Soit le compresseur est situé plus haut que l'évaporateur, et un siphon devra être prévu; on
provoque alors volontairement un bouchon d'huile afin que la vapeur, en forçant le passage, entraîne
l'huile avec elle. Comme ce système ne fonctionne que sur quelques mètres, un tel siphon devra être
prévu au minimum tous les 5 mètres de dénivellation.

À défaut, c'est la lubrification du compresseur qui risque d'être insuffisante, et sa longévité aussi.
b)
Régulation du climatiseur

La régulation de la température ambiante
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
30
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
La température ambiante du local conditionné est régulée au moyen d'un thermostat d'ambiance
agissant sur le fonctionnement du compresseur. Le ventilateur de soufflage fonctionne en même
temps que le compresseur, ou fonctionne en continu. Ce deuxième mode de fonctionnement est plus
favorable au confort car il entretient un brassage continu de l'air et prévient toute stagnation
inconfortable d'air chaud ou froid.
Fig. C.4.b.1 : Commande de régulation
Au simple contrôle de la température ambiante doivent s’ajouter des fonctions de programmation
de l’occupation, avec arrêt et reprise (éventuellement anticipées) de manière intelligente.

La régulation du compresseur
Un climatiseur, dimensionné pour vaincre les apports thermiques maximum (solaires, par
exemple), fonctionne très souvent à charge partielle. Le contrôle traditionnel par mode
MARCHE/ARRET du climatiseur entraîne des fluctuations inconfortables de la température du local
et des mauvaises conditions de rendement du compresseur.
Fig. C.4.b.2 : Courbes de fluctuation de température et de fonctionnement du
compresseur
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
31
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Les climatiseurs équipés de compresseurs à vitesse variable peuvent adapter leur puissance
frigorifique à la charge thermique du local. Ce mode de régulation est appelé "INVERTER". Il permet
une variation de vitesse du compresseur sans pertes importantes de rendement. Le démarrage du
compresseur se fait alors à basse vitesse, ce qui réduit la pointe de courant au démarrage.
La technologie INVERTER présentait autrefois quelques inconvénients tels les parasites qu'elle
induit dans le réseau électrique. Dans un très proche avenir, ces inconvénients devraient disparaître
(utilisation de moteurs à courant continu pour les plus petites puissances, marquage "CE", ...) et
permettre au système "INVERTER" de couvrir le marché.
Fig. C.4.b.2 : Courbes de fluctuation de température et de variation de la vitesse

La régulation du condenseur
Certains locaux à charges internes importantes (par exemple, les salles informatiques) doivent
être climatisés en été, mais aussi en mi saison ou encore en hiver. Dans ce cas, lorsque la température
de l'air extérieur diminue, la capacité de refroidissement du condenseur augmente.
Paradoxalement, cette situation perturbe le fonctionnement correct de l'évaporateur et entraîne
une perte de puissance de ce dernier. Le confort dans le local n'est alors plus assuré. À l'extrême, le
pressostat basse pression de sécurité de l'appareil peut commander l'arrêt de l'installation.
Pour remédier à ce problème, il faut que la puissance du condenseur soit régulée en fonction de
la température extérieure. Si la température de l'air diminue, le débit d'air doit aussi diminuer afin de
conserver un échange constant.
Idéalement, on choisira un ventilateur de condenseur à vitesse variable. Ainsi, un climatiseur
devant fonctionner pour des températures extérieures inférieures à 17°C doit être équipé d'un
ventilateur de condenseur à vitesse variable. La diminution de vitesse du ventilateur est alors
commandée par un pressostat ou un thermostat placé sur le condenseur. La puissance d'échange de
celui-ci est ainsi maintenue constante quelle que soit la saison.
À défaut, la vitesse sera modulée par paliers. Au minimum, le fonctionnement du ventilateur sera
commandé en tout ou rien.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
32
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
c)
Choix et emplacement du thermostat d'ambiance
Au simple contrôle de la température ambiante doit s'ajouter, pour assurer un fonctionnement
économique, des fonctions de programmation de l'occupation, avec arrêt et reprise éventuellement
anticipés de manière intelligente (ce à quoi s’attèle notre projet).
De plus, idéalement, le climatiseur devrait pouvoir profiter d'une régulation de température de
consigne compensée en fonction de la température extérieure. Ce lien, qui est automatisé dans les
installations complètes de conditionnement d'air, doit être réalisé manuellement pour les climatiseurs.
Le ventilateur de soufflage est soit commandé en même temps que le compresseur, soit
fonctionne en continu. Ce deuxième mode de fonctionnement est plus favorable au confort, car il
entretient un brassage continu de l'air et prévient toute stagnation inconfortable d'air chaud ou froid.
Mais il suppose que les aspects acoustiques soient soigneusement étudiés.
L'emplacement du thermostat joue un rôle important sur la consommation et sur le confort. Il
doit être placé à un endroit représentatif de la température moyenne du local, c'est-à-dire éloigné des
sources chaudes ou froides (lampe, fenêtre en été, zone ensoleillée, dans la zone de soufflage de
l'appareil, ...). Le placer dans le local sera donc préférable que de le placer dans la bouche de reprise.
Par exemple, si la commande se trouve sur l'appareil au plafond, l'occupant ne prendra pas la peine
d'ajuster la consigne de température. Dans le cas contraire, il devra être étalonné.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Influence d'une source chaude.
Influence de l'air extérieur.
Influence de l'ensoleillement.
h < 1 m.
h > 2 m.
Influence de l'air soufflé.
Fig. C.4.c.1 : Zones à proscrire pour l'implantation de la sonde de régulation
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
33
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
1)
L’interface
Il s’agit d’une interface classique constituée d’un résistor, d’un transistor, d’une diode de
roue libre, d’une LED de signalisation et d’un relai.
R3
220
D1
D2
RL1
5V
1N4148
LED-BIBY
R2
Q1
TIP122
10k
Fig. C.5.1 : Schéma de l’interface
C’est elle qui permet au microcontrôleur de communique avec le climatiseur. Elle ne reçoit
que de très faibles courants à son entrée et les converties à sortie en intensités beaucoup grandes.
Lorsqu’elle est alimentée, la résistance à son entrée limite ingénieusement le passage du
courant. Le transistor se sature et amplifie le courant qu’il reçoit, la LED de de signalisation
indiquant le passage du courant s’allume, la bobine s’excite et par son effet magnétisant fais
basculer le contact du relai.
Lorsqu’on coupe l’alimentation, l’interface ne reçoit plus de courant et le transistor se
bloque, la LED de signalisation s’éteint, la bobine ne reçoit plus de courant et le contact du relai
bascule vers sa position initiale.
Si l’alimentation est coupée puis brusquement relancée, la diode de roue libre protège la
bobine contre la surtension.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
34
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Troisième Chapitre : Mise en œuvre et
simulation du projet
Cette partie de notre projet se présente de façon globale en 3 principales étapes succinctes.
En outre, il s’agit de :
 L’élaboration du programme dans l’interface Mikro C, sa compilation et sa conversion en
format .HEX lisible par le microcontrôleur ;
 Le montage du système dans l’interface Proteus et l’implémentation du programme dans le
microcontrôleur ;
 La simulation du système.
A.
Présentation du programme :
Un système automatique piloté par un PIC ne peut fonctionner sans que l’on y implémente
au préalable un programme permettant la réalisation de façon succincte des actions attendues à la
sortie du système en fonction de l’état de l’environnement dans lequel il est sensé agir. Ainsi il est
incontournable d’utiliser un langage de programmation en lequel sera écrit le programme
permettant l’exécution de notre système notamment le langage C qui à ce niveau est le plus
approprié vu sa simplicité et sa maniabilité. Ce langage peut être transcrit dans les environnements
logiciels tels que Turbo C ou Mikro C. Dans le cadre de notre projet, nous avions judicieusement
choisi l’interface Mikro C pour son aisance dans la saisie et la facilité qu’il a de compiler
directement le programme en fichier .HEX lisible par le microcontrôleur. La figure
présente son aspect.
L’organigramme permettant de faire fonctionner notre système est le suivant :
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
35
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Fig. A.1: Ecran d’accueil du Mikro C pro for PIC v5.6.1
DEBUT
INITIALISATION
ET
CONFIGURATION
LECTURE P.T
P.T
=1?
T à 24
FIN
Ct
0
0
1
1
Cp
0
1
0
1
Ct.Cp
0
0
0
1
Tableau A.1 : Table de vérité capteur de température-capteur de présence
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
36
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Cet organigramme et cette table de vérité résument le fonctionnement de notre système élaboré
autour du microcontrôleur.
B.
Montage du circuit électrique et simulation
1)
Montage du circuit électrique
La réalisation du montage de notre projet et sa simulation se sont intégralement fait à l’aide
du logiciel Proteus v8.5 ; logiciel développé pour simplifier l’utilisation des différents modules
dans le cadre des dessins assistés par ordinateur et de la conception assistée par ordinateur
(DAO/CAO) le tout dans une seule interface.
Fig. B.1.1: Ecran d’accueil de Proteus v8.5
C’est à travers la rubrique Schematic capture (ISIS pour les versions précédentes de Proteus) que
nous avons effectué le câblage de nos différents modules comme le présente le schéma électrique ciaprès :
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
37
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
U3
7805
TR1
VI
VO
3
GND
1
R4
100
2
BR1
230/30V
C6
C5
C7
1000uF
10nF
10nF
R3
D3
ENEO
LED-YELLOW
220
BRIDGE
TRAN-2P2S
D1
D2
RL1
5V
1N4148
LED-BIBY
C1
13
14
1
CRYSTAL
C2
DSW1
4
3
OFF
ON
DIPSW_2
X1
2
3
4
5
6
7
15p
1
2
U2
1
R1
10k
24.0
VOUT
3
SW1
2
8
9
10
C3
10n
SW-SPST
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/THV
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI
RA5/AN4/SS
RC0/T1OSO/T1CKI
RC1/T1OSI/CCP2
RE0/AN5/RD
RC2/CCP1
RE1/AN6/WR
RC3/SCK/SCL
RE2/AN7/CS
RC4/SDI/SDA
RC5/SDO
RC6/TX/CK
RC7/RX/DT
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
LM35
33
34
35
36
37
38
39
40
15
16
17
18
23
24
25
26
19
20
21
22
27
28
29
30
R2
Q1
TIP122
10k
M1
+88.8
RPMx1000
U1
15p
C4
1000uf
MOTOR-1PH
PIC16F877
Fig. B.1.2: Schéma de la carte de commande à microcontrôleur sous Schematic capture
2)
Simulation du projet
Il s’agit ici de présenter le fonctionnement du système en temps réel suivant les consignes
prédéfinies dans le cahier charges.
a.
Fonctionnement automatique
Température ≤ 24°C, absence de l’individu dans la pièce ;
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
38
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
U3
7805
1
VI
Pas de basculement du contact du relais
3
VO
GND
TR1
R4
100
2
BR1
230/30V
C6
C5
1000uF
10nF
R3
220
D3
ENEO
LED-YELLOW
BRIDGE
D1
TRAN-2P2S
RL1
D2
5V
1N4148
LED-BIBY
C1
U1
13
14
1
CRYSTAL
X1
C2
DSW1
4
3
OFF
ON
2
3
4
5
6
7
15p
1
2
DIPSW_2
U2
1
R1
SW1
3
10n
2
VOUT
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI
RA5/AN4/SS
RC0/T1OSO/T1CKI
RC1/T1OSI/CCP2
RE0/AN5/RD
RC2/CCP1
RE1/AN6/WR
RC3/SCK/SCL
RE2/AN7/CS
RC4/SDI/SDA
RC5/SDO
RC6/TX/CK
RC7/RX/DT
8
9
10
C3
10k
24.0
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/THV
SW-SPST
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
LM35
Etat de la température=24°C
Etat d’absence de l’individu
Q1
R2
33
34
35
36
37
38
39
40
TIP122
10k
15
16
17
18
23
24
25
26
M1
0.00
RPMx1000
15p
19
20
21
22
27
28
29
30
C4
1000uf
MOTOR-1PH
PIC16F877
Etat statique du climatiseur
Fig. B.2.a.1 : Schéma du fonctionnement en mode automatique cas 1
Température > 24°C, absence d’un d’individu dans la pièce
U3
7805
TR1
VI
VO
3
Pas de basculement du contact du relais
GND
1
R4
100
2
BR1
230/30V
C6
C5
1000uF
10nF
R3
220
D3
ENEO
LED-YELLOW
BRIDGE
D1
TRAN-2P2S
D2
RL1
5V
1N4148
LED-BIBY
C1
CRYSTAL
C2
DSW1
4
3
OFF
ON
DIPSW_2
X1
15p
1
2
U2
1
R1
10k
27.0
VOUT
3
SW1
2
13
14
1
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/THV
2
3
4
5
6
7
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI
RA5/AN4/SS
RC0/T1OSO/T1CKI
RC1/T1OSI/CCP2
RE0/AN5/RD
RC2/CCP1
RE1/AN6/WR
RC3/SCK/SCL
RE2/AN7/CS
RC4/SDI/SDA
RC5/SDO
RC6/TX/CK
RC7/RX/DT
8
9
10
C3
10n
SW-SPST
LM35
Etat de la température=27°C
Etat d’absence de l’individu
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
33
34
35
36
37
38
39
40
15
16
17
18
23
24
25
26
19
20
21
22
27
28
29
30
R2
Q1
TIP122
10k
M1
0.00
RPMx1000
U1
15p
C4
1000uf
MOTOR-1PH
PIC16F877
Etat statique du climatiseur
Fig. B.2.a.2 : Schéma du fonctionnement en mode automatique cas 2
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
39
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Température ≤ 24°C, Présence d’un individu dans la pièce ;
U3
7805
TR1
VI
VO
Pas de basculement du contact du relais
3
GND
1
R4
100
2
BR1
230/30V
C6
C5
1000uF
10nF
R3
220
D3
ENEO
LED-YELLOW
BRIDGE
D1
TRAN-2P2S
RL1
D2
5V
1N4148
LED-BIBY
C1
U1
13
14
1
CRYSTAL
X1
C2
DSW1
OFF
4
3
2
3
4
5
6
7
15p
ON
1
2
DIPSW_2
U2
1
R1
SW1
Etat de la température=22°C
3
10n
2
VOUT
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI
RA5/AN4/SS
RC0/T1OSO/T1CKI
RC1/T1OSI/CCP2
RE0/AN5/RD
RC2/CCP1
RE1/AN6/WR
RC3/SCK/SCL
RE2/AN7/CS
RC4/SDI/SDA
RC5/SDO
RC6/TX/CK
RC7/RX/DT
8
9
10
C3
10k
22.0
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/THV
SW-SPST
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
LM35
Etat de présence de l’individu PIC16F877
Q1
R2
33
34
35
36
37
38
39
40
TIP122
10k
15
16
17
18
23
24
25
26
M1
0.00
RPMx1000
15p
19
20
21
22
27
28
29
30
C4
1000uf
MOTOR-1PH
Etat statique du climatiseur
Fig. B.2.a.3 : Schéma du fonctionnement en mode automatique cas 3
Température > 24°C, présence d’un individu
dans la pièce ;
U3
7805
TR1
VI
VO
3
Basculement du contact du relais
GND
1
R4
100
2
BR1
230/30V
C6
C5
1000uF
10nF
R3
220
D3
ENEO
LED-YELLOW
BRIDGE
D1
TRAN-2P2S
D2
RL1
5V
1N4148
LED-BIBY
C1
CRYSTAL
C2
DSW1
4
3
OFF
ON
DIPSW_2
X1
15p
1
2
1
U2
R1
10k
26.0
VOUT
SW1
2
SW-SPST
Etat de la
3
LM35
température=26°C
Etat de présence de l’individu
13
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C3
10n
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/THV
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI
RA5/AN4/SS
RC0/T1OSO/T1CKI
RC1/T1OSI/CCP2
RE0/AN5/RD
RC2/CCP1
RE1/AN6/WR
RC3/SCK/SCL
RE2/AN7/CS
RC4/SDI/SDA
RC5/SDO
RC6/TX/CK
RC7/RX/DT
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
33
34
35
36
37
38
39
40
15
16
17
18
23
24
25
26
19
20
21
22
27
28
29
30
R2
Q1
TIP122
10k
Climatiseur
en fonctionnement
M1
+1.50
RPMx1000
U1
15p
C4
1000uf
MOTOR-1PH
PIC16F877
Fig. B.2.a.4 : Schéma du fonctionnement en mode automatique cas 4
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
40
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
b.
Fonctionnement manuel
U3
7805
TR1
VI
VO
Basculement du contact du relais
3
GND
1
R4
100
2
BR1
230/30V
C6
C5
1000uF
10nF
R3
220
D3
ENEO
LED-YELLOW
BRIDGE
D1
TRAN-2P2S
D2
RL1
5V
1N4148
LED-BIBY
C1
C2
DSW1
4
3
OFF
ON
DIPSW_2
X1
15p
1
2
1
U2
R1
10k
21.0
VOUT
SW1
2
SW-SPST
U1
13
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C3
10n
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
MCLR/Vpp/THV
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI
RA5/AN4/SS
RC0/T1OSO/T1CKI
RC1/T1OSI/CCP2
RE0/AN5/RD
RC2/CCP1
RE1/AN6/WR
RC3/SCK/SCL
RE2/AN7/CS
RC4/SDI/SDA
RC5/SDO
RC6/TX/CK
RC7/RX/DT
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5/PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
3
LM35
Etat de la
température=21°C
Etat d’absence de l’individu
33
34
35
36
37
38
39
40
15
16
17
18
23
24
25
26
19
20
21
22
27
28
29
30
R2
Q1
TIP122
10k
Climatiseur en fonctionnement
M1
+1.51
RPMx1000
Position « ON » de la commande manuelle du 15p
climatiseur
CRYSTAL
C4
1000uf
MOTOR-1PH
PIC16F877
Fig. B.2.b.1 : Schéma du fonctionnement en mode manuel
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
41
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Quatrième chapitre : Exploitation et
interprétation des résultats
A.
En fonctionnement Automatique
a)
1er cas : Température ≤ 24°C, absence détectée
Dans ce cas, le PIC 16F877 lit à l’entrée de son port A le signal logique « 0 » envoyé par le
capteur lm35 et le détecteur de présence et à son tour n’envoie pas d’impulsion à sa sortie. Le
transistor se bloque et le contact du relai reste en position « off » (E=5v insuffisant pour démarrer le
moteur du climatiseur et le garde hors tension)
2ème cas : Température > 24°C, absence détectée
Le PIC 16F877 lit à l’entrée de son port A les signaux logiques « 1 » envoyé par le capteur lm35
et « 0 » envoyé par le capteur de présence et à son tour n’envoie pas d’impulsion à sa sortie. Le
transistor reste toujours bloqué et le contact du relai reste toujours en position « off ». Le climatiseur
ne reçoit pas la tension nécessaire pour son démarrage et reste éteint.
3ème cas : Température < 24°C, présence détecte
Ici le lm35 lui, envoie un signal logique « 0 » et le détecteur de présence envoie « 1 » logique à
l’entrée du port A du microcontrôleur. Le PIC n’envoie pas d’impulsion à l’entrée de l’interface et de
façon analogue avec les cas précédents le transistor reste bloqué et le climatiseur éteint.
4ème cas : Température > 24°C, présence détectée
Le capteur lm35 et le détecteur de présence envoient le signal logique « 1 » à l’entrée du port A
du microcontrôleur ; celui-ci le reçoit et envoie à sa sortie l’impulsion qui sature le transistor. La
bobine s’excite et le contact du relai bascule à la position « on » (325V) ce qui fournit l’énergie
nécessaire pour faire tourner le climatiseur qui stabilise la température à 24°C
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
42
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
B.
Fonctionnement manuel
Lorsque la commande manuelle du climatiseur est activée, le PIC reçoit le signal logique « 1 » à
son entrée (peu importe l’état de la température et l’état d’absence ou de présence) et envoie à son tour
l’impulsion à l’entrée de l’interface. Le transistor se sature, la bobine s’excite et le contact du relai
bascule en position « ON » ce qui alimente le climatiseur et le met en régime de fonctionnement.
C.
Conclusions
La remarque qui se fait est que l’état de la température, d’absence, et de présence n’ont pas
d’incidence sur la commande manuelle. Par conséquent le mode manuel prédomine sur le
fonctionnement automatique et ce même en régime simultané de fonctionnement des deux modes.
L’utilisateur reste donc en même de modifier les conditions climatique de la pièce à sa guise. Ceci est
un avantage dans la mesure où les conditions de confort (température initiée à 24°C) ne lui
conviennent pas pour une raison ou une autre. Cependant, le paramètre d’absence n’influant pas sur ce
mode, en cas d’oubli ou pour toutes autres raisons qui marqueront l’absence d’un individu dans la
pièce pendant que le climatiseur fonctionne, celui-ci ne pourra s’arrêter que de façon manuelle.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
43
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
Conclusion générale
Il était question pour nous dans ce projet d’élaborer un système à base d’un microcontrôleur qui
concourait au fonctionnement automatique d’un climatiseur. La démarche adoptée nous a permis de
présenter l’entreprise dans laquelle a été effectué notre travail ; présenté les différents blocs du schéma
synoptique ainsi que leur fonctionnement suivant un cahier de charge établit ; présenter le programme
permettant de faire fonctionner notre système et faire une simulation en mode automatique et manuel à
travers les environnements Mikro C et Proteus ; et enfin de faire une interprétation des résultats
observés lors de la simulation et en tirer une conclusion.
L’automatisation de la climatisation par microcontrôleur tel que nous l’avons abordé, peut être
bénéfique dans la mesure où l’utilisateur se fie aux conditions du fonctionnement automatique pouvant
être modifiables tout en gardant un contrôle manuel. De plus ce fonctionnement manuel réduirait de
façon considérable la consommation en énergie ce qui porterait des fruits sur le court, le moyen, et le
long terme.
Ce projet nous a été d’une utilité car il nous a également permis d’approfondir nos connaissances
techniques et scientifiques en matière d’électronique et d’informatique industrielle ; mais aussi de
comprendre le système de production de l’air conditionné. Ceci dit, nous prônons tout de même la
création des forets urbaines dans l’optique de rafraîchir l’air d’environ 2 à 8°C de plus, réduisant
d’avantage fonctionnement des climatiseurs et donc influant positivement sur la consommation
énergétique globale.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
44
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
BIBLIOGRAPHIE
 Pages web
•
https://www.planete-sciences.org;
•
https://www.mouser.fr/ProductDetail/Microchip-Technology;
•
https://www.carnetdumaker.net;
•
https://www.hvac-intelligence.fr/climatisation.
 Rapport de stage de TALOM DZUDIE ANDRE, étudiant à ISA-EMT promotion
2016/2017 option INFORMATIQUE INDUSTRIELLE
 Cours
• Physiques appliquées année 2017/2018 ;
• Instrumentation année 2017/2018.
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
45
AUTOMATISATION DE LA CLIMATISATION
ANNEXE
TYPON DE LA CARTE MERE
ASSEMBE BISSAY DANIEL FABRICE
46