if (uTemp > consTemp) - Sn-Bretagne

Traitement d’informations
TP1 SEN Rev02
ARDUINO UNO
& régulateur de serre
horticole
Lycée des Métiers Jacques Prévert Combs – la – Ville
Section de BAC PRO Systèmes électroniques numériques
Electronique Industrielle Embarquée
1
Traitement d’informations
Bac Pro Systèmes Electroniques Numériques
TP1 SEN Rev02
Repère : TPARDUISERRE
Niveau : 1SEN
Champ professionnel : Electronique industrielle embarquée
Fiche de travaux liée à des activités de : Travaux pratiques
Système ou sous-système : ARDUINO SERRE
Lieu d’activité : COMBS-LA-VILLE
Définition des tâches confiées à l’élève à l’occasion
de la séquence de :
Enoncé des objectifs de formation associés
aux tâches définies :
FONCTIONS ET TACHES :
1 - PREREQUIS :
-
TP1 Arduino (2SEN)
A1-3 Tester et valider
A2-3 Mettre en place les équipements, les logiciels,
configurer, paramétrer, tester et valider
2 - EN AYANT A VOTRE DISPOSITION :
- carte UNO
- dossier technique
- PC + logiciel installé arduino 1.5
- Alimentation
SAVOIRS ASSOCIES :
3 - ON VOUS DEMANDE :
S4-2 Les logiciels : applications
S2-2 Circuits programmables
- de raccorder le module Uno
- de téléverser un programme
- de tester le fonctionnement
- de modifier le programme
COMPETENCES :
4 - CRITERES D'EVALUATION :
-
C3-3 Réaliser l'intégration logicielle d'un équipement
C3-4 Effectuer les tests nécessaires à la validation du
fonctionnement des équipements
Equipement correctement configuré et
fonctionnant comme prévu dans le cahier des
charges
Evaluation proposée par le professeur :
Temps prévu : 4h
Temps passé :
Autonomie :
/3
Note de l’élève :
/30
Nom de l’élève :
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1: MISE EN SITUATION
Vous êtes technicien en électronique au sein de MID-ELECTRONIQUE à Orléans (http://www.mid-electronique.com)
et vous participez à des études techniques destinées à remplacer du matériel obsolète.
Un client a demandé à cette société de faire évoluer techniquement son régulateur climatique de serre horticole en
vue de le rendre facilement communicant (télégestion éventuelle).
Un ingénieur a travaillé sur ce projet et propose d’utiliser un module électronique très répandu : Arduino UNO.
Le programme a été réalisé et on vous demande d’effectuer certains tests avant validation complète.
2: CAHIER DES CHARGES
Rappel du principe de fonctionnement du régulateur climatique de serre :
Acquisition
Température θ du
substrat (support de
culture)
Acquisition
Position du rideau
d’ombrage
Acquisition
Eclairement
Utemp(V)
Uchauf(V)
Upos1(V)
REGULATEUR CLIMATIQUE UsensR(V)
DE SERRE
Upos2(V)
UsensF(V)
Interface
Commande du
chauffage du substrat
Interface
Commande du rideau
d’ombrage
Ulum(V)
Caractéristiques des signaux :
Θ = 0°C 
Θ = 50°C 
éclairement = 0 lux 
éclairement = 125lux 
rideau ouvert 
rideau fermé 
Upos1 = Upos2 = 0 
Uchauf = 5V 
Uchauf = 0V 
Utemp = 0V
Utemp = 5V
Ulum = 0V
Ulum = 5V
Upos1 = 5V et Upos2 = 0V
Upos1 = 0V et Upos2 = 5V
en cours de fermeture ou
d’ouverture
mise en marche du chauffage
extinction du chauffage
UsensR = 5V et UsensF = 0V 
UsensR = 0V et UsensF = 5V 
ouverture du rideau
fermeture du rideau
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Principe pour les tests à réaliser
Utemp(V)
Ulum(V)
UsensR(V)
Uchauf(V)
UsensF(V)
Upos2(V)
Upos1(V)
Des voyants à led
tests.
sont connectés pour visualiser l’état de différents signaux, ce qui permettra de valider les
3 : Câblage du module UNO
Bilan des entrées – sorties :
Question 1 :
Compléter le tableau récapitulatif ci-dessous en précisant ENTREE ou SORTIE (pour le module UNO) selon
les signaux, et en indiquant s’il s’agit d’un signal ANALOGIQUE ou un signal NUMERIQUE.
NOM
ENTREE ou SORTIE
ANALOGIQUE ou NUMERIQUE
Utemp
Ulum
UsensR
/3.5
UsensF
Upos1
Upos2
Uchauf
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Question 2 :
En vous aidant de la présentation technique du module UNO (Ressource Arduino.doc), indiquez le nom des
entrées et /ou sorties utilisables pour notre application client.
Nom des entrées analogiques : ....................................................
Nom des sorties numériques : ......................................................
/ 1.5
ET Un peu d’anglais.... entrée analogique = ....................................
sortie numérique = ......................................
Question 3 :
Voici le début du programme donné par le développeur. Commentez cette partie en vous aidant de :
http://arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInput et du livret Arduino.
/* Programme du régulateur climatique de serre horticole
Société MID-ELECTRONIQUE
version 1 - mai 2013
*/
int capteurTemp = A0;
int uTemp = 0;
int capteurLum = A1;
int uLum = 0;
int capteurPos1 = 8;
int capteurPos2 = 9;
/5
int sensF = 10;
int sensR = 11;
int chauf = 12;
void setup() {
pinMode(capteurPos1, INPUT);
pinMode(capteurPos2, INPUT);
pinMode(sensF, OUTPUT);
pinMode(sensR, OUTPUT);
pinMode(chauf, OUTPUT);
}
Question 4 :
En déduire le schéma de câblage du module en plaçant Utemp, Ulum, Upos1, Upos2, UsensR, UsensF,
Uchauf.
/3
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4 : Tests de fonctionnement du programme
Procédez à l’implantation du sketch « TPserreHort » dans le module UNO en suivant les indications de la
documentation technique (version de l’IDE 1.05, type de carte UNO, port COM selon le PC).
/1
4.1 Contrôle de la mise en route du chauffage du substrat
Le voyant câblé sur la sortie chauf doit s’allumer (Uchauf =5V) lorsque la température du substrat (mesurée par le
module) est en-dessous d’un seuil fixé. Pour le TP, ce seuil est fixé à 20°C.
Question 1 :
Quelle est la valeur de Utemp lorsque la température du substrat est de 20°C ? (voir cahier des charges).
/1
Question 2 :
Régler la tension Utemp aux valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous et noter l’état du voyant sur la
sortie chauf.
Température(°C)
15
25
Utemp(V)
Etat du voyant
/2
VALIDATION :
Fonctionnement :
□normal
□anormal
4.2 Contrôle du rideau d’ombrage (ouverture / fermeture)
Le fonctionnement est plus compliqué que la commande du chauffage. Il faut tenir compte en effet, de la position du
rideau (Upos1 et Upos2) afin de déterminer le sens de rotation du moteur (par UsensF et UsensR).
De plus, le rideau est commandé lorsque le taux d’éclairement est en-dessous ou au-dessus d’un seuil fixé.
Pour le TP, ce seuil est fixé à 60 Lux.
Question 1 :
Quelle est la valeur de Ulum lorsque le taux d’éclairement est de 60Lux ? (voir cahier des charges).
/2
Question 2 :
Suivez la procédure de test de la carte et de son programme et compléter le tableau correspondant.
a) Régler la tension Ulum de sorte que le taux d’éclairement simulé soit inférieur à 60Lux (c’est-à-dire
en-dessous du seuil de consigne).
b) Le rideau d’ombrage est supposé fermé.
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Upos1
0V
Upos2
5V
0V
0V
5V
0V
Ulum
UsensF
UsensR
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Etat rideau
/5
c) Régler la tension Ulum de sorte que le taux d’éclairement simulé soit supérieur à 60Lux (c’est-à-dire
au-dessus du seuil de consigne).
d) Le rideau d’ombrage est supposé ouvert.
Upos1
5V
Upos2
0V
0V
0V
0V
5V
Ulum
UsensF
UsensR
Etat rideau
VALIDATION :
Fonctionnement :
□normal
□anormal
4.3 Intervention sur le programme
Question 1 :
Votre supérieur vous recommande d’augmenter la consigne du taux d’éclairement en Lux. Retrouver dans le
programme en annexe, la variable relative à cette grandeur.
/1
Question 2 :
Pour modifier cette valeur de sorte que la nouvelle consigne soit de 120Lux, calculez d’abord la tension
Ulum(V). Cette tension est convertie en binaire (sur 10bits) par un convertisseur analogique/numérique
intégré à la carte.
Mais pour le programme, on utilisera la valeur décimale correspondante (entière arrondie par défaut)
de sorte que : valeur décimale consigne = 204.8 * Ulum(V).
Calculer cette nouvelle valeur de consigne à modifier dans le programme.
/2
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ANNEXE : programme de gestion du régulateur climatique (TPserreHort)
/* Programme du régulateur climatique de serre horticole
gestion de la température du substrat et du rideau d'ombrage
Société MID-ELECTRONIQUE
version 1 - mai 2013
*/
int capteurTemp = A0;
int uTemp = 0;
int capteurLum = A1;
int uLum = 0;
int capteurPos1 = 8;
int capteurPos2 = 9;
int sensF = 10;
int sensR = 11;
int chauf = 12;
int consTemp = 410;
int consLum = 492;
void setup() {
pinMode(capteurPos1, INPUT);
pinMode(capteurPos2, INPUT);
pinMode(sensF, OUTPUT);
pinMode(sensR, OUTPUT);
pinMode(chauf, OUTPUT);
}
void loop() {
uTemp = analogRead(capteurTemp);
uLum = analogRead(capteurLum);
int pos1 = digitalRead(capteurPos1);
int pos2 = digitalRead(capteurPos2);
if (uTemp > consTemp) {
digitalWrite(chauf, LOW);
}
else {
digitalWrite(chauf,HIGH);
}
if (uLum > consLum) {
// si trop lumineux
if (pos1==1){
// et si le rideau est ouvert
while(pos2 !=1){
//tant que le rideau ne s'est pas fermé complètement
digitalWrite(sensF,HIGH);
digitalWrite(sensR,LOW); //fermeture du rideau d’ombrage
pos2 = digitalRead(capteurPos2);
}
digitalWrite(sensF,LOW);
//arrêt du moteur du rideau d’ombrage
}
}
else {
// sinon pas assez lumineux
if (pos2 ==1){
// et si le rideau est fermé
while(pos1 !=1){
// tant que le rideau ne s'est pas ouvert complètement
digitalWrite(sensF,LOW);
digitalWrite(sensR,HIGH); // ouverture du rideau d’ombrage
pos1 = digitalRead(capteurPos1);
}
digitalWrite(sensR,LOW);
//arrêt du moteur du Rideau d’ombrage
}
}
}
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Pour ceux en avance : ....un peu de physique
Quand on évoque la lumière, on parle souvent de flux lumineux et d’éclairement.
- Rechercher la différence entre ces 2 termes.
- Exprimer la relation mathématique entre l’éclairement et le flux.
- Que vaut finalement 1 Lux ?
- Que vaut l’éclairement pour une lecture confortable ?
- Que vaut l’éclairement sur une surface éclairée plein soleil ?
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