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Lamartine C ollège et Lyc ée P rivé s 41, rue Georges Girerd – BP 79 – 01302 BELLEY Cedex Tél : 04 79 81 01 44 – Fax : 04 79 81 06 51 [email protected] – www.lamartine-belley.org BACCALAUREAT STI ELECTRONIQUE CONSTRUCTION ELECTRONIQUE Système d'Arrosage Automatique DOSSIER PRESENTATION Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°1 ACADEMIE DE LYON Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique Session 2006 - Page n°2 SOMMAIRE Présentation du système d’arrosage automatique Mise en situation du système Introduction à la technique d'arrosage du gazon Fonctionnement du système d'arrosage automatique Milieux associés au système Diagramme sagittal du système Description des liaisons entre les éléments du système Description des éléments du système 3 3 3 4 4 5 5 6 Etude de l’objet technique (OT1): centrale d’arrosage automatique Présentation de la centrale d’arrosage automatique Analyse fonctionnelle de niveau II de la centrale d’arrosage automatique Schéma fonctionnel de niveau II Fonction d’usage de la centrale d’arrosage automatique Analyse fonctionnelle de degré 1 de l’objet technique :centrale d’arrosage automatique Schéma fonctionnel de degré 1 Analyse fonctionnelle de degré 1 de la centrale d’arrosage automatique Analyse fonctionnelle de degré 2 de l’objet technique : centrale d’arrosage automatique Schéma fonctionnel et analyse de degré 2 de FP1 Schéma fonctionnel et analyse de degré 2 de FP2 Schéma fonctionnel et analyse de degré 2 de FP3 Schéma fonctionnel et analyse de degré 2 de FP4 Schéma fonctionnel et analyse de degré 2 de FP5 8 8 9 9 9 10 10 12 14 14 15 16 17 18 Glossaire 19 Annexes: (Voir dossier technique) Schémas structurels de la centrale d’arrosage automatique (OT1) Schéma structurel FP1 Schéma structurel FP2 Schéma structurel FP3 Schéma structurel FP4 Schéma structurel FP5 Nomenclatures Circuits imprimés Programmes 68hc11 et organigrammes Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°3 Présentation du système Arrosage Automatique A. Mise en situation du système Un jardin, qu'il soit potager ou d’agrément avec pelouse, arbustes et fleurs, nécessite une irrigation abondante en été afin de pouvoir éviter la sécheresse du sol. Or, lorsque l'on irrigue un terrain, on ne sait jamais si la quantité d'eau apportée est suffisante ou si l'arrosage est réalisé au bon moment avec un maximum d’efficacité. Pour minimiser l'évaporation d’eau d’arrosage et pour ne pas brûler les feuilles des plantes, il faut éviter que l'ensoleillement ne soit trop élevé pendant l'irrigation. Il est également préférable d'arroser en petites quantités pour obtenir une meilleure pénétration de l'eau dans le terrain et éviter ainsi le gaspillage. Dans le cadre de notre étude, seul sera envisagé l’arrosage d'un espace vert de type gazon. B. Introduction à la technique d’arrosage du gazon But : Compenser le déficit en eau de pluie durant la période d'avril à septembre. Eviter le flétrissement, garantir la couleur, I'aspect et la possibilité de croissance du gazon. Diminuer la température du sol en cas de fortes chaleurs et limiter les pertes par évapotranspiration. Période : Il faut attendre les premiers signes de flétrissement du gazon. On ne doit pas arroser en période de plein soleil à cause des pertes par évaporation, ni par vent violent parce que la répartition uniforme de l'eau n'est plus garantie. Besoins en eau : Les besoins en eau s’élèvent à 3L / m 2 / jour, en moyenne, d'avril à septembre. Ils dépendent de la température, du déficit de saturation, du déplacement de l'air, ainsi que du pouvoir de rétention du sol. Consommation d’eau : La consommation moyenne journalière, pour une température à midi est de : - 2L / m2 pour 20°C - - 3L / m2 pour 25°C - - 5L / m2 pour 30°C - 7L / m2 pour 35°C. Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°4 Quantité par arrosage : Il faut envisager 20 à 25 L / m 2 , à saturation, pour humidifier en profondeur, c’est à dire toute la couche portante du gazon de 10 à 15 cm de profondeur. Sinon on obtient un enracinement très superficiel. Fréquence d’arrosage : La fréquence d’arrosage dépend des précipitations, des besoins en eau, et de la température : Un intervalle d’environ 7 à 14 jours doit être envisagé. On peut contrôler les besoins et l'efficacité de l’arrosage en sondant avec une bêche. Attention : Lorsque le débit et la capacité de l'appareil et l’installation sont limités, il faut traiter l'ensemble du terrain par zones successives, et bien humidifier en profondeur. Lors d'arrosages trop limités, I'enracinement devient superficiel. Il faut contrôler régulièrement le fonctionnement des arroseurs en plaçant des petits récipients. C. Fonctionnement du "Système d'Arrosage Automatique" Ce système permet de gérer automatiquement l'arrosage en fonction du taux d’humidité du sol (taux d’hygrométrie) , du niveau d'ensoleillement de l'espace concerné et de la température de l'air. Ce système a pour fonction d'effectuer un arrosage selon des cycles: Un cycle est constitué d'une période d'arrosage suivi de la même durée d'extinction de l'arrosage. L'utilisateur peut choisir la durée d'arrosage, ainsi que le nombre de cycles d'arrosage. Si l'utilisateur dispose d’une réserve naturelle d’eau (plan d'eau, puits, rivière...), une pompe électrique est actionnée et l’arrosage s’effectue par l’intermédiaire d’une électrovanne. L’utilisateur peut également choisir le mode de déclenchement de l’arrosage. Quel que soit le mode, l’utilisateur doit avoir préalablement réglé la durée d'arrosage et le nombre de cycles d'arrosage. _ En mode manuel, l'utilisateur doit simplement actionner un bouton-poussoir de Marche Forcée, et l’arrosage commence immédiatement. _ En mode automatique, le déclenchement de l’arrosage est assuré par un programmateur horaire. Il dépend de quatre conditions suivantes : Le taux d'humidité doit être inférieur au seuil fixé par l’utilisateur (afin d'éviter le pourrissement des racines) Le niveau d'ensoleillement doit être inférieur au seuil réglé par l’utilisateur, durant une minute trente secondes au minimum, (Pour éviter, par exemple, le déclenchement intempestif de l’arrosage lors du passage momentané d’un nuage). (l'objectif est d'éviter les brûlures de la végétation en cas d'arrosage en pleine lumière) Le niveau de température doit être inférieur au seuil réglé par l’utilisateur, afin d'éviter qu'une grande partie de l'eau ne s'évapore rapidement au lieu de se diffuser dans la terre. Le déclenchement s’effectue dans la plage horaire programmée par l'utilisateur. Remarque: Un déclenchement ne peut pas s’effectuer si une séquence d'arrosage est en cours. Quel que soit le mode de marche, l’utilisateur peut interrompre l’arrosage en actionnant un bouton-poussoir de Remise À Zéro. La remise en fonctionnement s’effectue selon les indications précisées précédemment dans les différents modes. Pour ces différents modes, la séquence d’arrosage est la même : L'arrosage peut être effectué pendant une durée réglable de 0 à plus de 10 heures par cycle. Lors du déclenchement de l'arrosage, la zone est arrosée puis l'arrosage s'arrête pour reprendre plus tard automatiquement suivant le nombre de cycles restant à effectuer. L'utilisateur peut programmer 9 cycles de suite au maximum. Après avoir effectué tous les cycles programmés, le système revient au repos en attente d'un nouveau lancement d'arrosage. Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°5 Des voyants permettent de visualiser l'état de chaque détection : Un voyant indique l’état de l’humidité du sol Un voyant indique l’état d'ensoleillement. Un voyant indique l’état de la température. Un voyant indique lorsqu'un cycle d'arrosage est en cours. D. Milieux associés au système Milieu humain : - Le système permet d’effectuer un arrosage sans présence de l’utilisateur. - L'installation peut être supervisée par un électricien. - Les réglages durée d'arrosage et nombre de cycles peuvent être effectués par l'utilisateur. Milieu économique : - Son coût doit être raisonnable - Les économies réalisées sur la consommation d’eau sont appréciables. Milieu technique : - Alimentation secteur E.D.F. (240V~).ou accumulateur - Possibilité de s'adapter à différents types d'électrovannes à impulsions (1A max), et différents types d'arrosage (tourniquets, tuyau poreux, etc...) Milieu physique : - Ce système est destiné à être installé à proximité des espaces verts : - Boîtier résistant aux intempéries, - Plage de fonctionnement : 0°C à 60°C. - Le détecteur d’humidité du sol et l'électrovanne sont alimentés en basse tension pour des raisons de sécurité. Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°6 E. Diagramme sagittal du système Programmateur horaire OT5 ou télécommande L1 Utilisateur L3 L5 L13 Alimentation L14 L2 OT1 Centrale d’arrosage automatique L4 Réserve d’eau L7 L10 L8 Pompe à eau OT4 L9 Électrovanne OT2 Espace Jardin Vert L6 L6A L12 Arroseur OT3 L11 Description des liaisons entre les éléments du système Liaison 1: Liaison 2: Liaison 3: Liaison 4: Liaison 5: Liaison 6: Liaison 6A: Liaison 7: Liaison 8: Liaison 9: Liaison 10: Liaison 11: Liaison 12: Liaison 13: Liaison 14:. - Réglage de la plage horaire de fonctionnement du système. - Réglages manuels : Réglage des seuils de détection du niveau d'humidité, de la luminosité, et de la température Nombre de cycles d'arrosage et Durée d'arrosage - Déclenchement manuel de l'arrosage (Marche forcée) - Commande manuelle d’arrêt et de remise à zéro (R.A.Z.) - Indication de l’état de fonctionnement de la centrale - Autorisation d’arrosage. - Humidité du sol. - Ensoleillement de l'espace vert (ou pelouse) (luminosité). - Température de l'air. - Signal électrique pour la mesure de l'Humidité du sol. - Commande de la pompe à eau - Eau pompée. - Eau pompée sous pression constante. - Commande de l'électrovanne - Eau sous pression à volume variable. - Eau diffusée en arrosage dans la zone à arroser. - Alimentation en énergie électrique du programmateur - Alimentation en énergie électrique de la centrale. Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°7 Description des éléments du système OT1 - Centrale d’arrosage automatique La centrale automatique se présente sous la forme d’un boîtier étanche Le boîtier comprend une carte sur laquelle est implantée : - une carte électronique qui effectue la gestion de la centrale, et sur laquelle l’utilisateur intervient pour effectuer les réglages du système. OT5 - Programmateur horaire Le programmateur horaire est une horloge qui déclenche l’arrosage plusieurs fois par jour (version journalière) ou plusieurs fois par semaine (version hebdomadaire) dans une plage horaire fixée par l’utilisateur. OT2 - Electrovanne Il existe 2 types d'électrovannes. Celles qui sont commandées en impulsion, et celles qui nécessitent la présence de 24V alternatif pour être en état de fonctionnement L'électrovanne à impulsion permet de réduire la consommation électrique du montage et est nécessaire lors de l'éloignement de la maison. Une impulsion positive déclenche la mise en fonctionnement et une impulsion négative met la mise hors service de l'électrovanne. C'est celle qui sera utilisée dans ce système L'électrovanne alimentée en 24V alternatif est mise en fonctionnement par l’intermédiaire d’un relais. ( Ce cas ne sera pas étudié dans notre étude, mais ce système peut permettre le fonctionnement de ce type d'électrovanne en la branchant correctement à la place de la pompe) Le temps de fonctionnement de l'électrovanne définie la quantité d’eau utilisée pour l’arrosage. OT4 - Pompe à eau La pompe est alimentée directement par le secteur 240V. Elle est mise en fonctionnement par l’intermédiaire d’un relais, lorsque l'électrovanne fonctionne. Réserve d’eau La réserve d’eau est un puits, une citerne, un récupérateur d’eau de pluie, etc... Espace vert - Pelouse La pelouse est située près d’une réserve d’eau. Le système d’arrosage est installé sur la pelouse. Les appareils d’arrosage sont des arroseurs, des tourniquets, des tuyaux poreux... Les appareils d’arrosage sont reliés à une électrovanne. Utilisateur L’utilisateur intervient pour régler le fonctionnement de la centrale d’arrosage, en mode automatique. Mais il peut également déclencher le système en mode manuel. L’utilisateur se rend compte de l’état de fonctionnement de la centrale par des voyants disposés sur la carte électronique. L’utilisateur peut, si nécessaire, provoquer l’arrêt par action sur R.A.Z.. Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°8 Etude de l’objet technique : Centrale d’arrosage automatique (OT1) A. Présentation de la centrale d’arrosage automatique Cette centrale a pour fonction d’effectuer un arrosage cyclique. La centrale incorpore : Une détection du taux d’humidité est réalisée à l’aide d’une sonde hygrométrique. Celle ci est constituée de deux cylindres en inox d’une dizaine de 10 cm plantés dans le sol de la pelouse. La sonde reçoit un signal alternatif de 500Hz et renvoie un signal plus ou moins atténué. Le seuil d’humidité à partir duquel se déclenche l’arrosage est déterminé sur le site. Le seuil de détection est fixé par l’utilisateur à l’aide d’un potentiomètre. Un voyant rouge allumé indique un état d’humidité supérieur au seuil minimum. Une détection de la luminosité à l’aide d’un détecteur solaire constitué d’une résistance dont la valeur varie en fonction de la luminosité (LDR). Le seuil d’ensoleillement à partir duquel se déclenche l’arrosage est déterminé sur le site. Le seuil de détection est fixé par l’utilisateur à l’aide d’un potentiomètre. Un voyant rouge allumé signale un niveau d'ensoleillement supérieur au seuil minimum. Une détection de température à l’aide d’un détecteur de température. Ce dernier génère une tension dont la valeur varie en fonction de la température. Le seuil de température en dessous de laquelle se déclenche l’arrosage est déterminé sur le site. Le seuil de détection est fixé par l’utilisateur à l’aide d’un potentiomètre. Un voyant rouge allumé signale un niveau de température supérieur au seuil minimum. Si une carte capteur n’est pas branché volontairement, sa fonction est validée et laisse le libre fonctionnement du système. La centrale permet l’arrosage à l’aide d'une commande d’électrovanne : - L’utilisateur règle le nombre de cycles d’arrosage de 0 à 9 au moyen de la sélection par interrupteurs ou roue codeuse. - L’utilisateur règle le temps d’arrosage de 1 seconde ( pour test ) à 10 heures au moyen de la sélection par interrupteurs ou roue codeuse. Nota : En position 0, l’arrosage ne sera pas effectué. Un voyant rouge indique le fonctionnement de l'électrovanne, donc de l’arrosage. La centrale permet éventuellement de commander une pompe électrique qui fonctionne chaque fois que l'électrovanne fonctionne. - Un voyant rouge indique le fonctionnement de la pompe électrique. Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°9 B. Analyse fonctionnelle de niveau II de la centrale d’arrosage automatique Schéma fonctionnel de niveau II Réglages du seuil de luminosité, seuil de luminosité, seuil de température, de la durée d'arrosage et du nombre de cycles. L14 L2 Grandeurs physiques de l'humidité du sol, de la luminosité et de la température. L6 L6A Signal permettant la mesure de l'Humidité du sol Acquisition des données d'humidité, de luminosité et de température. Autorisation d'arrosage. Energie L5 L3 Acquisition Configuration Données Acquises Données Gérées Gestion des données Marche forcée et Remise à zéro. Elaboration de la commande de l'électrovanne et de la pompe L10 Commande de l'électrovanne L7 L4 SCHEMA FONCTIONNEL DE NIVEAU II de OT1 Commande de Pompe Indications de l'état de fonctionnement (S4) C. Fonction d’usage de la centrale d’arrosage automatique La centrale d’arrosage est capable de : Acquérir les données concernant le taux d’humidité, la luminosité et la température. Gérer l’arrosage: - En mode automatique lorsqu’elle reçoit l’ordre d’arrosage du programmateur horaire. - En mode manuel, lorsque l’utilisateur déclenche une marche forcée - En indiquant l’état de fonctionnement de la centrale - En arrêtant l’arrosage quel que soit le mode (R.A.Z.) Elaborer les commandes de l'électrovanne et de la pompe à partir des données gérées Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°10 D) Analyse fonctionnelle de degré 1 de l’objet technique (OT1): Centrale d’arrosage automatique 1) Schéma fonctionnel de premier degré L5 Autorisation d'Arrosage L2 Réglage du nombre et durée de Cycles L3 Marche Forcée L3 Remise à Zéro (RAZ) Indications de l'état de la centrale Indications de l'état de l'électrovanne L4 ddp véhiculant l'information de l'humidité du sol Réglage du seuil d'humidité Visualisation de l'état de l'humidité Luminosité Réglage du seuil de luminosité Visualisation de l'état de luminosité Température Réglage du seuil de température Visualisation de l'état de la température L6 L6A L2 Mesure de l'Humidité L4 Vhum Vhumc L4 Commande Electrovanne à L10 impulsion FP1 L6 L2 Mesure de la Luminosité Vlum Gestion des cycles d'arrosage Cycl_ON Clycl_OFF Commande Electrovanne et Pompe Vlumc L4 L7 FP2 L6 L2 Mesure de la Température Vtemp Vtempc L4 FP3 FP4 FP5 SCHEMA FONCTIONNEL DE DEGRE 1 Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°11 Commande Pompe. REMARQUES COMPLEMENTAIRES: En Résumé, chaque fonction Mesure possède 1 Détecteur d'une entité physique 1 Réglage d'un seuil de déclenchement fournit 1 Signal image du détecteur 1 Signal logique de niveau logique 1 lorsque la mesure au capteur permet d'autoriser l'arrosage automatique 1 Témoin lumineux lorsque le niveau mesuré au capteur ne permet pas d'autoriser l'arrosage automatique Information issue des cartes Mesures Témoins lumineux Signaux électroniques Humidité trop grande Témoin rouge allumé sur fonction Humidité VHUM=1 Luminosité trop grande Témoin rouge allumé sur fonction Luminosité VLUM=1 Température trop grande Témoin rouge allumé sur fonction Température VTEMP=1 Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°12 2) Analyse fonctionnelle de degré 1 de la centrale d’arrosage Fonction principale FP1: Mesure de l'humidité Le rôle de cette fonction principale est d'effectuer une détection du taux d’humidité du sol en mesurant la résistivité du sol. Pour cela on envoie un signal sinusoïdal dans le sol et on mesure le signal reçu sur une autre électrode. On génère un signal représentatif de la valeur de l'humidité du sol qui, après adaptation de niveau, est envoyé à FP4 pour gestion. Entrée RetHum (L6): Signal issu de l'électrode réceptrice qui est permet la mesure de l’humidité du sol. (RetHum = Retour pour Mesure Humidité) Entrée (L2): Réglage manuel du seuil de détection de l’humidité. Sortie EnvHum (L6A): Signal envoyé à l'électrode émettrice pour mesurer l'humidité du sol.(EnvHum = Envoi pour Mesure Humidité) Sortie Vhum : Signal logique représentatif d’une humidité inférieure ou supérieure au seuil fixé par l’utilisateur. Sortie Vhumc : Tension image de l'humidité utilisée lorsque la gestion est réalisée avec Convertisseur Analogique Numérique en entrée. Sortie (L4 ) : Emission lumineuse rouge indiquant une humidité supérieure au seuil fixé. Fonction principale FP2 : Mesure de la luminosité Le rôle de cette fonction principale est d'effectuer une détection de luminosité par rapport à un seuil fixé par l’utilisateur, et après une adaptation du signal, l'information est envoyée à FP4. Entrée Lum (L6 ) : Signal issu du Détecteur solaire (LDR) et représentatif de la luminosité. Entrée (L2 ) : Réglage manuel du seuil de détection de la luminosité. Sortie Vlum : Signal logique représentatif d’une luminosité inférieure ou supérieure au seuil fixé par l’utilisateur. Sortie Vlumc : Tension image de la luminosité utilisée lorsque la gestion est réalisée avec Convertisseur Analogique Numérique en entrée. Sortie (L4 ) : Emission lumineuse rouge indiquant une luminosité supérieure au seuil fixé Fonction principale FP3 : Mesure de la Température Le rôle de cette fonction principale est d'effectuer une détection de température par rapport à un seuil fixé par l’utilisateur, et après une adaptation du signal, l'information est envoyée à FP4. Entrée Capttemp (L6 ) : Signal issu du capteur de température et représentatif de la température. Entrée (L2 ) : Réglage manuel du seuil de détection de la température. Sortie Vtemp : Signal logique représentatif d’une température inférieure ou supérieure au seuil fixé par l’utilisateur. Sortie Vtempc : Tension image de la température utilisée lorsque la gestion est réalisée avec Convertisseur Analogique Numérique en entrée. Sortie (L4 ) : Emission lumineuse rouge indiquant une température supérieure au seuil fixé Fonction principale FP4 : Gestion des cycles d’arrosage Le rôle de cette fonction principale est de gérer le nombre de cycles d’arrosage ainsi que la durée de chaque cycle. En mode automatique, la fonction principale élabore un signal, qui déclenche un cycle d’arrosage. Ce signal est élaboré à partir de l’information représentative du seuil d’humidité (Vhum), de l’information représentative du seuil de luminosité (Vlum), de l’information représentative du seuil de température (Vtemp), et de l’autorisation d’arrosage du programmateur horaire ou télécommande. Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°13 En mode manuel, la fonction principale élabore le signal à partir d’une marche forcée effectuée par l’utilisateur. (Interrupteur M.F.) Le cycle d’arrosage en cours peut être annulé par la remise à zéro effectuée par l’utilisateur (R.A.Z.). Entrée L2 : Réglage manuel du nombre et durées des cycles d’arrosage. Entrée L3 : Action manuelle de marche forcée. Entrée L3 : Action manuelle d’arrêt et de remise à zéro (R.A.Z.). Entrée L5 : Signal d’autorisation d’arrosage du programmateur horaire. Entrée Vhum : Information représentative d’une humidité inférieure au seuil fixé par l’utilisateur. Entrée Vlum : Information représentative d’une luminosité inférieure au seuil fixé par l’utilisateur. Entrée Vtemp : Information représentative d’une température inférieure au seuil fixé par l’utilisateur. (Remarque les entrées Vhumc, Vlumc, et Vtempc, tensions représentatives des capteurs d'entrées ne sont utilisées que lorsque la fonction FP4 utilise un convertisseur A/N) Sortie.Cycl_On: Impulsion positive pour déclencher l'arrosage (Début d'un cycle). Sortie.Cycl_Off: Impulsion positive pour arrêter l'arrosage.(Fin d'un cycle) Fonction principale FP5 : Interface de commande de l'électrovanne et de la pompe. Cette fonction principale a pour rôle d’élaborer la mise en fonctionnement de l'électrovanne à partir des signaux de commandes d’arrosage, issus de FP4. La mise en fonctionnement de l'électrovanne est indiquée par l’allumage d'une led rouge. Elle élabore également le signal de commande de la pompe, émis chaque fois que l'électrovanne est commandée. Entrées Cycl_On : Entrées Cycl_Off : Signal de mise en marche de l'électrovanne et pompe d’arrosage. Signal d'arrêt de l'électrovanne et pompe d’arrosage Sortie L7 : Sortie L10 : Sortie L4 : Signal de commande de la pompe. Commande de l'électrovanne Indication du fonctionnement de l'électrovanne par voyant rouge. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------- Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°14 E) Analyse fonctionnelle de degré 2 de l’objet technique : Centrale d’arrosage automatique 1) Schéma fonctionnel de second degré de FP1 Fonction principale FP1 : Mesure de l'humidité Mesure de l'Humidité - FP1 Production d'un signal périodique FS1-1 Gene Filtrage Passe Haut Filt1 FS1-2 Filtrage Sélectif et Adaptation d'impédance FS1-3 EnvHum (L6A) Vers ELECTRODE Emettrice (Mode test - Simulation humidité de la terre) Vers FP4 Simulation de l'humidité du sol F.A. Depuis ELECTRODE (L6) Redressement filtrage Vhumc Valider et indiquer l'état de l'humidité du sol FS1-4 Vhum Vers FP4 FS1-5 RetHum ddp image de la Grandeur Physique du taux d'humidité Réglage du seuil d'humidité (L2) Etat de l'humidité (L4) SCHEMA FONCTIONNEL DE DEGRE 2 Fonction secondaire FS1.1 : Production d'un signal Périodique Sortie: Signal pseudo carré 0V-9V de fréquence 500Hz environ Fonction secondaire FS1.2 : Filtrage Passe Haut Fonction secondaire FS1.3 : Filtrage sélectif et adaptation d'impédance Fonction secondaire FS1.4 : Redressement filtrage Fonction secondaire FS1.5 : Valider et indiquer l'état de l'humidité du sol Entrée (L2 ) : Réglage du seuil de détection de la luminosité à l’aide du potentiomètre Aj11 Sortie (L4): Allumage d'une led rouge si l'humidité du sol est trop importante Fonction Annexe FA: Simulation de l'humidité du sol Permet suivant le choix des interrupteurs de simuler un sol sec, humide ou à humidité variable. Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°15 2) Schéma fonctionnel de second degré de FP2 Fonction principale FP2 : Mesure de la luminosité Mesure de la Luminosité - FP2 Vlumc (Image de la Luminosité) Détection de la Luminosité Temporisation Nivlum FS2-1 (L6) Nivlum1 Elimination des fluctuations du signal FS2-2 (L2) Nivlum2 FS2-3 Adaptation niveau de tension et Signalisation lumineuse FS2-4 Vlum Vers FP4 (L4) Luminosité Réglage du seuil de luminosité Etat instantanée de la luminosité Etat de la luminosité SCHEMA FONCTIONNEL DE DEGRE 2 Fonction secondaire FS2.1 : Détection de la Luminosité Entrée (L2 ) : Réglage du seuil de détection de la luminosité à l’aide du potentiomètre Aj1. Entrée LUM (L6 ) : Différence de potentiels variable issue du capteur solaire, dont la valeur (de 0 à 9V) est représentative de la luminosité. Sortie NivVlum: Signal logique actif au niveau haut pour une luminosité inférieure au seuil fixé. Sortie : Indication de l'état de la détection par l’allumage d’une led verte lorsque la luminosité est supérieure au seuil fixé. Fonction secondaire FS2.2 : Temporisation Cette temporisation permet d’éviter le déclenchement intempestif de l’arrosage, ceci pour une période de faible luminosité inférieure à 1 minute 30 secondes. Entrée Nivlum : Signal logique actif au niveau haut pour une luminosité inférieure au seuil fixé. Sortie Nivlum1 : Signal précédent, retardé de 1 minute 30 secondes, de niveau haut pour une luminosité inférieure au seuil fixé. (Remarque une fonction test permet de réduire ce temps de temporisation à quelques secondes) Fonction secondaire FS2.3 : Eliminations des fluctuations du signal Entrée NivLum1: Sortie NivLum2 : Fonction secondaire FS2.4 : Adaptation niveau de tension et Signalisation lumineuse Sortie (L4): Allumage d'une led rouge si la luminosité est trop importante Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°16 3) Schéma fonctionnel de second degré de FP3 Fonction principale FP3 : Mesure de la Température Mesure de la Température - FP3 Détection de la température CaptTemp RefTemp0 FS3-2 Elaboration d'une Référence de tension FS3-1 (L6) Grandeur Physique température Elaboration de la différence des tensions Temp Amplification en tension FS3-3 Vtempc Vers FP4 FS3-4 Vtempc Réf2.5V Adaptation de Niveau et Signalisation Lumineuse FS3-5 (L2) Réglage du seuil de température Vtemp Vers FP4 (L4) Etat de la température SCHEMA FONCTIONNEL DE DEGRE 2 Fonction secondaire FS3.1 : Elaboration d'une Référence de tension Tension référence correspondante à la tension obtenue par le capteur de température à 0°C Fonction secondaire FS3.2 :Détection de la température Tension image de la température selon les caractéristiques du capteur Fonction secondaire FS3.3 : Elaboration de la différence des tensions Obtention d'une tension image de la température en degré Celsius. Fonction secondaire FS3.4 :Amplification en tension Amplification réglable, qui permet un réglage précis lors de l'utilisation du convertisseur Analogique digital. (1 degré Celsius = 4 quantums du convertisseur) Fonction secondaire FS3.5 :Adaptation de niveau et signalisation lumineuse Entrée (L2 ) : Réglage du seuil de détection de la température à l’aide du potentiomètre Aj3 Sortie (L4): Allumage d'une led rouge si la température est trop importante Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°17 4) Schéma fonctionnel de second degré de FP4 Fonction principale FP4 : Gestion des Cycles d’arrosage Gestion des Cycles d'Arrosage - FP4 VHUMC Acquisition Informations Signaux Analogiques VLUMC VTEMPC PE0 à PE2 FS4-3 PC0 à PC7 VHUM Acquisition Informations Signaux logiques VLUM VTEMP Gestion de l'arrosage Cycl_ON (PB0) Cycl_OFF (PB1) PB7 (Select) FS4-1 FS4-2 Remarque: Les entrées sont Vhum, Vlum et Vtemp ou Vhumc Vlumc Vtempc suivant le mode de fonctionnement (L5) Autorisation d'arrosage (L3) Marche Forcée (L3) Remise à Zéro (L2) (L2) Réglage Nombre de Cycle Réglage Durée d'arrosage SCHEMA FONCTIONNEL DE DEGRE 2 Fonction secondaire FS4.1 : Acquisition Informations Signaux Logiques Récupération des informations logiques pour traitement par le processeur Fonction secondaire FS4.2 : Gestion de l'arrosage Fonction secondaire FS4.3 : Acquisition Informations Signaux analogiques Avec sécurisation des signaux et remise à niveau. Utilisée seulement lors du mode de capture via le convertisseur analogique digital. Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°18 Vers FP5 5) Schéma fonctionnel de second degré de FP5 Fonction principale FP5 : Commande Electrovanne et Pompe Commande Electrovanne et Pompe - FP5 Depuis FP4 Cycl_On Cycl_Off Génération commande Pompe FS5-1 Com3 et 4 Commande Pompe (L7) Information Lumineuse des commandes Signalisation de la commande electrovanne Etat de l'électrovanne (L4) FS5-4 Mise en forme des signaux de commande Com1 à Com4 Commande Electrovanne à impulsion (L10) Amplification de Puissance FS5-2 Information Lumineuse des signaux commandes (L4) FS5-3 SCHEMA FONCTIONNEL DE DEGRE 2 Fonction secondaire FS5.1 : Génération commande Pompe (ou électrovanne 24V) Fonction secondaire FS5.2 : Mise en forme signaux de Commande Fonction secondaire FS5.3 : Amplification de puissance Fonction secondaire FS5.4 : Signalisation de la commande électrovanne Sortie (L4): Allumage d'une led rouge si l'électrovanne est activée Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°19 Glossaire des termes et signaux utilisés dans le dossier Alimentations: Vdd +9V Vcc +5V Gnd Vss Masse -9V FP1 Gene Filt1 Filt2 EnvHum RetHum CaptHum Capthum1 Vhum Vhumc Signal Rectangulaire d'environ 500Hz Signal de 500 Hz sans composante continue Signal sinusoïdal de 500 Hz d'amplitude +/- 6V Signal sinusoïdal de 500 Hz d'amplitude +/- 6V Signal récupéré sur la sonde après être passé par le sol Signal atténué suivant humidité du sol Signal atténué suivant humidité du sol après adaptation d'impédance Information de validation de l'humidité Tension image de l'humidité pour le convertisseur du µC FP2 Lum Nivlum Nivlum1 Nivlum2 Vlum Vlumc Information sortie détecteur de luminosité Niveau logique en fonction du réglage du comparateur Signal après temporisation Signal logique après Eliminations des fluctuations du signal Information de validation de la luminosité Tension image de la luminosité pour le convertisseur du µC FP3 Captemp RefTemp0 Ref2.5V Temp Vtemp Vtempc Information sortie capteur de température Information pour créer la tension correspondante au 0° Tension référence de 2.5v utilisée pour le comparateur de niveau de température Tension image de la température Information de validation de la température Tension image de la température pour convertisseur du µC FP4: Cycl_on : Cycl_off : Signal de déclenchement d’un cycle d’arrosage. Signal d'arrêt d’un cycle d’arrosage. FP5: Com1 Com2 Com3 Com4 Signal de commande du transistor Q1 Signal de commande du transistor Q2 Signal de commande du transistor Q3 Signal de commande du transistor Q4 Thème Construction Electronique - Bac 2006 - Arrosage Automatique - Page n°20
