Serre automatisée pour orchidées

Le cahier des charges était le suivant :
–La serre mesure 10 mètres carrés environ et possède quelques prises électriques. Elle est située à environ 50 mètres de la maison et ne possède aucune arrivée d’eau.
–La température de la serre doit être comprise entre 12 et 30 °c et le taux d’humidité ne doit pas descendre en dessous de 60%.
–Le système doit mesurer la température, le taux d’humidité (hygrométrie) et la luminosité dans la serre, afficher ces paramètres dans la maison, à l’intérieur de la serre (en option) et sur une page web.
–Sur la page web, les données doivent être présentées sous forme de courbes en fonction de la date et de l’heure de la mesure. Une mesure toutes les 30 minutes est suffisante.
–Le système doit commander un chauffage électrique pour que la température ne descende pas en dessous d’une valeur minimale fixée par l’utilisateur et doit déclencher un brumisateur ou un système d’arrosage pour maintenir un taux d’humidité fixé par l’utilisateur.
–Le système doit déclencher une alarme sonore si la température ou l’humidité ne sont pas dans la plage de fonctionnement normale.
–Utilisation du Wifi interdite dans le lycée.

Après concertation avec mon binôme, nous avons décidé d’utiliser une carte Arduino avec le système Grove car on avait vu cette solution en TP.

Les modules Grove sont tous présentés avec des exemples sur la page http://www.seeedstudio.com/wiki/Grove_System et présentent l’avantage de pouvoir être connectés directement sur la carte Arduino Uno.
Par contre, le prix est plus élevé que pour des composants à monter sur platine d’essai. Dans ce tutoriel, je garde la solution Grove mais on peut faire le même projet avec des composants à monter sur platine d’essai. Mon binôme ayant arrêté en cours d’année, j’ai fini le projet seul et mon professeur a supprimé la partie Internet et horodatage sur la carte SD.

Pour la communication entre les cartes électroniques de la serre et celles de la maison, nous avions choisi la technologie XBee qui permet de transmettre des données jusqu’à 100 mètres. Une liaison Bluetooth ne transmet qu’à quelques mètres et il faut que l’environnement soit bien dégagé. Nous n’avions pas le droit d’utiliser une connexion Wifi.
Le professeur nous avait conseillé de choisir d’abord les capteurs, puis de faire des essais avant de câbler tous les modules. Je vais suivre la même démarche dans ce tutoriel. Vous pouvez passer directement à l’étape 7 si vous ne souhaitez lire les tests des capteurs.

Afin de rendre la réalisation plus abordable au niveau financier, je vous propose de le réduire par rapport au projet initial. Le synoptique ci-dessus présente la solution finale pour le concours Capteurs. Il n’y a plus la partie web et horodatage.

L’afficheur LCD Grove a les caractéristiques suivantes :
–Il possède 2 lignes de 16 caractères.
–Il est piloté par une liaison I2C.
–La couleur de fond est paramétrable.

Nous allons tester cet afficheur en affichant le message “Oui Are Makers” sur la première ligne et sur fond bleu pendant deux secondes puis en affichant le message “Concours Capteurs” sur les deux lignes et sur fond orange pendant deux secondes.
Le programme de test est donné ci-dessous :

Le capteur de lumière Grove est en fait une LDR dont la résistance varie en fonction de la luminosité. Une adaptation est faite sur le module qui délivre une tension analogique comprise entre 0 et 5V. Il est donc impératif de câbler le module sur une entrée analogique de l’Arduino. J’ai choisi l’entrée A0 pour ce test.

Nous allons tester le capteur de lumière en affichant sur l’afficheur LCD la valeur du mot issu de la conversion sur la première ligne et sur la seconde ligne, nous affichons “Jour” ou “Nuit” selon la valeur mesurée par rapport à un seuil.

Les essais montrent que la valeur varie entre 0 (obscurité totale) et 750 (capteur éclairé par une lampe). J’ai fixé le seuil à 250.
Le programme de test est donné ci-dessous :

Le capteur de température et d’humidité sont intégrés dans le même composant. Le DTH11 a les caractéristiques suivantes :
–mesure de température comprise entre 0 et 50°c avec une précision de ± 2°c
–mesure d’humidité comprise entre 20 et 90% avec une précision de ± 5%
Le capteur est placé dans la serre où la température doit toujours être positive et le taux d’humidité supérieur à 60%. La précision n’est pas optimale mais le prix du capteur est très intéressant par rapport à d’autres plus précis et plus chers.

Nous allons tester le capteur branché sur l’entrée analogique A0. Nous affichons sur l’afficheur LCD la valeur de la température sur la première ligne et la valeur de l’humidité sur la seconde ligne.

Le programme de test est donné ci-dessous :

Si l’humidité dans la serre descend sous un seuil, le système doit mettre en marche un brumisateur et/ou un arrosage automatique. La serre ne comportant pas d’arrivée d’eau, j’ai choisi un système d’arrosage avec une pompe d’aquarium qui puise l’eau dans une cuve (ou bidon).

Quand le capteur est immergé, la sortie du module est au niveau bas sinon elle est au niveau haut. Nous allons tester le capteur. Nous affichons sur l’afficheur LCD le message “Cuve vide” sur fond rouge ou “Cuve OK” sur fond bleu ciel. Pour ce test, j’ai choisi de brancher le capteur sur l’entrée numérique D2.

Attention, il ne faut absolument pas plonger le détecteur totalement dans l’eau. Il faut prévoir que le système d’arrosage dépose des gouttes d’eau sur le capteur en sortie de la pompe ou mettre le capteur dans le pot d’orchidées le plus proche de la pompe.

Il existe des kits d’arrosage avec des petits tuyaux et goutteurs pour une dizaine d’euros.
http://www.cdiscount.com/maison/jardin-plein-air/kit-d-arrosage-gouttes-a-gouttes-reglable/f-11785110317-ose4891372270858.html?idOffre=54859922#mpos=1|mp

Le programme de test est donné ci-dessous :

Le test de tous les capteurs ayant été concluant, nous allons câbler tous les capteurs et les deux relais pour commander le chauffage et la pompe.

Nous affichons la température, le taux d’humidité, le niveau d’eau et la luminosité. Si la mesure de la température est en dessous d’un seuil minimal, on déclenche le relais du chauffage. Si la mesure du taux d’humidité est inférieure du seuil minimal et s’il y a de l’eau dans la cuve, on déclenche le relais de la pompe. S’il n’y a plus d’eau dans la cuve, le fond de l’afficheur devient rouge.

Cette solution peut être installée dans la serre sans le module XBee. Le cout du projet avec des modules Grove revient alors à 60€ environ et à 40€ environ avec des composants à monter sur platine d’essai.

Le programme est donné ci-dessous :

Mon projet de terminale devait durer 70 heures. J’ai largement dépassé cet horaire car c’est un projet passionnant que j’ai voulu finir.
Je remercie mon professeur qui m’a aidé à le réaliser et à mon parrain qui a corrigé les erreurs de français pour mon dossier l’an dernier et le tutoriel.

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