système irrigation des plantes médicinales avec des panneaux solaires

1. Chapitre III : Réalisation de la maquette et essais expérimentaux
III.1 Introduction :
Après avoir dans les chapitres précédents sur les systèmes de conversion photovoltaïque, les
plantes médicinales et la programmation de l’automate.
La réalisation pratique et le test des différents scénarios font l’objet de ce chapitre, ou nous
allons utiliser des capteurs, des actionneurs, un API, une carte d’adaptation 5-12V, un
régulateur et une source d’alimentation à l’énergie solaire.
III.2 Description générale du système :
Ce système d’irrigation est composé essentiellement par des capteurs et des actionneurs qui
sont commandé par l’API, ce dernier est relié avec un optocoupleur qui convertit la tension
obtenue du régulateur (12V) à une tension qui peut alimenter les capteurs (5V), d’où elle
amplifie de la sorte à une tension compréhensible par l’automate (12V).
Figure III.1 : Le schéma général du système

2. III.3 Les capteurs
Un capteur électronique est un dispositif utilisé pour détecter, mesurer ou convertir une
grandeur physique en un signal électrique exploitable par un système électronique. Les
capteurs électroniques sont largement utilisés dans de nombreux domaines, tels que
l'automatisation industrielle, l'électronique grand public, la santé, l'automobile, l'aérospatiale,
etc.
Les capteurs utilisés dans le système sont :
III.3.1 Capteur d’humidité
Ce capteur d'humidité du sol est une simple carte de dérivation pour mesurer le sol. Les deux
sondes agissent comme une variable de résistance. Lorsque le sol est sec, la tension de sortie
est plus élevée. Cela fonctionne selon deux modes : Le mode numérique qui détecte
simplement la présence d'eau et émet un signal numérique haut et un mode analogique qui est
plus précis.
Caractéristiques
Tension de fonctionnement : 3,3v - 5v
Petite taille : 1,6cm * 3cm
Mode double sortie
Sensibilité réglable avec potentiomètre intégré au tableau de bord Indicateur de puissance
(LED rouge) et indicateur de sortie numérique (LED verte).
Connexions
1) VCC - 3,3v - 5v alimentation électrique
2) GND - GND de l'alimentation électrique
3) DO - Broche numérique du microcontrôleur
Figure III.2 : Capteur d’humidité

3. III.3.2 Capteur de niveau
Un capteur de niveau est un dispositif électronique qui permet de mesurer la hauteur du
matériau, en général du liquide, dans un réservoir ou un autre récipient.
Caractéristique technique
-Tension de fonctionnement : 3-5V
-Courant en fonctionnement : moins de 20mA
-Type de capteur : analogique
-Dimension de la zone de détection : 40*16mm
-Carte de type : FR4 double face HASL
-Température de fonctionnement : 10-30°
-Humidité ambient :10-90% (sans condensation)
-Taille de la carte : 62mm*20mm*8mm
Connexions
Vcc
GND
Signal
Figure III.3 : Capteur de niveau

4. III.4 Optocoupleur :
Un optocoupleur est formé d'une LED infrarouge et d'un photorécepteur. L'optocoupleur
assure une liaison entre la LED et le phototransistor tout en assurant une isolation
électrique entre les deux. L'émetteur et le récepteur de lumière sont ainsi face à face dans le
boitier de l'optocoupleur (le boitier doit être bien opaque à la lumière ambiante). Les
optocoupleurs servent donc à transmettre des signaux (en tout ou rien ou analogiques) en
assurant une isolation électrique.
Figure III.5: Optocoupleur
Principe de fonctionnement de l’optocoupleur
Un optocoupleur repose sur une LED et un phototransistor ou une photodiode.
Lorsqu'on fait passer un courant dans la LED, elle brille (elle émet de l'infrarouge) dans
un boitier bien opaque à la lumière ambiante. La lumière émise par la LED est captée
par le phototransistor qui devient alors passant. On peut donc transmettre un courant
électrique tout en isolant électriquement. Dans son principe, l'optocoupleur fait les
conversions successives : courant électrique - lumière infrarouge - courant électrique.
Un optocoupleur se représente de la façon suivante :
Figure III.5: Le principe de fonctionnement d’un optocoupleur

5. III.5 L’automate programmable utilisé
Dans ce système, nous avons utilisé un automate de type monobloc avec 8 entrées et 6
sorties à relais, ce qui nous permet de commander les actionneurs selon le programme
téléchargé. Cet API est du modèle MITSUBISHI FX1N-14MR.
Figure III.6: L’api Mitsubishi FX1N-14MR
III.6 Les actionneurs
Les actionneurs utilisés dans le système sont :
III.6.1Une pompe
Mini pompe à eau submersible DC 3-5V à faible bruit pompe à moteur 120L/H
Spécifications
Type d’élément : pompe submersible
Tension : DC 2,5-5v
Actuel :130-220MA
Ascenseur :40-110cm
Débits : 80-120L/H
Puissance :0,4-1,5W
Sortie d’eau :5mm
Poids : environ 30g

6. Figure III.7 : Pompe
III.6.2 Une alarme
Une alarme est un signal avertissant d'un danger. À ce titre, l'alarme est une information
émise pour provoquer une réaction
Buzzer est un dispositif de signalisation électronique avec une structure intégrée. Avec le
courant continu, il est largement utilisé dans les ordinateurs, imprimantes, photocopieurs et
systèmes d'alarme.
III.7 Le régulateur
Nous avons utilisé le régulateur pour charger la batterie et alimenter le système à partir du
panneau solaire.
Figure III.9 : Le régulateur de charge

7. III.8 Programmation des différents scénarios
Scénario 1
Exemple 1
 Lorsque on appuis sur le bouton poussoir ‘START’
Pompe 1 marche.
 Lorsque on appuis sur le bouton poussoir ‘STOP’
Pompe 1 ne marche pas.
FIGURE III.10 : Pompe marche avec des boutons poussoirs
Le programme sous LADDER
FIGURE III.11 : Le programme d’exemple 1

8. Exemple 2
 Lorsque on appuis sur le bouton poussoir ‘START’
Pompe 1 marche 20S et stop.
Le programme sous LADDER
FIGURE III.12 : Le programme d’exemple 2
Exemple 3
 Lorsque on appuis sur le bouton poussoir ‘START’
Pompe 1 marche 20S et STOP.
Pompe 2 marche 40S et STOP.
FIGURE III.13

9. Le programme sous LADDER
FIGURE III.14 : Le programme d’exemple 3
Scénario 2
Lorsque le capteur d’humidité détecte l’absence d’humidité dans le sol.
 La pompe marche.
Lorsque le capture d’humidité détecte la présence d’humidité dans le sol.
 La pompe ne marche pas.
FIGURE III.15 : Le schéma de scénario 2

10. Le programme sous LADDER
FIGURE III.16 : Le programme de scénario 2
Scénario 3
Lorsque le capteur de niveau 1 détecte l’absence d’eau dans le réservoir 1.
 Pompe 3 marche.
Lorsque le capteur de niveau 1 détecte la présence d’eau dans le réservoir 1.
 Pompe 3 ne marche pas.
FIGURE III.17 : Le schéma de scénario 3

11. Le programme sous LADDER
FIGURE III.18 : Le programme de scénario 3
Scénario 4
Lorsque le capteur de niveau 2 détecte l’absence d’eau dans le réservoir 2
 L’alarme sonne.
Lorsque le capteur de niveau 2 détecte la présence d’eau dans le réservoir 2.
 L’alarme ne sonne pas.
FIGURE III.19 : Le schéma de scénario 4

12. Le programme sous LADDER
FIGURE III.20

13. Conclusion :
Dans ce chapitre, nous avons illustré les étapes de la réalisation pratique de notre système
ainsi que la programmation des différents scénarios avec les capteurs et les actionneurs. Cette
programmation se fait grâce à l’API permettant la commande automatique et l’automatisation
du système. On peut conclure que les résultats obtenus sont satisfaisants et les tests réalisés
montrent l’efficacité et la réussite de notre système