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Eolienne

Objectifs

Il va s'agir de gérer la maquette "Éolienne" qui permet de visualiser la production de l'éolienne ainsi que le résultat de capteurs associés (sens du vent, vitesse du vent, ...).

Les élèves devront être capables de :

  • de répondre au cahier des charges.
  • de produire un rapport par groupe : avec une partie commune en tête du rapport (explications générales, planning, …),  ensuite les parties individuelles (6 à 10 pages par élève) et enfin les annexes
  • de présenter à l'oral (individuellement) leur travail

Pièces jointes

  • TOUTES les ressources (documentations techniques, …) sont disponibles ici ou auprès du professeur

Toutes les documentations ou les informations nécessaires sont fournies. Il n'y a donc pas de recherche à faire sur internet.

Il est donc important de commencer par prendre connaissance de tous les documents fournis.

Le seul site autorisé (et utile) est le site Arduino.

    Situation par rapport au projet de terminale :

    Le mini-projet de cette année correspond globalement à la partie « conception détaillée » du projet de terminale. Comme vous pouvez le voir sur l'image ci-dessous, le projet de terminale comporte 6 parties. La partie "avant-projet" a permis de choisir les solutions techniques (matériels, logiciels, …). Vous allez mettre en œuvre ces solutions techniques.


     
    Notation / évaluation:

    Le rapport final donnera lieu à une note ainsi que l’oral de présentation (10' en français et 2' en anglais). Cette note comptera dans votre moyenne d'ETS.



    Durée / organisation / planning:

    Le projet portera sur 8 à 10 séances soit à peu près 30 heures (sans compter le travail à la maison)

    Séance N°1 :

    • TP : La conduite de projet sous gantt  (2H) – découverte du logiciel
    • Découverte de votre projet et élaboration de votre planning sous gantt (2h)

    Autres séances (+ travail à la maison) :

    • Élaboration du projet : étude, calculs, mise en œuvre, simulation, essais et rédaction d’un dossier par groupe.

    Dernière séance :

    • oral de présentation individuel en français (10 min) puis un résumé en anglais (2 à 3 min).




    Principe (cahier des charges succinct):

    Vous allez gérer l'affichage de la consommation et des données météo associées sur un écran LCD.

    Votre étude portera sur :

    • les essais des matériels proposés
    • la mise en œuvre du programme Arduino.
    • La visualisation (affichage) des résultats

     

     La maquette :



    Architecture technique du mini-projet :





    Schéma électrique général (principe):


    Schéma électrique de la maquette:


    La répartition du travail :


    Élève N°1 : gestion des capteurs et de la procédure de tests

    Le matériel disponible :

    • la maquette
    • les capteurs météo (anémomètre et girouette)
    • un capteur de courant : MR003-009.1
    • une carte Arduino Uno


    Cahier des charges du travail à faire :

         1. Étudiez le schéma électrique fourni pour comprendre le câblage de la maquette.
         2. Gestion de l'anémomètre :

    • Ouvrez le programme de test proposé (prog_test_anemometre.txt).
    • Raccordez l'anémomètre sur votre carte Arduino
    • Testez le fonctionnement
    • Modifiez le programme pour avoir la vitesse du vent en km/h (aidez vous de la documentation technique de l'anémomètre)
    • Expliquez le fonctionnement du programme Arduino (en détail) et du capteur


         3. Gestion de la girouette :

    • Étudiez la documentation technique
    • Raccordez la girouette sur votre carte Arduino
    • Faites le programme Arduino. On estime que le Nord est positionné de la manière suivante :

              

    • Expliquez, en détail, le fonctionnement du capteur
    • Expliquez le fonctionnement de votre programme


         4. Gestion de la mesure de courant

      • Étudiez la documentation technique du capteur de courant (mesure : -12,5A à 12,5A, sortie : 0 à 5V)
      • faites le programme Arduino
      • faites une série d'essais (au moins 10 mesures) du capteur en relevant la valeur du capteur et celle fournie par un ampèremètre (ou une pince ampèremétrique). Cette dernière sera considérée comme la valeur réelle.

          

    • A partir des notions d'erreur absolue et d'erreur relative (document explicatif fourni) :
      • Calculez l'erreur absolue pour chaque mesure.
      • Calculez l'erreur relative (en pourcentage) pour chaque mesure.
      • Vous mettrez les résultats (capteur, mesure réelle, erreurs) dans un tableau.
      • Concluez sur la qualité de ce capteur
      • Expliquez le fonctionnement de votre programme

     


    Élève N°2 : gestion de l'affichage des résultats

    Le matériel disponible :

    • la maquette (leds, potentiomètres, ...)
    • une carte Arduino Uno
    • des résistances
    • un écran LCD : 2.8'' TFT Touch Shield v2.


    Cahier des charges du travail à faire :

        1. étudiez le schéma électrique fourni pour comprendre le câblage de la maquette.
        2. Gestion de la mesure de tension

    La tension issue de l'éolienne doit être mesurée par la carte Arduino. Pour réaliser cette mesure on se propose de prendre le montage du pont diviseur :

         V1 est la tension fournie par l'éolienne. V2 est la tension qui rentre sur la carte Arduino.

         Étude du montage "pont diviseur" :

             2.1. A l'aide de la loi des mailles et de la loi d'ohm, trouver l'équation de V2 en fonction des 3 éléments du montage : V1, R1 et R2.
             2.2. Complétez le tableau suivant : (retrouvez la valeur max dans les documentations techniques)

    V1 (volts)

    Valeur max :

            …...

    10

    7

    5

    3

    0

    V2 (volts)


       2.3. Quel est l'intérêt de ce montage ? Pourquoi n'aurions-nous pas pu brancher directement l'éolienne sur la carte Arduino ?

       2.4. Faites le programme Arduino d'acquisition de cette tension.


        3. Écran LCD

        Vous aller étudier le fonctionnement de l'écran LCD fourni. Celui-ci doit afficher l'écran ci-contre:
    • Faites des essais de l'écran LCD
    • Faites le programme pour avoir l'affichage demandé




     


    Pour vous aider, voici une proposition d'organisation du travail en différentes étapes:

    Quelques remarques préliminaires:

    • la rédaction du rapport se fait au fur et à mesure de l'avancement du mini-projet ( il se fait en parallèle donc et essentiellement à la maison). Une fois qu'une question a été résolue, qu'un élément technique a été essayé et approuvé, il faut l'intégrer au rapport.
    • les professeurs vérifieront l'avancée du projet et la rédaction du rapport au fur et à mesure.
    • la présentation d'un programme informatique (par exemple sur Arduino) sera présenté sous forme d'algorigramme dans le rapport et à l'oral seul de courts extraits "pertinents" peuvent apparaître dans le rapport. Le programme réel sera mis dans les annexes du rapport.
    • les ressources (documentations techniques, …) sont disponibles en haut de la page ou auprès du professeur
    • pour tout problème concernant la programmation Arduino ou le contenu d'une bibliothèque Arduino le seul site de référence fiable est le site Arduino : https://www.arduino.cc/ (par exemple : menu "Learning" puis "Reference" pour les instructions Arduino)




    Étape N°1: planning sous gantt        - travail individuel -

    • Faites le TP : "La conduite de projet sous gantt"  (durée : 2H) – découverte du logiciel



    Étape N°2: planning du projet       - travail collectif -

    • Lisez bien votre projet et rédiger votre planning de projet sous gantt.




    Étape N°3: choix des variables communes (et de leur type)       - travail collectif -

    Choisissez ensemble le nom et le type des variables que vous allez utiliser et partager avec les autres. Par exemple la variable issue de la mesure de courant va être mise à jour par l'élève chargé de gérer le capteur, mais cette variable va aussi être utilisée par celui qui s'occupe de l'affichage. Vous allez donc définir toutes les variables communes (celles issues de mesures ou celles issues du programme Arduino pour signaler un test, quelle ampoule est en test , …)

    Pensez à vous concerter pour l'attribution des entrées/sorties de la carte Arduino. Cela peut se faire au fur et à mesure de l'avancement de votre travail personnel (partie suivante). Attention à l'écran LCD qui utilise certaines entrées/sorties de la carte Arduino



    Étape N°4 : travail personnel

    • Chacun fait son travail personnel.
    Les fonctions delay et delayMicroseconds sont interdites afin de ne pas bloquer le programme à un endroit.



    Étape N°5 : mise en commun       - travail collectif -

    • Maintenant on regroupe les différents programmes Arduino sur un seul programme et on essaie pour voir si tout fonctionne.



    Étape N°6 : rapport et oral      - travail collectif et individuel -

    • Finalisation du rapport et préparation de l'oral (diaporama).



    Étape finale : oral     - travail individuel -