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Maquette de la maison: enceinte thermique

Objectifs

Il va s'agir de gérer l'enceinte thermique (maquette de test de l'isolation des murs d'une habitation).

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 les mesures de l'enceinte thermique à l'aide de capteurs et d'une carte Arduino Uno.

    Votre étude portera sur :

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

    La maquette : 

        




    Architecture technique du mini-projet :

    Schéma électrique partiel :



    La répartition du travail :


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

    Le matériel disponible :

    • l'enceinte thermique (maquette) + commutateur, alim, ….
    • une carte Arduino Uno
    • une sonde PT100 et son convertisseur (Novus TxRail 10V)
    • un capteur de température DHT22
    • un relais :  KEYES 5V Relay Module KY-019
    • un bouton poussoir
    • un écran LCD (2x16 I2C DFR0063)

    Cahier des charges du travail à faire:

      1. étudiez le schéma électrique fourni pour comprendre le câblage de la maquette
      2. Faites les tests et essais des 2 capteurs de température afin d'en choisir un:

    • faites une série d'essais (au moins 15 mesures) pour les 2 capteurs (tests à réaliser en même temps), en relevant la valeur des capteurs et la valeur réelle réelle (celle-ci peut être mesurée avec un appareil de mesure fiable et sera alors 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 (capteurs, mesure réelle, erreurs) dans un tableau.
    • Choisissez, en le justifiant, un des 2 capteurs
    • vous expliquerez brièvement le principe de fonctionnement des 2 capteurs.

      3. Faites des tests et essais de l'écran LCD
      4. Faites les tests et essais du commutateur et du bouton poussoir (les résistances de "Pullup" seront réalisées informatiquement par le carte arduino – voir TP 2.1 Fiche N°5)
      5. Complétez le schéma électrique fournis en y rajoutant vos câblages de la carte Arduino (relais, commutateur, capteur, bouton poussoir)
      6. Faire le programme de gestion des tests :

    • Le commutateur peut être dans 2 positions (manuel ou auto/arduino).
      • Dans la position "manuel" :
        • l'écran LCD affiche la température de votre capteur de température (celui que vous avez choisi)
      • Dans la position "auto/arduino" :
        • Quand on appuie sur le bouton poussoir, la procédure de test est lancée :
          • Allumage de la lampe "chauffante" (avec le relais)
          • Affichage de la température sur l'écran LCD
          • Affichage du temps écoulé (heures/minutes/secondes) sur l'écran
        • Quand on appuie à nouveau sur le bouton poussoir, la procédure de test est arrêtée

     


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

    Le matériel disponible :

    • une carte Arduino Uno
    • un shield Ethernet

    Cahier des charges du travail à faire :

      1. Créez et paramétrez la base de données (en local, à l'aide du programme Wamp) à partir des informations à afficher sur la page web (et des infos nécessaire au fonctionnement)
      2. Faites le programme Arduino pour écrire les données dans la base de données (la carte Arduino sera en mode client et on utilisera la méthode GET)
      3. Gestion de la page web (le site n'aura qu'une seule page):

    • en cours de test :  on affiche "test en cours",  la température ainsi que l'heure
    • en fin de test : affichage de la courbe de température du test (température en fonction du temps). Voir le TP2 de la série 3 et l'utilisation des fonctions pChart.

      4. Programmez la gestion de l'effacement, quand c'est nécessaire (lors d'une nouvelle série de mesures par exemple) des données de la base de données

    Pré-requis : les TP sur la réalisation de site internet doivent être maîtrisés, notamment le TP2.4 qui aborde la création d'un site web évolué (organisé) ainsi que la gestion des bases de données. Si vous n'avez pas fini ou fait ces TP il faut les faire chez vous avant la séance N°2.

    Le site internet doit répondre à l'organisation suivante :

    • une entête (header)
    • un pied de page (footer)

    l'article qui contiendra les différents éléments à afficher
    La mise en page sera réalisée dans le fichier CSS (style.css)

    La page s'appellera  index.html

    Cahier des charges "graphique":

    • le site sera sur fond blanc
    • l'entête et le pied de page seront séparé par une bande ou un cadre rouge (A91101)
    • L'écriture se fera en noir. Les liens en rouge
    • L'entête contiendra 2 images : la photo de l'enceinte thermique (gauche), le logo du lycée (droite) et le nom du projet au centre
    • Le pied de page contiendra 2 logos à droite (logiciels libres et le logo de Arduino) et à gauche les liens suivants : site du lycée, site de la section STI EE/SIN, site Arduino

     


    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 entre vous. Par exemple la variable issue d'une mesure 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'afficher ou de la mettre dans la base de données. Vous allez donc définir toutes les variables communes issues de mesures ou celles issues du programme Arduino (nom et type).



    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 commun à partir des rapports de chaque élève.
    • Préparation de l'oral (diaporama).



    Étape finale : oral     - travail individuel -