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Maquette de la maison: enceinte thermique

Organisation

Le mini projet "enceinte thermique" sera réalisé par 3 élèves

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.

Il y a aussi plein d'infos utiles dans la partie "fiches d'aides"

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 :

    • une carte Arduino Mega
    • une carte Grove Base Shield (connexions)
    • un capteur de température DTH22
    • un capteur de température PT100 (+ son convertisseur)
    • une carte Ethernet Shield (version 1 ou 2)

    Cahier des charges du travail à faire:

    1. Etudiez le schéma électrique fourni pour comprendre le câblage de la maquette
    2. Faites les tests et essais des 2 capteurs de température :
      • faites une série d'essais (au moins 4 mesures) pour les 2 capteurs, en relevant la valeur du capteur et la valeur réelle réelle (celle-ci peut être mesurée avec un appareil de mesure fiable et sera alors considérée comme la valeur réelle par exemple un thermomètre numérique).
      • 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 2 tableaux.
        • concluez sur la précision et la justesse du choix de chaque capteur
      • vous expliquerez le fonctionnement du capteur PT100.
    3. Faire le programme de gestion de l'enceinte thermique (à faire avec l'élève N°2):
      • Quand on appuie sur le bouton poussoir (et que le commutateur est en position "arduino", la procédure de test est lancée. La led rouge clignote.
      • Toutes les 10 secondes la température est mesurée par les 2 capteurs. Elles sont affichées sur l'écran LCD et envoyées à la base de données.
      • Quand le test complet est fini (quand la température n'augmente plus pendant 2 minutes), on allumera de manière constante la led rouge et on affichera sur l'écran LCD "test fini".

     
    Élève N°2 : gestion de l'affichage et de la procédure de tests

    Le matériel disponible :

    • une carte Arduino Mega
    • une carte relais : module 1 relais 5 Vcc
    • un bouton poussoir Grove
    • 1 led rouge + une résistance
    • un écran LCD
    • une carte Ethernet Shield (version 1 ou 2)

    Cahier des charges du travail à faire:

    1. Etudiez le schéma électrique fourni pour comprendre le câblage de la maquette
    2. Faites les tests et essais de l'écran LCD, du BP, du relais
    3. Demandez la Led (et sa documentation technique) au professeur. Calculer la résistance nécessaire au fonctionnement de la led. Essayer ensuite cette led avec votre carte Arduino
    4. Pour vérifiez que vous avez saisi le fonctionnement des différents éléments faites le programme suivant:
      • quand on appuie sur le BP, la led clignote, le relais est activé et vous afficherez "essai en cours" sur l'écran LCD.
      • quand on rappuie sur le BP, la Led s'allume sans clignoter, le relais est inactif et vous afficherez "fin de l'essai" sur l'écran LCD.
    5. Faire le programme de gestion de l'enceinte thermique (à faire avec l'élève N°1):
      • Quand on appuie sur le bouton poussoir (et que le commutateur est en position "arduino", la procédure de test est lancée. La led rouge clignote.
      • Toutes les 10 secondes la température est mesurée par les 2 capteurs. Elles sont affichées sur l'écran LCD et envoyées à la base de données.
      • Quand le test complet est fini (quand la température n'augmente plus pendant 2 minutes), on allumera de manière constante la led rouge et on affichera sur l'écran LCD "test fini".

        


    Élève N°3 : gestion de l'affichage des résultats (web)

    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 -