Transmission d`informations - Sen

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Transmission d’informations
TP5 SEN Rev03
ARDUINO UNO
Régulateur de serre horticole
Protocole UDP
Lycée des Métiers Jacques Prévert Combs – la – Ville
Section de BAC PRO Systèmes électroniques numériques
Electronique Industrielle Embarquée
1
Bac Pro Systèmes Electroniques Numériques
TP5 SEN Rev03
Repère : TPARDUISERRE
Niveau : TSEN
Champ professionnel : Electronique industrielle embarquée
Fiche de travaux liée à des activités de : Travaux pratiques
Système ou sous-système : ARDUINO SERRE
Lieu d’activité : COMBS-LA-VILLE
Définition des tâches confiées à l’élève à l’occasion
de la séquence de :
Enoncé des objectifs de formation associés
aux tâches définies :
FONCTIONS ET TACHES :
1 - PREREQUIS :
-
A1-1 Préparer, intégrer, assembler, raccorder le
matériel
A2-1 Participer à la préparation sur site
A2-2 Mettre en place, raccorder, tester et valider les
supports de transmission
A1-2 Intégrer les logiciels
A1-3 Tester et valider
A2-2 Raccorder les éléments
TP1 Arduino (2SEN)
2 - EN AYANT A VOTRE DISPOSITION :
- carte UNO
- dossier technique
- PC + logiciel installé arduino 1.5
- Alimentation
- Maquette serre horticole
3 - ON VOUS DEMANDE :
SAVOIRS ASSOCIES :
- de raccorder la carte Arduino sur la serre
- de téléverser des programmes
- de tester l’application Python
- de modifier le programme
- de tester l’ensemble
- d’analyser des trames UDP sur le réseau
S4-2 Les logiciels : applications
S2-2 Circuits programmables
COMPETENCES :
4 - CRITERES D'EVALUATION :
-
-
Equipement correctement configuré et
fonctionnant comme prévu dans le cahier des
charges
Trames interprétées correctement
C2-1 Faire un bilan de l'existant
C3-3 Réaliser l'intégration logicielle d'un équipement
C4-3 Installation des supports
C3-4 Effectuer les tests nécessaires à la validation du
fonctionnement des équipements
C4-2 Etablir tout ou partie du plan d'implantation et de
câblage
C4-4 Certifier le support physique ou valider les
médias
Evaluation proposée par le professeur :
Compétences
C2-1
C4-3
C3-3
C4-2
C3-4
C4-4
barème
Temps prévu : 4h
A
B
C
D
E
(x1)
(x0.75)
(x0.5)
(x0.25)
(x0)
/6.5
/3
/7
/3.5
/10
/15
Temps passé :
Note de l’élève :
/35
2
TP5 SEN Rev03
1: MISE EN SITUATION
Vous êtes technicien en électronique au sein de MID-ELECTRONIQUE à Orléans (http://www.mid-electronique.com)
et vous participez à des études techniques destinées à remplacer du matériel obsolète.
Un client a demandé à cette société de faire évoluer techniquement son régulateur climatique de serre horticole en
vue de le rendre facilement communicant (télégestion éventuelle).
Un technicien a travaillé sur ce projet et propose d’utiliser un module électronique très répandu : Arduino UNO
configuré en serveur UDP à l’aide du Shield Ethernet.
Le programme a été partiellement réalisé et on vous demande d’effectuer certains tests avant validation complète.
2: CAHIER DES CHARGES
Rappel du principe de fonctionnement du régulateur climatique de serre :
Acquisition
Température θ du
substrat (support de
culture)
Acquisition
Position du rideau
d’ombrage
Acquisition
Eclairement
Utemp(V)
REGULATEUR CLIMATIQUE Uchauf(V)
DE SERRE
Upos1(V)
Uam(V)
Upos2(V)
Usens (V)
Interface
Commande du
chauffage du substrat
Interface
Commande du rideau
d’ombrage
Ulum(V)
Caractéristiques des signaux :
Θ = 0°C ………………………..
Θ = 50°C ………………………
éclairement = 0 lux …………..
éclairement = 125lux …………
rideau ouvert ………………….
rideau fermé …………………..
Upos1 = Upos2 = 0 …………..
Uchauf = 5V ……………………
Uchauf = 0V ……………………
Uam = 5V et Usens = 0V …….
Uam = 5V et Usens = 5V…… .
Remarque Uam=0V …………..
Utemp = 0V
Utemp = 5V
Ulum = 0V
Ulum = 5V
Upos1 = 5V et Upos2 = 0V
Upos1 = 0V et Upos2 = 5V
en cours de fermeture ou d’ouverture
mise en marche du chauffage
extinction du chauffage
ouverture du rideau
fermeture du rideau
Arrêt du moteur rideau
3
TP5 SEN Rev03
Principe pour les tests à réaliser
Utemp(V)
Ulum(V)
Uam(V)
Uchauf(V)
Usens (V)
Upos2(V)
Upos1(V)
3 : Câblage du shield UNO
Bilan des entrées – sorties :
Question 1 : (C2-1 Faire un bilan de l'existant)
Compléter le tableau récapitulatif ci-dessous en précisant ENTREE ou SORTIE (pour le module UNO) selon
les signaux, et en indiquant s’il s’agit d’un signal ANALOGIQUE ou un signal NUMERIQUE.
NOM
ENTREE ou SORTIE
ANALOGIQUE ou NUMERIQUE
Utemp
Ulum
Usens
/3.5
Uam
Upos1
Upos2
Uchauf
Question 2 :
En vous aidant de la présentation technique du module UNO (Ressource Arduino.doc), indiquez le nom des
entrées et /ou sorties utilisables pour notre application client.
/2
Nom des entrées analogiques : ....................................................
Nom des sorties numériques : ......................................................
4
TP5 SEN Rev03
Question 3 : (C4-2 Etablir tout ou partie du plan d'implantation et de câblage)
Voici le début du programme donné par le développeur. En vous aidant de
http://arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInput et du livret Arduino ,en déduire le schéma de câblage du module
en plaçant Utemp, Ulum, Upos1, Upos2, UsensR, UsensF, Uchauf
/* Programme du régulateur climatique de serre horticole
Société MID-ELECTRONIQUE
version 1 - mai 2013
*/
int capteurTemp = A0;
int uTemp = 0;
int capteurLum = A1;
int uLum = 0;
int capteurPos1 = 7;
int capteurPos2 = 6;
/3.5
int sens = 9;
int Uam = 8;
int chauf = 12;
void setup() {
pinMode(capteurPos1, INPUT);
pinMode(capteurPos2, INPUT);
pinMode(sens, OUTPUT);
pinMode(Uam, OUTPUT);
pinMode(chauf, OUTPUT);
}
.
5
TP5 SEN Rev03
4 : TESTS DE FONCTIONNEMENT
COMMANDE DU RIDEAU D’OMBRAGE EN UDP
Question 1 : (C4-3 Installation des supports)
L’ensemble de la carte UNO et Shield est monté dans la maquette de la serre horticole.
Procédez au câblage des fils pour Usens, Uam, Upos1 et Upos2.
Raccordez le shield Ethernet au réseau local.
Alimentez la maquette (+/12V).
/3
Question 2 : (C3-3 Réaliser l'intégration logicielle d'un équipement)
Procédez à l’implantation du sketch « TPserreHort_1 » dans le module UNO en suivant les indications de la
documentation technique si nécessaire (version de l’IDE 1.05, type de carte UNO, port COM selon le PC).
/2
Exécuter le programme « gestionSerreHorti » sur le PC raccordé au réseau local.
Tester la commande d’ouverture et de fermeture du rideau, ainsi que l’arrêt.
VALIDATION :
Question 3 : (C2-1 Faire un bilan de l'existant)
Dans ce dernier programme, la position du rideau n’est pas prise en compte. Les signaux Upos1 et Upos2
permettent de détecter les « fins de course » du rideau.
Des ILS (interrupteurs à lame souple ) sont utilisés ; POS1 détecte la fin de course à l’ouverture du rideau
et POS2, la fin de course à la fermeture.
Localisez les ILS (POS1 et POS2) sur la carte ci-dessous.
/1
Question 4 : (C3-3 Réaliser l'intégration logicielle d'un équipement)
Vous aurez à modifier le programme « TPserreHort_1 » de manière à détecter la position du rideau et d’agir en
conséquence.
Ainsi :
 Lors de l’ouverture du rideau, tant que upos1 est différent de 1, le rideau continue à s’ouvrir.
 Lors de la fermeture du rideau, tant que upos2 est différent de 1, le rideau continue à se fermer.
Ce qui donne :
//Si commande de fermeture du rideau
if (packetBuffer[0] ==0x46){
while(pos2 !=1){
//tant que le rideau ne s'est pas fermé complètement
digitalWrite(uam, HIGH);
digitalWrite(sens, HIGH);
pos2 = digitalRead(upos2);
//lecture de la position du rideau
}
digitalWrite(uam,LOW);
// le moteur s'arrête des que pos2 =1 (rideau fermé)
}
Modifier le programme en conséquence et faire de même pour l’ouverture du rideau.
Tester votre programme.
VALIDATION :
6
/5
TP5 SEN Rev03
Question 5: (C4-4 Certifier le support physique ou valider les médias)
Analyse des trames UDP de gestion du rideau d’ombrage.
Démarrer le logiciel Wireshark puis lancer la capture de trames sur l’interface réseau du PC.
Lancer une fermeture ou une ouverture du rideau selon la position avec l’application « gestionSerreHorti ».
a) Compléter le tableau ci-dessous :
/6
TRAME ETHERNET
Adresse MAC source :
Adresse MAC destination :
Nombre d’octets dans la trame :
Adresse MAC source :
PAQUET IP
Adresse IP source :
Adresse IP destination :
Taille de l’entête IP :
Type et N° de protocole :
DATAGRAMME UDP
N°port source :
N°port destination :
Taille du datagramme :
DATA
Valeur :
/4
b) Copier ci-dessous les octets et noter à quoi cela correspond.
Question 6:
Téléversez le programme « TPserreHort_2 ». Tester le fonctionnement. Que constatez-vous ?
Analyser les trames et notamment celle qui concerne la serre. Que constatez-vous ?
De quel type de trame s’agit-il ainsi que le code ? Résoudre le problème.
/5
7
TP5 SEN Rev03
5 : TESTS DE FONCTIONNEMENT
MESURE DU TAUX D’ÉCLAIREMENT
VIA UDP
Question 1 : (C3-4 Effectuer les tests nécessaires à la validation du fonctionnement des équipements)
Procéder au raccordement de ULUM. Téléverser le programme « TPserreHort_3 ».
Contrôler l’affichage du taux d’éclairement en Lux.
Comment faire varier ce taux ?
/2
Lancer l’application Python et vérifier le fonctionnement.
Question 2 :
Durant l’acquisition de cet éclairement, essayer d’ouvrir ou de fermer le rideau. Qu’observez-vous au niveau
de l’affichage de l’éclairement ? Est-ce que ceci est acceptable pour un client ?
/2
Question 3:
Dans cette étape, vous aurez à modifier le programme Arduino pour que la consigne de luminosité envoyée
par l’application soit prise en compte afin de contrôler le seuil d’ouverture et de fermeture du rideau.
Voir en ANNEXE 1, l’algorigramme complet pour le fonctionnement du régulateur climatique.
/6
Téléverser le programme « TPserreHort_4 ».
Dans ce programme, il existe une variable lumcons qui correspond à la valeur envoyée par l’application
Python.
Avec les éléments mis en place dans ce programme, procédez à l’ajout de certaines instructions afin de
faire fonctionner correctement le rideau d’ombrage. Noter ces modifications.
Tester.
VALIDATION :
8
TP5 SEN Rev03
ANNEXE 1 : algorigramme de gestion du rideau d’ombrage
en fonction du niveau d’éclairement en Lux
Côté application Python : consigne d’éclairement
« lumcons » est la valeur en Lux de la consigne
d’éclairement, valeur envoyée par le programme Python.
Côté Arduino : gestion consigne
DEBUT
ADRESSAGE
INITIALISATION
Conversion A/N de
ULUM
ULUM  lumcons
?
Rideau en pos 1
Rideau en pos 2
?
?
Marche Arrière
Marche Avant
9

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