Projet génie électrique

Hoareau Loïc
Lejosne Alexis
Larrère Julie
Le Mardi 20 mai 2008,
à Bidart
Elèves ingénieurs
ESTIA 2010
Projet génie électrique
Debemos realisar un platino electrónico que permite ajustar la temperatura
en una habitaciòn. Este captador regla la temperatura con une reloj. Debe
tambièn apagar el radiator si la temperatura està por encima de la tempratura
querida.
Al contrario, el radiator debe estar encender si la temperatura està debajo de la
temperatura querida. Un otro criterio està sobre la ventana que està o no està
abierta. Por hacer este platina, debemos buscar el método que queremos hacer y
los componentes electrónicos.
I. Cahier des charges.
A) Introduction
Contexte
Dans le cadre du projet génie électronique de première année à l’ESTIA,
nous réalisons un montage électronique permettant de capter une température et
détecter une ouverture afin qu’il puisse être utilisé dans le domaine de la
domotique.
B) Description de la demande
1- Les objectifs et conditions
Le but : effectuer la partie commande d’un capteur de température et détecteur
d'ouverture.
Les bénéficiaires : L’utilisateur, le client et le programmeur du microcontrôleur
susceptible de traiter les données fournies par notre montage.
Le support : Une platine électronique.
Le lieu : Ecole d’ingénieur ESTIA sur la technopole d’Izarbel à Bidart.
Les moyens : L’ordinateur, le logiciel DXP de simulation, cours d’électricité et
d’électronique, platine et composants
2- Produit du projet
Nous effectuerons une platine électronique.
3- Les fonctions du produit
Le système permet d'asservir la température de la pièce à celle de la
consigne en utilisant les informations en temps réel issues du capteur de
température.
Les différentes fonctions :
• éteindre (allumer) les chauffages quand la fenêtre est ouverte (fermée),
• régler la température à une valeur fixe (par exemple, éteindre (allumer)
automatiquement le chauffage si la température est supérieure (inférieure)
à la valeur fixe.),
• éteindre le chauffage durant certaines heures de la journée.
4- Critères d'acceptabilité et de réception
Le capteur doit fonctionner de manière efficace, rapide et sans erreur.
C) Contraintes
1- Contraintes de coûts
Le budget est alloué par l’école ESTIA qui décide suivant ces ressources
ou leurs réserves. La consigne est de minimiser le coût.
2- Contrainte de délais
Le projet doit être rendu le 20 juin 2008.
D) Déroulement du projet
1- Planification
• Recherche de la solution du jeudi 3 avril au vendredi 16 avril 2008,
• Commande du matériel le mercredi 21 avril 2008,
• Réalisation du projet le jeudi 29 mai 2008
2- Ressources
Ressources humaines :
R.Briand Chercheur-Enseignant au LIPSI/ESTIA
G.Terrasson Enseignant à l’ESTIA
Ressources matérielles :
http://www.sonelec-musique.com/electronique_theorie_aop.html
II – Les propositions
A) Première Proposition.
La première proposition est la plus évident un circuit avec une seule
boucle et relié principalement à un thermostat. Il est nécessaire d’avoir trois
interrupteurs :
• le premier a une ouverture directe pour l’horloge. L’interrupteur
ouvert lorsqu’il ne faut pas chauffer, par exemple pendant que les
personnes travaillent.
• le deuxième a une ouverture directe pour le dépassement de
température. L’interrupteur s’ouvre quand la limite de température
est dépassée, par exemple 22°C.
• le troisième a une ouverture inverse pour la fenêtre. L’interrupteur
s’ouvre quand la fenêtre est ouverte.
THERMOSTAT
TEMPERATURE
FENETRE
HORLOGE
B) Deuxième Proposition.
La deuxième proposition comprend deux circuits distincts. L’un permettra
de régler la température avec une sortie numérique, l’autre permettra de détecter
l’ouverture d’une fenêtre avec une sortie analogique. Le réglage sera effectué
par un microcontrôleur. Notre capteur sera ici une thermistance en série avec
une résistance. Dans ce montage, il faudra échelonner la thermistance grâce à
cette résistance, cela permettra d’obtenir la température en fonction de la tension
du circuit
THERMISTANCE
SORTIE NUMERIQUE
SOURCE
RESISTANCE
INTERRUPTEUR
SORTIE ANALOGIQUE
SOURCE
RESISTANCE
C)Troisième proposition
La troisième proposition découle de la seconde. En effet, nous relions les
deux produits qui ne dépendront que d’une seule source de tension. Ici,
également, le microcontrôleur permettra le réglage des différents facteurs.
INTERRUPTEUR
SORTIE ANALOGIQUE
SORTIE NUMERIQUE
THERMISTANCE
RESISTANCE
SOURCE
RESISTANCE
D) Quatrième proposition
Nous n’aurons pas de thermistance nous utilisons un capteur thermique.
La détection de l’ouverture de la fenêtre s’effectuera grâce à un interrupteur en
série avec le capteur thermique. Le montage se base sur un amplificateur
opérationnel. Dans un premier temps, nous avion l’intention d’utiliser un filtre
basse bas à l’entré de l’amplificateur dans le but de filtrer les éventuels parasite,
cependant, le montage posait des problèmes lors des simulations. Nous l’avons
donc simplifié en retirant le filtre passe bas.
Sur le schéma présenté ci-après, le générateur de tension sinusoïdale
permet de simuler le capteur de température LM35.
III. Comparaison des propositions
Nous avons choisit la proposition quatre. Elles présentent des avantages
plus importants. En effet, les coûts du dispositif seront réduit car le matériel
utilisé est courant, ce qui entraine un prix bas.
IV. Etude du montage choisi
A) Le montage choisi
Nous avons choisi le montage à amplificateur opérationnel couplé au
capteur thermique LM35. Il s’agit d’un montage facile à mettre en œuvre et
offrant néanmoins une précision suffisante pour arriver à mesurer de petites
variations de température.
A partir d’une tension d’alimentation fournie par un générateur, le capteur
LM35 renvoie en sortie une tension proportionnelle à la température : à un degré
Kelvin correspond une tension de sortie de capteur de 10mV. Ainsi, pour une
température comprise entre 0°c et 40°c les tensions de sortie du capteur seront
comprises entre 2.73 V et 3.13V. C’est pourquoi il est nécessaire d’utiliser un
montage comparateur afin d’étaler au mieux les tensions de sortie du montage
entre 0 V et 5V dans le but de bénéficier de la meilleur précision possible.
B) Les composants
Caractéristique
Avantages
Sonde de température de Thermistance de type CTN
précision Lm35
T=Ua ou a=10mV/°K
•
L’erreur de calibrage est
•
Le composant est moins couteux
•
•
Inconvénients
•
•
nulle à 25°c
la
température
est
proportionnelle
à
la
tension sur la plage
d’utilisation souhaitée (0°c
à 40°c)
Le
composant
est
disponible dans le stock de
l’ESTIA
Précision des mesures
Plus
chère
que
la
thermistance
•
Facilité de mise en œuvre dans un circuit
•
La caractéristique du composant est
compliquée
Précision des mesures
•
C) L’expérimentation
Voici le circuit réalisé lors de l’expérience :
Résultats de l’expérience :
Comportement de capteur à l’air libre :
On voit que la valeur moyenne de la tension de sortie est de 3.12V à
température ambiante (environ 25°C).
Comportement du montage lorsqu’on le réchauffe (en tenant le capteur
entre deux doigts par exemple) :
On constate cette fois que la valeur moyenne de la tension de sortie du
montage est de 3.63 V.
Interprétation des résultats :
Le capteur montage fonctionne correctement : la tension de sortie
augmente avec la température et est comprise entre 0V et 5V pour les
températures usuelles. Les résultats sont en accord avec la simulation.
Nous n’avions pas pu réaliser le montage du circuit pour le capteur
d’ouverture faute de temps.
V. Authentification
L’authentification se fera le lundi 23 juin sous la tutelle de R.Briand et
G.Terrasson.
Conclusion :
Working on this project showed us how much it is difficult to work
efficiently together on a same goal. We tried to divide the work per period and
per person doing our best to organize the job. It permitted us to enhance our
knowledge in electronic systems and we could apply what we learned during the
courses of electricity, numerical and analogical electronic.
Of course, we faced a lot of issues but the hardest one to overcome
probably was the lack of time.
Finally we managed to achieve the purposes we wanted to and we are
quite proud of it, thanks to our teachers.