Dossier technique
Ce dossier technique présente le projet de frigo intelligent, un appareil électroménager qui utilise un capteur DHT 22 pour mesurer la température et l'humidité à l'iintérieur du frigo.
Les données du capteur sont ensuite utilisées pour contrôler le compresseur du frigo, afin de maintenir la température à un niveau optimal.
En effet : ils permettent de s'assurer que la température à l'intérieur du frigo est toujours optimale, ce qui permet de prolonger la durée de vie des aliments.
De plus, ils peuvent être utilisés pour réduire la consommation d'énergie du frigo, en éteignant le compresseur lorsque la température est suffisamment basse.
F
Sommaire
Introduction ............................................................................................….1
Mise en situation.....................................................................................1
a.Analyse du besoin...........................................................................1 Détails de l'analyse du besoin...................................................................2-3
Réalisation du système.................................................................................3
Le système est réalisé en trois étapes principales..................................3
Schéma électrique.........................................................................................4
Typon............................................................................................................5
Vue 3D......................................................................................................6-7
Code utilisé pour le système au niveau de l'Arduino...................................8
Partie création du circuit imprimée sur CNC..........................................9-11
Fonctionnement du système.......................................................................12
Paramètres de fonctionnement...................................................................12
Applications................................................................................................12
Conclusion Fonctionnement du système....................................................13
Points à améliorer.......................................................................................13
Conclusion..................................................................................................14
Index...........................................................................................................15
Introduction
Ce dossier technique présente le projet de frigo intelligent, un appareil électroménager qui utilise un capteur DHT 22 pour mesurer la température et l'humidité à l'iintérieur du frigo.
Les données du capteur sont ensuite utilisées pour contrôler le compresseur du frigo, afin de maintenir la température à un niveau optimal.
En effet : ils permettent de s'assurer que la température à l'intérieur du frigo est toujours optimale, ce qui permet de prolonger la durée de vie des aliments.
De plus, ils peuvent être utilisés pour réduire la comsommation d'énergie du frigo, en éteignant le compresseur lorsque la température est suffisamment basse.
Mise en situation
Un réfrigérateur est utilisé pour conserver les aliments frais. La température et l'humidité idéales sont deux facteurs importants pour la continuité de la chaîne du froid et donc de la sécurité alimentaire des aliments : le but est de maintenir une température basse et une humidité relative élevée pour empêcher la prolifération des bactéries et la détérioration des aliments.
La température idéale est de 4 à 5°C, et humidité idéale est entre 40% et une limite supérieure de 60 à 70 % selon le type d’aliments entreposés.
Le projet consiste à créer une carte générique permettant de réparer les appareils en défaut électronique, ainsi que d’en profiter pour en faire un frigo connecté assurant le contrôle de la température et l'humidité .
Le système de commande sera donc équipé d'un capteur DHT 22 pour mesurer la température et le taux d'humidité, d'un module 2 relais pour contrôler le compresseur, le ventilateur du frigo et un système Bluetooth pour envoyer les données émis par le système vers une application sur appareil mobile (Smartphone, Tablette).
a. Analyse du besoin
Le besoin principal de ce projet est de contrôler la température et l'humidité d'un réfrigérateur de manière à maintenir une température et une humidité optimales pour la conservation des aliments.
Les objectifs spécifiques du projet sont les suivants :
Lire la température et l'humidité du réfrigérateur à l'aide de l'arduino Nano.
Contrôler le compresseur et le ventilateur du réfrigérateur en fonction de la température et humidité.
Envoyer les données de température et d'humidité sur un système Bluetooth.
Détails de l'analyse du besoin
Besoins fonctionnels
Lire les données de température et d'humidité à partir d'un capteur DHT 22
Le capteur DHT 22 est un capteur de température et d'humidité relativement peu coûteux et facile à utiliser. Il est également robuste et fiable.
Contrôler le compresseur du frigo en fonction des données de température
Le compresseur est l'élément principal d'un frigo. Il est responsable de la production de froid. Le contrôle du compresseur en fonction des données de température permet de maintenir la température du frigo à un niveau constant.
Envoyer les données de température et d'humidité sur un système Bluetooth
L'envoi des données de température et d'humidité sur un système Bluetooth permet à l'utilisateur de suivre l'état du frigo à distance.
Besoins non fonctionnels
Outre les besoins fonctionnels, le système doit également répondre aux besoins non fonctionnels suivants :
Fiable
La fiabilité du système est assurée par l'utilisation d'un capteur DHT 22, capteur connu et documenté qui bénéficie d’un excellent retour terrain.
Robuste
Le capteur DHT 22 est conçu pour résister aux conditions environnementales difficiles d'un frigo.
Écologique
Les frigos intelligents ont le potentiel de rendre la conservation des aliments plus efficace et plus économe en énergie.
Sécurité
le système doit être sûr pour les utilisateurs et pour l'environnement.
Le système doit être sûr pour les utilisateurs et pour l'environnement. Il doit être conforme aux normes de sécurité applicables, notamment les normes CE et FCC.
Fidélité
L’ensemble capteur-carte a un niveau de précision et de reproductibilité des mesures bien supérieur aux exigence de notre usage.
Utilisabilité
Le système doit être facile à utiliser et à installer. Il doit être accompagné d'une documentation claire et concise.
Maintenance
Le système doit être facile à maintenir et à réparer. Les composants doivent être facilement accessibles et remplaçables.
Réalisation du système
Le système est réalisé à l'aide de la carte Arduino Nano. Le capteur DHT 22 est connecté à la broche D3 de l'Arduino Nano. Le module 2 relais est connecté aux broches D1 et D2 de l'Arduino Nano. Le systéme est Bluetooth est connecté aux broche D4 et D8 de l'Arduino Nano.
Le code Arduino est utilisé pour lire les données du capteur DHT 22, pour contrôler le module 2 relais qui contrôle le compresseur et le ventillateur et envoyer les données sur le système Bluetooth.
Le système est réalisé en trois étapes principales :
Materiel et composants
Le matériel et les composants nécessaires pour construire le système électronique sont les suivants :
Un arduino nano
Un capteur DHT 22
Un module 2 relais
Un cable USB
Un module Bluetooth
Le système est monté en suivant le schéma électrique page ci-dessous :
Schéma électrique
Typon
Image du Typon du circuit imprimé du système
Code utilisé pour le système au niveau de l'Arduino
#include <DHT.h>
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial bluetooth(0, 1);
const int compresseur = 2;
const int ventilateur = 3;
float temperature = 0.0;
float humidite = 0.0;
float temp_max = 6.0;
float temp_min = 4.0;
float hum_max = 70.0;
float hum_min = 49.0;
int var_temp = 0;
int var_hum = 0;
DHT dht (A0, DHT22);
void setup(){
Serial.begin(9600);
bluetooth.begin(9600);
pinMode(ventilateur, OUTPUT);
pinMode(compresseur, OUTPUT);
dht.begin();
}
void loop(){
temperature = dht.readTemperature();
humidite = dht.readHumidity();
if (temperature > temp_max){
var_temp = 1 - var_temp;
}
if (var_temp == 1){
if (temperature > temp_min){
digitalWrite(compresseur, HIGH);
}
else if(temperature < temp_min){
digitalWrite(compresseur, LOW);
var_temp = 1 - var_temp;
}
}
if (humidite > hum_max){
var_hum = 1 - var_hum;
}
if (var_hum == 1){
if (humidite > hum_min){
digitalWrite(ventilateur, HIGH);
}
else if(humidite < hum_min){
digitalWrite(ventilateur, LOW);
var_hum = 1 - var_hum;
}
}
bluetooth.print(temperature);
bluetooth.print(";");
bluetooth.print(humidite);
delay(60000);
}
Fonctionnement du système
Le système fonctionne de la manière suivante :
Le capteur DHT 22 lit la température et l'humidité du réfrigérateur.
Le microcontrôleur Arduino Nano reçoit les données du capteur DHT 22.
Le microcontrôleur Arduino Nano compare les données de température aux valeurs seuils.. Les valeurs seuils sont des valeurs qui définissent les limites de température et d'humidité acceptables.
Si la température est inférieure à la valeur seuil, le microcontrôleur Arduino Nano allume le compresseur.
Si la température est supérieure à la valeur seuil, le microcontrôleur Arduino Nano éteint le compresseur.
Le microcontrôleur Arduino Nano envoie les données de température et d'humidité via le système Bluetooth sur l’ appareil mobile.
Les données du capteur DHT 22 sont transmises à la carte Arduino Nano sous forme de signal numérique.
Le système fonctionne de manière continue. Le capteur DHT 22 mesure la température et l'humidité de l'air à l'intérieur du frigo toutes les X secondes. L’analyse des datas récoltées pourra nous permettre d’ajuster en fonction de l’usage l’intervalle de mesure afin de limiter la période d ‘action du système de mesure et d’économiser les datas.
Partie création du circuit imprimée sur CNC
Nous choisissons des solutions de conception opensource et/ou gratuites afin d’assurer une prise en main par tous du projet, et sa reproductibilité.
Nous suggérons donc l’utilisation des logiciels suivants :
Eagle https://www.autodesk.com/products/eagle/free-download
Flatcam http://flatcam.org/
Kicad https://www.kicad.org/
La solution la plus efficace restant de se rapprocher du Fablab de votre choix, qui possède certainement logiciels, machines et compétences nécessaires.
Paramètres de fonctionnement
Les paramètres de fonctionnement du système sont les suivants:
Valeur seuil minimum de température : 2 °C
Valeur seuil maximum de température : 6 °C
Valeur seuil minimum d'humidité : 49 %
Valeur seuil maximum d'humidité : 70 %
Conclusion Fonctionnement du système
Le frigo connecté est un système simple et efficace qui permet de contrôler la température et l'humidité dans un frigo. Le système peut être utilisé dans de nombreuses applications, telles que le contrôle de la température et de l'humidité dans un frigo, la régulation de la température et de l'humidité dans un environnement contrôlé.
Points à améliorer ?
Précision des mesures:
Le capteur DHT 22 a une précision de ±0,5 °C et ±2 % de niveau d’humidité. Le capteur DHT 22 est complètement suffisant et aucune variante ou amélioration se révélerait nécessaire.
Réactivité du système:
Le capteur DHT22 qui a un temps de réponse de 1 seconde... Largement suffisant pour cette application
Intégration avec d'autres appareils:
L’interconnexion via le bluetooth permet d’envisager une intégration facile dans un environnement opensource de domotique. Nous continuerons à développer les modules logiciels nécessaires si la demande pertinente se fait jour.
Matériel à ajouter (éventuellement)
Un afficheur:
Un écran LCD permettrait d'afficher les données de température et d'humidité en temps réel. Il pourrait être utile pour des environnements sans smartphone ou une volonté d’éviter les réseaux. Nous avons fait le choix de ne pas privilégier cette solution pour des raisons de frugalité écologique et économique.
Une alarme:
Une alarme permettrait d'alerter l'utilisateur en cas de problème, tel qu'une panne du système ou une température excessive dans un environnement encore une fois hors réseau
Conclusion :
Le système présenté dans ce dossier est un système universel dans le cas de compresseurs à moteurs asynchrones, avec ou sans ventilation contrôlée ; il est simple et efficace. Il peut être décliné en ajoutant du matériel supplémentaire.
Index
Définitions:
Arduino Nano:
Lacarte de développement basée sur le microcontrôleur ATmega328P, qui est un microcontrôleur de 8 bits fabriqué par Atmel. L'Arduino Nano est une carte de développement populaire, car elle est facile à utiliser et abordable.
Capteur DHT 22:
Le capteur de température et d'humidité qui utilise un principe de mesure à résistance. Le capteur DHT 22 est un capteur populaire, car il est peu coûteux et facile à utiliser.
Module 2 relais:
Le module qui permet de contrôler deux relais. Un relais est un dispositif électromécanique qui permet de commander un circuit électrique en fonction d'un autre circuit électrique. Le module 2 relais est un module populaire, car il est facile à utiliser et abordable.
Source d'alimentation:
Le dispositif qui fournit une tension électrique à un appareil. La source d'alimentation est composée d'un transformateur qui transforme la tension du secteur en une tension inférieure, d'un redresseur qui transforme le courant alternatif en courant continu, et d'un filtre qui élimine les perturbations électriques.
Normes électroniques Normes CE:
La directive CE est une directive européenne qui impose aux fabricants de produits électriques et électroniques de garantir que leurs produits sont conformes à des exigences minimales de sécurité. La directive CE est obligatoire pour les produits vendus dans l'Union européenne.
Normes FCC:
La FCC est une agence américaine de réglementation des communications électroniques. La FCC impose aux fabricants de produits électriques et électroniques de garantir que leurs produits respectent les normes de sécurité et de compatibilité électromagnétique.