Contrôle d'un Système d'irrigation à base de photovoltaïque

Contrôle d'un Système d'irrigation à base de photovoltaïque

Définitions:

contrôle : Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification, de maîtrise ou de surveillance.

système : Un système est un ensemble d'éléments interagissant entre eux selon certains principes ou règles.

L’IRRIGATION : est l'opération consistant à apporter artificiellement de l’eau à des végétaux cultivés pour augmenter la production et permettre leur développement normal.

PHOTOVOLTAIQUE : La cellule photovoltaïque est

le composant électronique de base du système. Elle utilise l'effet photoélectrique pour convertir en électricité les ondes électromagnétiques (rayonnement) émises par le soleil.

Principe de l’énergie solaire photovoltaïque : transformer le rayonnement solaire en électricité

à l’aide d’une cellule photovoltaïque.

1. Généralité

1. Système d’irrigation : 

L’irrigation agricole est une technique artificielle utilisée sur des terres agricoles, dans le but d’augmenter leurs rendements, surtout quand il y a un manque ou une insuffisance d’eau de pluie. En outre, l’agriculture irriguée consomme environ 70% des ressources mondiales en eau. Cette technique vise à couvrir le manque d’eau d’origine naturelle (pluie ou nappe phréatique), surtout dans les zones désertiques ou au climat très sec, dans lesquelles les précipitations sont rares. L’irrigation agricole est également appliquée dans le cas des cultures qui demandent plus d’eau qu’elles ne peuvent en trouver sur place, telles que le maïs, le coton…

2. Les techniques d’irrigation

On peut citer plusieurs types de techniques d’irrigation, notamment :

La technique d’irrigation gravitaire : Il s’agit de la technique d’irrigation la plus ancienne. Elle utilise un canal à ciel ouvert qui apporte l’eau par gravité à des canaux de plus en plus petits, venant irriguer les parcelles cultivées. Ce système d’irrigation utilise énormément d’eau, d’autant plus qu’une grande partie se perd par évaporation. 

La technique d’aspersion : Cette irrigation se réalise dans le cadre d’un système d’arrosage intégré, ou enterré. En effet, l’eau circule dans des canalisations enterrées, puis elle sort vers des tuyaux mobiles qui la distribuent aux cultures via des systèmes d’aspersion. La technique d’irrigation localisée : La micro-irrigation ou l’irrigation localisée, se fait au goutte-à-goutte, c’est une technique très économe puisqu’elle ne consomme que ce dont la plante a besoin Effectivement, l’eau est amenée directement au pied de la plante, pourtant il doit être filtrée afin de ne pas boucher les goutte-à-goutte. 

3- le principe de fonctionnement général du système d'irrigation a base de photovoltaïque :

 Notre système d'irrigation est constitué essentiellement de deux bassin, l'un représente le puits d'autre représente le réservoir. Le puits relié à une pompe surfacique piloté par un programmateur, aussi le réservoir relié à une électrovanne piloté aussi par un programmateur. Cette pompe automatique assure le pompage de l'eau du puits au réservoir, et cette électrovanne automatique permet d'arroser les deux champs. Ces deux champs sont munis de capteur d'humidité du sol et d'un capteur de luminosité. Ces capteurs renseignent le programmateur qui déclenche l'ouverture ou la fermeture automatique d'électrovanne.

2. Description des éléments électriques utilisés dans le projet

1. ARDUINO

La carte ArduinoMega 2 560 est basée sur un ATMega2560 ca dencé à 16 MHz. Elle dispose de 54 E/S don t 14 PWM, 16 analogiques et 4 UARTs. Elle est idéale pour des applications exige ant des caractéristiques plus complètes que la Uno. Des connecteurs situés sur les b ords extérieurs du circuit imprimé permettent d'enficher une série de modules complémentaires. Caractéristiques principale s :

• Alimentation : via le port USB ou 7 à 12 V sur connecteur Powe r Jack. 
• Microprocesseur : ATMeg a2560.
• Intensité par E/S : 40 mA.
• Cadencement : 16 MHz.
• Bus I2C et SPI.

2-Les capteurs :

Un capteur est un dispositi f transformant l'état d'une grandeur ph ysique observée en une grandeur utilisable, telle qu'une tension ou courant électrique. Le capteur se distingue de l'instrument de mesure par le fait qu'il ne s'agit que d'une simple interface entre un processus physique et une information ma nipulable. 

2-1 Capteur ultrasons (HC -SR04) :

Son principe de fonctionne ment repose comme son nom l'indique sur l'utilisation des ultrasons. Ce sont des onde s acoustiques dont la Fréquence est trop élevée pour être audible par l'être humain. Ici, on mesurera un niveau grâce au capte ur ultrasonique.

Les caractéristiques du capteur HC-SR04

• Alimentation : +5V
• Consommation en utilisation : 15mA
•  Gamme de distance : 2cm à 5m
•  Résolution : 0,3cm
•  Précision 1cm
•  Angle de mesure : < 15°

Le fonctionnement du module est le suivant : Il faut envoyer une impulsion niveau haut pendant au moins 10us sur la broche <<Trig>> cela déclenchera la mesure, Par la suite la sortie <<Echo>> va fournir une impulsion +5v dont la durée est proportionnel à la distance.

2-2 Capteur d’humidité de sol :

Description :

• Le capteur d’humidité de sol électronique est principalement utilisé pour détecter l’humidité contenue dans le sol.
• Ce capteur mesure l'humidité du sol à partir des changements de conductivité électrique de la terre (la résistance du sol augmente avec la sécheresse).
• Une sortie digitale avec un seuil réglable par potentiomètre permet de déclencher une pompe d'arrosage ou une électrovanne par exemple. 
• Une seconde sortie analogique permet de suivre les fluctuations précises de l'humidité du sol.
• On mesure la résistance électrique entre les deux électrodes. Un comparateur à seuil active une sortie digitale quand un seuil réglable est dépassé.

Les caractéristiques :

• Compatible avec les interfaces à 4 broches et pas de 2,54 mm.
• Commutateur pour basculer de la sortie analogique à la sortie numérique.
• Tension opérationnelle : 3,3v ou 5v VCC.
• Circuit comparateur à hystérésis.

Applications :

•  Arrosage automatique du jardin.
•   Irrigation de cultures.
•  Mesures analogiques d'humidité.
•  Alarme d'inondation.
• Détecteur de pluie…

2-3 Capteur de température et d’humidité :

Description :

• Le capteur de température et d'humidité DHT11 communique avec un microcontrôleur via un port série. Livré avec résistance de "pull-up" pour la sortie data.
• Le capteur DHT11 fourni une sortie analogiques proportionnelle à la température et à l’humidité mesurées par le capteur. La technologie utilisée pour produire le capteur DHT11 garantit une grande fiabilité, une excellente stabilité à long terme et un temps de réponse très rapide.
• L’interface physique du capteur est réalisée par un connecteur à 3 broches : +5v, GND et DATA. Les deux broches sont l’alimentation et la terre et elles sont utilisées pour alimenter le capteur, le troisième est le signal de sortie numérique du capteur.

Caractéristiques :

2-4 La photorésistance LDR :

Description :

 Une photorésistance est un composant dont la résistivité dépend de la luminosité ambiante. Elle s'agit d'une résistance dont la valeur change en fonction de la lumière qu'elle reçoit.

Applications

•  Détection jour/nuit.
• Mesure de luminosité ambiante (pour ajouter un éclairage par exemple).
• Suiveur de lumière (pour panneaux solaires, robot…).
• Caractéristiques 
• Résistance à la lumière : 1k ohm
• Résistance dans l'obscurité : 10k ohm
• Tension max : 150v
• Puissance max : 100mW

3-les actionneurs :

 3-1 Electrovanne :

Description :

Cette électrovanne, qui est normalement fermée au repos, fonctionne en 12V grâce à un solénoïde qui actionne l'ouverture du flux. Elle est idéale pour notre projet comme de l'arrosage automatique, un mur d'eau, ou tout autre projet nécessitant un contrôle de flux comme l'eau.

Caractéristiques :

• Tension de travail : 12VDC
•  Courant max : 450mA
•  Mode de fonctionnement : normalement fermé
• Température de fonctionnement maximum : 120 ° C
• plage de pression de fonctionnement : de 0,02 à 0,8 MPa.
• Diamètre de la vis : env. 20mm
•  Dimensions : env. 84 x 57mm (L x H)
• Bobine taille : environ 34 x 23mm (W x H)
• Tension : C.C 12V Puissance : 8W Courant : 0. 6 A

3-2 Afficheur LCD :

Afficheur L CD 2 x 16 caractères noirs rétro-éclairé jaune se raccordant via le bus I2C sur un microcontrôleur (Arduino par exemple). L’adresse I2C est sélectionnable par pontet à souder.

Le module se raccorde directement sur une carte Arduino via des câbles de liaison non inclus Une librairie LCD I2C nécessaire est disponible en fiche technique.

Description :

- Le contrôleur I2C placé sur la partie arrière de l'afficheur est à souder par vos soins sur l’afficheur.

- L’utilisation de ce module nécessite l'utilisation de la librairie LiquidCrystal I2C disponible dans le gestionnaire de librairies de l'IDE Arduino.

Caractéristiques :

•  Alimentation : 5 Vcc
• Interface I2C
• Adresse I2C : sélectionnable (par défaut 0x27, par pontet : 0x23, 0x25 et 0x26)
• Caractères noirs sur fond jaune
• Contraste ajustable via potentiomètre
• Dimensions : 80 x 36 x 28 mm

3-Conception

Schéma synoptique du système :

4.Conclusion

      Le projet est basé sur exploitation d’énergie électrique de photovoltaïque pour réaliser système de pompage et d’irrigation de façon automatique commandé par l’ARDUINO. 

Ce projet réalisé consiste de fonctionner une pompe selon le niveau d’eau dans le puits détecté par des capteurs ULTRASONS, et de fonctionner une électrovanne selon le niveau d’eau dans le bassin et les conditions d’humidité et de température du champ détecté par des capteurs d’humidité DHT11.

Fin et merci de le partage 

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