PISCINE AUTOMATISEE

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Innovation et Développement Durable

1

^ère

STI2D PISCINE AUTOMATISEE

Epreuves Communes en Contrôle Continu Projet EC IT I

1. Présentation

La société MAGILINE souhaite commercialiser un dispositif simple d’utilisation afin de rendre autonome la gestion d'une piscine. Ainsi l’utilisateur sera assuré de la « bonne santé de l’eau » et d’une gestion à distance de l’installation.

Afin de répondre aux exigences, il faut gérer principalement 4 fonctions :

- CHAUFFER - FILTRER - ECLAIRER

- COUVRIR LA PISCINE

Toutes ces fonctions pourront être éventuellement gérées à distance à l’aide d’un Smartphone.

2. Cahier des charges

La gestion de l’eau des piscines assure une bonne qualité de celle-ci. Au-delà du traitement et contrôle (Chlore, pH…) de l’eau, la filtration représente 80% de la qualité de l’eau. Une bonne filtration est primordiale. De ce fait, l’eau de la piscine doit être renouveler entièrement en 4h et la filtration doit être activé ou éteinte en fonction du besoin de l’utilisateur.

Les utilisateurs de la piscine souhaitent pouvoir se baigner à tout moment de l’année. Cependant, en fonction des saisons, la température de l’eau évolue.

Vous devrez assurez la gestion de la température de la piscine. De plus, une gestion de l’éclairage de la piscine devra être assurée pour les baignades de nuit et une couverture de la piscine la nuit pour éviter qu’elle ne refroidisse.

Toutes ces fonctions doivent être éventuellement contrôlables à distance grâce à une application sur Smartphone ou autres.

2.1. Diagramme de cas d’utilisation

Piscine automatisée

"include"

Utilisateur

Éclairer la piscine

Eau Accueillir les

baigneurs

Filtrer l’eau Chauffer l’eau

"include"

Energie Electrique

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1^ère STI2D PISCINE AUTOMATISEE Projet E3C

Lycée Jules Ferry – Versailles Projet Piscine MAGILINE ZELIO 2/7

2.2. Diagramme d'exigences

req [Exigence] Piscine automatisée [Piscine automatisée]

« Requirement »

Traiter les informations Id = "1.7"

Text = "Traitement des informations par un module logique Arduino MKR 1010 ou PLC ZELIO."

Alimenter la piscine en énergie électrique Id = "1.1"

Text = "Cordon USB 5 V + Alimentation de laboratoire 12 VDC pour les actionneurs électriques"

Chauffer l’eau de la piscine Id = "1.4"

Text = "Mesure de la température et chauffe de la piscine suivant une température de consigne."

Supporter les différents équipements Id = "1.6"

Text = " Réalisation de supports en PMMA, épaisseur 3 ou 5 mm.

Les composants électroniques doivent être montés sur une carte d'essai bakélite (200 x 100 x 1,5 mm)"

Mesurer la luminosité extérieure Id = "1.3.1"

Text = "Mesure de la luminosité à l'aide d'une photorésistance.

"

Éclairer la piscine Id = "1.3.2"

Text =

"Bandeau de leds."

Eclairer l’eau de la piscine Id = "1.3"

Text = "Allumer les lumières de la piscine Mode auto : allumer si luminosité < 50 LUX.»

« deriveRqt » « deriveRqt »

Mesurer la température de

l’eau Id = "1.4.1"

Text = "Mesure de la température de l’eau à l'aide d'une sonde de température."

Chauffer l’eau de l’aquarium Id = "1.4.2"

Text = "Résistance chauffante Ur=12VDC.»

Position du volet roulant Id = "1.5.1"

Text = "Capteur de fin de course.

Volet fermée Volet ouvert."

Actionner le volet roulant Id = "1.5.2"

Text = "Moteur 12 VDC."

Assurer la couverture de la piscine Id = "1.5"

Text = Couverture de la piscine "

Mode auto : Fermeture de la piscine à 20h

Automatiser la piscine Id = "1"

Text = "Automatisation d’une piscine pour accueillir les baigneurs"

Réaliser la filtration de l’eau Id = "1.2"

Text = "Filtrer l’eau en assurant un

renouvellement total toutes les 4h.

Volume d’eau 5L »

Filtration de l’eau Id = "1.2.1"

Text = "Pompe U = 12VDC."

« deriveRqt »

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2.3. Diagramme de bloc interne

: Carte de commande

Alimentation Carte ou PLC

Information Luminosité

Information Température

Information Position volet ibd [Block] Piscine automatisée [Piscine automatisée]

Commande Résistance chauffante

Commande Filtration en eau : Capteur de luminosité

Luminosité extérieure

Information luminosité : Ordinateur 240 VAC / 5 VDC Énergie

électrique

Énergie électrique

: Capteur de température Température

intérieure

Information température

: Capteur position volet Position

volet

Information Position volet Électricité

du réseau

Luminosité extérieure

Température intérieure

Position Volet

Commande Éclairage

: Alimentation 12 VDC Énergie

électrique

: Résistance chauffante Énergie

électrique

Énergie mécanique : Relais résistance chauffe

Ordres de

commande Énergie

électrique Énergie

électrique

Eau chauffée : Leds

Énergie lumineuse : Relais éclairage

Ordres de

commande Énergie

électrique

Éclairage artificiel

: Pompe Énergie

électrique Énergie hydraulique : Relais Filtration

Ordres de

commande Énergie

électrique Filtration de

l’ eau Énergie

hydraulique Eau de

la piscine Alimentation externe

: Moteur volet Énergie

électrique

Énergie mécanique : Relais volet

Ordres de

commande Énergie

électrique

Énergie Volet

actionné Commande

Volet Infos/Commande

Piscine

: Smartphone Informations/Commandes Piscine

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3. Synthèse des activités élèves

FONCTION FILTRER CHAUFFER ECLAIRER COUVRIR LA PISCINE

ELEVE ELEVE 1 ELEVE 2 ELEVE 3 ELEVE 4

Tâches Réaliser un schéma de l’ensemble de la fonction.

Proposer un protocole de détermination la vitesse de filtration suivant les exigences.

Mettre en œuvre la pompe et le contacteur ou relai. Attention au domaine de tension entre le PLC et la pompe.

Coder la fonction sur le PLC en définissant les entrées sorties.

Concevoir et réaliser les différents supports pour la pompe et le capteur.

Réaliser éventuellement une supervision de la fonction

Réaliser l’application de supervision globale de la piscine

Réaliser un schéma de l’ensemble de la fonction.

Mettre en œuvre le capteur de température.

Effectuer le câblage du capteur.

Proposer un protocole de réglage du capteur de température.

Mettre en œuvre la résistance de chauffe et le contacteur ou relai.

Attention au domaine de tension entre le PLC et la résistance.

Coder la fonction sur le PLC en définissant les entrées sorties.

Concevoir et réaliser les différents supports pour la résistance et le capteur

Réaliser éventuellement la supervision de la fonction

Réaliser un schéma de l’ensemble de la fonction.

Mettre en œuvre le capteur de luminosité.

Effectuer le câblage du capteur.

Proposer un protocole de réglage de la tension en fonction des LUX.

Mettre en œuvre la lumière et le contacteur ou relai. Attention au domaine de tension entre le PLC et la lumière.

Coder la fonction sur le PLC en définissant les entrées sorties.

Concevoir et réaliser les différents supports pour la lumière et le capteur

Réaliser éventuellement la supervision de la fonction

Réaliser un schéma de l’ensemble de la fonction.

Concevoir le volet roulant sous SolidWorks et le réaliser.

Mettre en œuvre le capteur fin de course.

Effectuer le câblage du capteur.

Mettre en œuvre la position du volet et le contacteur ou relai.

Attention au domaine de tension entre le PLC et la lumière.

Coder la fonction sur le PLC en définissant les entrées sorties.

Concevoir et réaliser les différents supports pour la lumière et le capteur

Réaliser éventuellement la

supervision de la fonction

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1^ère STI2D PISCINE AUTOMATISEE

4. Contraintes de réalisation

- Alimentation électrique : Alimentation de laboratoire.

- Carte de commande : module logique programmable ZELIO avec logiciel ZELIOSOFT ou carte Adruino MKR1010 + logiciel Arduino - Matériaux pour les différents supports : en PMMA, épaisseur 3 ou 5 mm.

- Pièces planes obtenues par découpe laser.

- Réalisation des pièces avec le logiciel SolidWorks®.

5. Remarques

- La caisse mise à votre disposition ne doit pas être modifiée et doit pouvoir retrouver son état d'origine en fin de projet.

- La facilité de montage et de démontage doit être prise en compte lors de sa réalisation.

- Les pièces et supports nécessaires seront découpés par un professeur entre deux séances, les fichiers au format Dxf doivent donc être remis impérativement au professeur en fin de séance.

- Enregistrer régulièrement votre travail dans votre espace personnel lors de l'utilisation des logiciels.

- Penser à prendre des notes régulièrement pour préparer votre restitution orale.

6. Matériel

6.1. Fournitures

Matériel Illustration Fonction

PLC Zélio

Carte Arduino MKR 1010

Exécuter le programme afin réaliser les interactions entre les différents équipements

Alimentation ou Pile électrique Alimenter en énergie électrique, 5, 9, 12

ou 24 VDC

Plaque de montage rapide Réaliser montages électrique/électronique

simples

Relais 5VDC, 2 contacts Commuter l’énergie électrique

Capteur fin de course

Position du volet roulant

Moteur Actionner le volet

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Pompe Pomper et faire circuler l’eau

Capteur de température Mesurer la température en K ou en °C

Résistance de chauffe Faire augmenter la température

Capteur de luminosité / Photorésistance Mesurer et/ou détecter la luminosité ou

obscurité

Smartphone Développement de l’application et Gestion

du système

Bandeau de LED RGB Eclairer da piscine

Bouton poussoir Donner ordre de marche prioritaire

Durite diam. 6 mm Interconnecter l’hydraulique

Caisse transparente 2 ou 3 litres Faire office de piscine

Blynk Application pour Smartphone

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6.2. Production

 Imprimante 3D

 Découpe laser

 Outillage d’ajustement / d’assemblage

6.3. Ressources et Logiciels

 Vos cours / TD

 Internet

 Arduino Uno

 Fritzing

 SolidWorks

 Qelectrotech

7. Présentation orale individuelle

Réalisation d'un support informatique de présentation orale du projet.

Contenu :

 Présentation du projet : SYNOPTIQUE DETAILLE

 Les différentes parties réalisées par chaque élève et votre partie détaillée.

 Solutions retenues (croquis, plans, calculs, schémas, programmes, …)

 Difficultés rencontrées.

 Modifications éventuellement apportées.

 Bilan du projet.