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    Projet Tuteuré

    Transféré par

    Cabrel Tchoffo
    Ce document décrit la conception et la réalisation d'un thermomètre numérique à l'aide d'une carte Arduino. Il présente les outils utilisés, notamment la carte Arduino, le capteur de température LM335 et l'afficheur LCD. Le programme développé affiche la température mesurée en continu et allume une LED si la température dépasse un seuil fixé.

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    sur 10

    Institut universitaire du golfe de

    Guinée
    Institut supérieur des technologies avancées

    Projet tuteuré

    Conception et réalisation d’un thermomètre


    à affichage numérique avec Arduino

    En vue de l’obtention de la licence professionnelle


    Option  : Ingénierie Électrique

    Conçu et présenté par :

     Tchoffo Uhbrige Cabrel


     Tchouake Germain

    Sous l’encadrement académique de : Dr Ngouabo Ulrich

    Année académique  : 2021- 2022


    Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base de l’Arduino

    INTRODUCTION

    La température constitue une information importante dans plusieurs processus


    industriels et de laboratoire. Elle intervient comme une grandeur principale dont la
    valeur doit être connue avec précision ou comme paramètre influant sur la qualité
    des autres mesures. Sa valeur sera utilisée pour la correction ou la compensation.

    Certains procédés industriels ou biologiques favorisent l’environnement de


    température spécifiques, ainsi la régulation de température s’impose. Cette
    régulation passe par la mesure de température de manière continue. Les
    possibilités offertes par l’utilisation de système à base de microprocesseur ont
    permis de traiter numériquement des signaux issus des capteurs divers. Ceci a
    favorisé la mise au point des produits d’aide à la conception et particulièrement
    des outils précis et bon marché. L’un de ces outils à base de microcontrôleurs tel
    que la carte ARDUINO constitue une des solutions la plus attractive.

    Dans ce travail nous avons fait la conception d’un thermomètre à base de la carte
    ARDUINO / UNO. Puissent les pages suivantes nous donner davantage sur la
    description de cet outil de conception et son influence positive dans la réalisation
    de notre thermomètre.

    Conçu et présenté par   : TCHOFFO UHBRIGE CABREL et TCHOUAKE GERMAIN 2


    Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base de l’Arduino

    CHAPITRE 1 : LES OUTILS DU PROJET


    1 : LA CARTE ARDUINO

    DESCRIPTION
    ARDUINO est une carte électronique (dont les plans sont publiés en licence libre) intégrant
    principalement un microcontrôleur ATMEL qui peut être programmé pour analyser et produire
    des signaux électriques, de manière a effectué des taches très diverses : la domotique,
    l’industries, la sécurité, le pilotage d’un robot…etc. Comme tout système minimum à base de
    microprocesseur, la carte dispose d’un circuit d’horloge à quartz pour le pilotage du
    microcontrôleur, un circuit de remise à zéro, des bornes d’alimentation, des ports d’entrées /
    sorties, des ports de communication séries asynchrones, des mémoires, des connecteurs
    d’alimentation.
    La carte Arduino peut donc être alimenté de deux façons : soit par le port USB relié à
    l’ordinateur, soit avec un transformateur secteur de tension adéquat via la prise jack (on peut
    aussi utiliser des piles).
    Arduino accepte des tensions continues de 6V a 20V mais il est conseillé de ne pas dépasser les
    12V. la carte est dotée d’un régulateur de tension qui va ramener la tension d’alimentation a 5V
    et la garder constante au cas où on l’alimente avec une tension supérieure. De toute manière, en
    alimentant l’Arduino au port USB de l’ordinateur on est sûre d’avoir une tension de 5V.
    Le rôle du µC étant d’exécuter les programmes stockés en mémoire. Il existe 3 types de mémoire
    dans une carte Arduino :
     La mémoire FLASH : elle sert à stocker les programmes à exécuter par le CPU ; c’est une
    mémoire non volatile, ce qui signifie que les données sont conservées même lorsqu’on
    coupe l’alimentation.

    Conçu et présenté par   : TCHOFFO UHBRIGE CABREL et TCHOUAKE GERMAIN 3


    Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base de l’Arduino

     La mémoire SRAM (Statice Random Access Memory) : cette mémoire permet de stocker
    des données temporaires tel que les variables de notre programme. Contrairement à la
    mémoire FLASH, la SRAM est une mémoire volatile. Elle est très rapide et l’Arduino UNO en
    possède seulement 2Ko. C’est la mémoire de travail.
     La mémoire EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) ou mémoire
    morte effaçable électriquement et programmable) : elle permet le stockage des données
    persistantes. C’est une mémoire lente mais non volatile. L’Arduino UNO possède 1Ko de
    cette mémoire. C’est le disque dur de notre carte.
    Il existe donc différentes versions de cartes Arduino (L’Arduino UNO, MEGA, NANO…) en fonction
    des ressources qu’elle dispose : capacités mémoires, nombres d’entrées /sorties, etc…

    2 : LE CAPTEUR DE TEMPÉRATURE LM335

    Notre thermomètre utilise un capteur LM335 pour la mesure analogique de température. La ddp
    aux bornes de la diode LM335 varie en fonction de la température. La conversion A/N, les calculs,
    et le traitement des informations sont confiés au microcontrôleur qui effectue ces taches suivant
    le programme enfoui en mémoire.
    La LM335 est capable de mesurer des températures allant de -55°C à +150°C dans sa version la
    plus précise et avec un montage adéquat, de quoi mesurer n’importe quelle température.
    Chaque variation de T°C correspond à une variation de tension de 10mV.
    Dans ce projet, le capteur va mesurer la température qu’il envoie à l’entrée A0 D’ARDUINO. Donc
    il faut convertir la valeur analogique du LM335 en 10bit numériques et pour le faire on doit
    utiliser la relation de variation de température en fonction de la tension de sortie du capteur.
    Pour L’ARDUINO
    0°C 0V ;
    1°C 10mV
    100°C 1V
    Vout est chaque fois multiplie par 100 pour chaque augmentation d’un degré de température.

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    Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base de l’Arduino

    3 : L’AFFICHEUR : LCD 16X2 :


    Pour l’affichage de la température, On utilise un écran LCD : Liquid Crystal Display » et se traduit
    en français par « Ecran à Cristaux Liquides.
    On l’appelle LCD 16X2 car il permet d’afficher 16 caractères sur 2 lignes.
    C’est un module compact intelligent qui nécessite peu de composants externes pour son
    fonctionnement. Il consomme relativement peu de courant (1 à 5mA) ; grâce à sa conception à
    base des composants MOS.

    4 : LE POTENTIOMÈTRE
    Dans notre montage, nous ajoutons un potentiomètre qui nous permet de varier la luminosité
    de l’écran.

    5 : RÉSISTANCE ET LED


    Dans notre projet, la résistance va jouer le rôle de protection de la LED. La LED est même
    indique quand elle s’allume, le dépassement de la température de consigne.

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    Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base de l’Arduino

    CHAPITRE II : LA PARTIE DE PROGRAMMATION


    1 – LE LOGICIEL :
    Le logiciel de programmation des modules Arduino est une application java, libre et
    multiplateformes, servant d’éditeur de code et de compilateur, et qui peut transférer le
    firmware et le programme au travers de la liaison série (RS-232, Bluetooth ou USB selon le
    module).
    Le langage de programmation utilisé est le C++, compilé avec avr-g+ 3, et lié a la bibliothèque de
    développement Arduino, permettant l’utilisation de la carte et de ses entrées /sorties. La mise
    en place de ce langage rend aisé le développement du programme sur les plates-formes
    Arduino, a toutes personne maitrisant le C ou le C++.
    Un programme Arduino se structure en trois parties : la déclaration et l’initialisation des
    variables, le setup () et le Loop ().
    Les variables sont ce qu’il y’a de plus important dans un programme. C’est le nom associé a un
    certain emplacement de la mémoire qui pourra être utilisé pour stocker par exemple le résultat
    d’une opération.
    Une variable se déclare de la façon suivante : type nom de la variable = valeur ;

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    Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base de l’Arduino

    2- LE PROGRAMME PRINCIPALE
    Nous avons utilisé le logiciel d’Arduino pour programmer notre thermomètre.
    #include <LiquidCrystal.h>

    LiquidCrystal lcd(7,6,5,4,3,2);

    float Temp;

    int tempPin = 0;

    int redledpin = 8;

    float minTemp = 100;

    float maxTemp = 0;

    byte smiley[8] = {

    B00000,

    B01010,

    B00000,

    B00000,

    B10001,

    B01110,

    B00000,

    B00000};

    void setup() {

    pinMode(redledpin, OUTPUT);

    lcd.createChar(0,smiley);

    lcd.begin(16,2);

    delay(1000);

    lcd.write(byte(0));

    lcd.setCursor(4,0);

    lcd.print("bienvenue");

    lcd.setCursor(15,0);

    lcd.write(byte(0));

    delay(4000);

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    Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base de l’Arduino

    lcd.clear();

    delay(1000); }

    void loop() {

    Temp = analogRead(tempPin);

    Temp = (5.0*Temp*100.00) /1023;

    lcd.setCursor(2,0);

    lcd.print("Temp=");

    lcd.setCursor(7,0);

    lcd.print(Temp,1);

    lcd.setCursor(11,0);

    lcd.print((char)223);

    lcd.setCursor(12,0);

    lcd.print("c");

    if (Temp > maxTemp) maxTemp = Temp;

    if (Temp < minTemp) minTemp = Temp;

    lcd.setCursor(0,1);

    lcd.print("Min=");

    lcd.setCursor(4,1);

    lcd.print(minTemp,1);

    lcd.setCursor(8,1);

    lcd.print("Max=");

    lcd.setCursor(12,1);

    lcd.print(maxTemp,1);

    if(Temp>25)

    { digitalWrite(redledpin, HIGH);

    delay(1000);}

    if(Temp<25)

    { digitalWrite(redledpin, LOW);

    delay(1000);}

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    Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base de l’Arduino

    CHAPITRE III : REALISATION DU MONTAGE


    1 : SYNOPTYQUE DU SYSTÈME
    Le résultat de la mesure étant renvoyé sur un afficheur LCD. Cette grandeur est comparée en
    temps réels avec la consigne (25°C). Si la valeur dépasse 25°C, une tension de 5V est envoyée
    sur la broche 8 pour allumer la LED et si cette valeur est inférieure à 25°C, l’Arduino va éteindre
    la LED en envoyant 0V sur la broche 8.
    Si la
    Allumer la
    température
    LED
    >25°C

    Températur LM335 Arduino Afficheur LCD


    e 16X2

    Si la Eteindre
    température la LED
    <25°C
    2 : SIMULATION SUR ISIS 
    Avant de commencer la réalisation pratique de notre projet nous avons fait une simulation sur
    Proteus 8 (ISIS) pour assurer le bon fonctionnement de notre projet et pour vérifier que le
    programme est correct.

    Conçu et présenté par   : TCHOFFO UHBRIGE CABREL et TCHOUAKE GERMAIN 9


    Conception et réalisation d’un thermomètre numérique à base de l’Arduino

    CONCLUSION
    La réalisation de ce projet nous a énormément appris, soit au niveau de l’électronique ou bien
    au niveau de la programmation dans Arduino. Nous avons aussi acquis de nouvelles
    connaissances au niveau de la gestion du temps durant la réalisation du projet.
    Nous étions fascinés par le domaine de l’électronique et de l’informatique, et nous trouvons la
    combinaison parfaite de ces deux domaines vivants dans l’Arduino. Ce travail reste incomplet et
    perfectible. Nous espérons qu’il sera une initiative visant à développer notre connaissance dans
    les futures.

    Conçu et présenté par   : TCHOFFO UHBRIGE CABREL et TCHOUAKE GERMAIN 1


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