Niveau : 4 ième Confort & Domotique : La piscine

Niveau : 4ième Confort & Domotique : La piscine Organisation de la classe ou du groupe : 4 x 5 élèves • Améliorer son confort d’utilisation: • - Chauffer l’eau de façon écologique en produisant une énergie renouvelable . • Gérer automatiquement son éclairage. Sécuriser la piscine : - Protéger l’accès à la piscine. Dialogue entre l’utilisateur et le système - Informer le système des désirs de l’utilisateur - Informer l’utilisateur du bon fonctionnement du système.

De quelle façon pouvons-nous exploiter, le plus longtemps possible, l’utilisation de notre piscine en toute sécurité ? I) Comment améliorer son confort d’utilisation ? III) Comment communiquer entre l’utilisateur et le système ? Comment chauffer l’eau de façon écologique ? - Quelles informations l’utilisateur doit-il transmettre au système? Comment chauffer l’eau avec le soleil ? De quelle façon l’utilisateur met-il en marche le système domotique global ? De quelle façon l’utilisateur met-il en marche la fonction alarme ? Influence de la couleur De quelle façon l’utilisateur met-il en marche la fonction chauffage ? L’effet de serre De quelle façon l’utilisateur met-il en marche la fonction éclairage ? Effet miroir Isolation - Quelles informations le système doit-il transmettre à l’utilisateur ? Comment associer les principes physiques précédents pour chauffer de l'eau ? De quelle façon le système informe l’utilisateur de la mise en marche /arrêt du système ? Comment communiquer nos travaux et solutions retenues ? De quelle façon le système informe l’utilisateur de la mise en marche /arrêt de l’alarme ? Comment chauffer le plus d'eau possible sur une surface donnée ? (prototype)? De quelle façon le système informe l’utilisateur de la mise en marche /arrêt du chauffage? Comment chauffer l’eau au bon moment ? De quelle façon le système informe l’utilisateur de la mise en marche /arrêt de l’éclairage ? Quelles informations le système peut-il donner à l’utilisateur sur l’environnement de la piscine ? Le schéma bloc fonctionnel Quels actionneurs choisir ? - Quelle forme donner à l’interface homme/machine ? Quels capteurs choisir ? Quelles sont les composants électroniques qui assurent le dialogue homme/machine ? Quels sont les différents connecteurs de la partie commande ? Quelle est la taille de ces composants ? Le choix des composants et leur câblage Quelles indications doit-elle posséder ? Quel scénario mettre en œuvre pour réaliser la programmationde cette fonction ? Quelle forme donner à cette interface pour quelle soit esthétique et réalisable au collège ? - Comment gérer automatiquement son éclairage ? - Comment aider l’utilisateur à se servir correctement du système domotique ? Le schéma bloc fonctionnel Quelles informations doit contenir une notice d’utilisation ? Le choix des composants et leur câblage Quel est le moyen pour renseigner les utilisateurs étrangers sur l’utilisation du système? Quel scénario mettre en œuvre pour réaliser la programmationde cette fonction ? II) Comment sécuriser la piscine ? - Comment protéger l’accès à la piscine ? Le schéma bloc fonctionnel Le choix des composants et leur câblage Quel scénario mettre en œuvre pour réaliser la programmationde cette fonction ?

Comment chauffer l’eau de façon écologique ? Comment chauffer l’eau avec le soleil ? Cette séance peut être proposée en parallèle du cours de technologie par le professeur de physique. Recherche de l’influence de la couleur pour chauffer de l’eau. Les élèves recherchent eux-mêmes la mise en place de l’expérience: Recherche de l’influence de la couleur pour chauffer de l’eau. Influence de la couleur

Comment chauffer l’eau de façon écologique ? Comment chauffer l’eau avec le soleil ? Cette séance peut être proposée en parallèle du cours de technologie par le professeur de physique. Recherche de l’influence de la couleur pour chauffer de l’eau. Les élèves recherchent eux-mêmes la mise en place de l’expérience : recherche de l’effet de serre. L’effet de serre

Comment chauffer l’eau de façon écologique ? Comment chauffer l’eau avec le soleil ? Cette séance peut être proposée en parallèle du cours de technologie par le professeur de physique. Recherche de l’influence de la couleur pour chauffer de l’eau. Les élèves recherchent eux-mêmes la mise en place de l’expérience : recherche de l’effet miroir. Effet miroir

Comment chauffer l’eau de façon écologique ? Comment associer les principes physiques précédents pour chauffer de l'eau ?(Maquette) A partir d’une boîte à chaussures, d’une bouteille d’eau et divers matériaux apportés par les élèves, ils réalisent la maquette qui permet d’associer les principes physiques vus précédemment : sac poubelle noir pour «l’effet corps noir», film plastique transparent pour «l’effet de serre», papier d’aluminium pour «l’effet miroir», coton pour l’isolation. A la suite des tests de tous les capteurs, on analyse celui qui est monté le plus en température.

Comment chauffer l’eau de façon écologique ? Comment associer les principes physiques précédents pour chauffer de l'eau ?(Maquette) Un capteur où il manque l’effet de serre. Capteur où il y a tous les principes physiques mais l’agencement de ceux-ci ne donne pas un capteur performant. Un capteur complet.

Compte-rendud’expérience : Comment chauffer l’eau avec le soleil ? Groupe n° Classe : Date : Noms : Décrire le problème posé et l’hypothèse émise : ________________________________________________________________________ Exposer le protocole d’expérimentation : Présenter les résultats expérimentaux : __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Graphique : Photo Tableau : Critique et conclusion : _________________________________________________________________________

Comment chauffer l’eau de façon écologique ? Comment communiquer nos travaux et solutions retenues ? Les élèves réalisent sur le tableur/grapheur le compte rendu de leur test et présentent un diaporama de leur étude.

Comment chauffer l’eau de façon écologique ? Comment chauffer le plus d'eau possible sur une surface donnée ? (prototype) Éléments pour réaliser le prototype Prototype monté Pour réaliser le prototype, les élèves ont à prendre un boîtier, 2,50 m de tuyau. Ils devront réfléchir sur le choix du reste des matériaux pour assurer le bon fonctionnement du capteur : la plaque-support, l’isolant, la vitre et réaliser l’agencement des tuyaux sans qu’ils se touchent.

Quels capteurs choisir ? Capteurs Jour /nuit En vente sur www.conrad.fr Barrière infrarouge Energie Energie En présence de la nuit, le capteur transmet un signal « 1 » à l’entrée numérique de la partie commande Vers une entrée de la partie commande Energie Vers une entrée de la partie commande Emetteur infrarouge Récepteur infrarouge Mesure la lumière Si la barrière est coupée, le capteur transmet un signal « 1 » à l’entrée numérique de la partie commande En vente sur http://www.allwan.fr/ Capteurs de présence En vente sur www.conrad.fr Energie Cette sonde mesure la température, le capteur transmet un signal numérique (ensemble de « 0 » et « 1 » ) proportionnel à la température . Il est branché à l’entrée numérique de la partie commande Capteurs Température Vers une entrée de la partie commande Vers une entrée de la partie commande Mesure la température Récepteur infrarouge Bouton poussoir Energie En présence d’un obstacle, le capteur transmet un signal « 1 » à l’entrée numérique de la partie commande Si l’on appui sur le bouton poussoir, le capteur transmet un signal « 1 » à l’entrée numérique de la partie commande Emetteur infrarouge Energie Vers une entrée de la partie commande Emetteur infrarouge

Quels capteurs choisir ? Pompe de circulation Fait circuler l’eau du panneau solaire Energie de la sortie moteur Capteur fin de course En vente sur www.conrad.fr Capteur d’ouverture En vente sur www.conrad.fr Contact Le moteur tourne dans un sens en fonction de la valeur programmé Quand l’aimant est séparé de l’ILS, le capteur transmet un signal « 1 » à l’entrée numérique de la partie commande, on le place sur une ouverture, porte … Quand le contact est actionné, le capteur transmet un signal « 1 » à l’entrée numérique de la partie commande Vient d’une sortie moteur de la partie commande Energie Energie Vers la piscine Vers une entrée de la partie commande Vers une entrée de la partie commande aimant ILS Signal sonore Quels actionneurs choisir ? Energie Alarme Vient d’une sortie de la partie commande En présence d’un « 0 », le signal sonore retenti Eclairage extérieur Energie Eclairage Vient d’une sortie de la partie commande En présence d’un « 0 », l’éclairage s’allume

Quels sont les différents connecteurs de la partie commande ? Partie commande du système Mise en marche par l’utilisateur Alimentation en énergie des capteurs et actionneurs Alimentation en énergie du système Câble de programmation vers le port USB de l’ordinateur Composant où est stocké le programme du système domotique, il commande les sorties en fonction de la valeur des entrées 4 Entrées analogiques 0 à 5V 8 Sorties numériques « 1 » et « 0 » logique Exemple de modèle du commerce 8 Entrées numériques « 1 » et « 0 » logique 2 Sorties moteurs

Comment chauffer l’eau au bon moment ? 1ère étape : Le schéma bloc fonctionnel 3ème étape : La programmation L’avantage d’un système programmable , est qu’une fois le câblage terminé, on peut changer facilement le fonctionnement en modifiant uniquement la programmation. Comme par exemple faire tourner plus ou moins vite la pompe en fonction de différente température de l’eau de la piscine … E0 S6 Energie capteurs température de l’eau de la piscine partie commande du système pompe de circulation de l’eau chaude 2ème étape : Le choix des composants et leur câblage Energie partie commande du système Début température La température est-elle bonne ? Non Oui Arrêter la pompe Alimenter la pompe pompe de circulation de l’eau chaude Fintempérature Capteurs de température

Utilisation du logiciel Picaxe Programming editeur 1.1. Lors du premier lancement du programme, sélectionner le mode « PICAXE-28X1 » dans les options, puis aller sur l’onglet "Langue", sélectionner "Français", et enfin sélectionner le port série com3. Fermer la fenêtre en cliquant sur "OK ». Pour s’entraîner à la maison vous pouvez le télécharger gratuitement sur http://www.rev-ed.co.uk/software/bas805.exe 1.2. Créer un nouveau diagramme en fonction de votre scénario en utilisant les bons numéros d’entrée et de sortie du bloc fonctionnel et enregistrer le dans votre compte. Energie Barrière infrarouge Partie commande du système Coté « humain » Coté « machine » Bloc fonctionnel Capteur porte = E3 Alarme Porte ouverte? => Pin3=1? Capteur ILS porte Alarme = S2 E2 Porte ouverte ? alarme sonne => High 2 S2 Oui Non Attendre 10 s => wait 10 E3 alarme muette => Low 2 Déclencher l’alarme pendant 10s 1.4. Allumer la maquette et transférer le programme de l’ordinateur vers la mémoire du microcontrôleur 1.3. Simuler votre programme en vérifiant le déroulement de votre scénario en utilisant le bouton « Simulate » et en actionnant les boutons des entrées pour visualiser l’état des sorties. Lancer la programmation Sortie 2 actionnée Alarme sonne simulée Entrée 3 actionnée Porte ouverte simulée 1.5. Vérifier sur la maquette si votre scénario fonctionne. 1.6. Identifier sur la plaque électronique, les différents modules correspondant aux besoins de votre scénario en vérifiant le fonctionnement des voyants et en s’aidant des vues d’ensemble de la maquette et des modules câblés.

Comment allumer l’éclairage extérieur au bon moment ? 1ère étape : Le schéma bloc fonctionnel 3ème étape : La programmation L’avantage d’un système programmable , est une fois le câblage terminé, on peut changer facilement le fonctionnement en modifiant uniquement la programmation. Comme par exemple faire clignoter la lampe, l’éteindre automatiquement après 10 secondes, ... Energie Capteurs Jour /nuit Partie commande du système Eclairage extérieur EA0 S4 Capteurs de présence E6 Début éclairage 2ème étape : Le choix des composants et leur câblage Une personne est-elle présente ? Oui Non Energie Eteindre l’éclairage extérieur Fait-il nuit ? Oui Non Capteurs Jour /nuit Allumer l’éclairage extérieur Eclairage extérieur Finéclairage Capteurs de présence Partie commande du système

Comment protéger l’accès à la piscine? 1ère étape : Le schéma bloc fonctionnel 3ème étape : La programmation L’avantage d’un système programmable , est une fois le câblage terminé, on peut changer facilement le fonctionnement en modifiant uniquement la programmation. Faire sonner pendant un certain temps, par intermittence … Energie Barrière infrarouge E2 Partie commande du système S2 Alarme E3 Capteur ILS porte 2ème étape : Le choix des composants et leur câblage Début intrusion Barrière infrarouge Oui Barrière infra rouge coupée ? Non Energie Déclencher l’alarme pendant 10s Alarme Porte ouverte ? Oui Non Déclencher l’alarme pendant 10s Finintrusion Partie commande du système Capteur ILS porte

Vue d’ensemble des modules câblés Emetteur barrière infrarouge Eclairage extérieur Buzzer Récepteur barrière infrarouge Circuit programmable Capteurs de présence Liaison vers le PC Capteurs Jour /nuit Bouton poussoir Energie Capteurs de télécommande Interrupteur de mise en marche

Vue d’ensemble de la maquette Emetteur barrière infrarouge Bouton poussoir Capteurs de présence Capteur ILS porte Moteur, pompe de circulation de l’eau Capteur de température Récepteur barrière infrarouge Capteur Jour /nuit Buzzer Eclairage extérieur

III) Comment communiquer entre l’utilisateur et le système ? - Quelles informations l’utilisateur doit-il transmettre au système ? Vous avez la possibilité de câbler au système programmable plusieurs capteurs et actionneurs permettant le dialogue avec l’utilisateur. Les capteurs Récepteur de télécommande infrarouge Bouton poussoir Interrupteur La télécommande permet d’envoyer plusieurs ordres à la partie commande Les actionneurs Haut parleur piézoélectrique Afficheur LCD Diode électroluminescente

III) Comment communiquer entre l’utilisateur et le système ? Vous devez réaliser un boîtier de commande qui s’intégrera agréablement dans le salon de l’utilisateur, mais avant sa réalisation vous devez vous poser certaines questions pour connaître les différents composants électroniques que vous avez besoin d’intégrer : - Quelles informations l’utilisateur doit-il transmettre au système ? De quelle façon l’utilisateur met-il en marche le système domotique global ? De quelle façon l’utilisateur met-il en marche la fonction alarme ? De quelle façon l’utilisateur met-il en marche la fonction chauffage ? De quelle façon l’utilisateur met-il en marche la fonction éclairage ? - Quelles informations le système doit-il transmettre à l’utilisateur ? De quelle façon le système informe l’utilisateur de la mise en marche /arrêt du système ? De quelle façon le système informe l’utilisateur de la mise en marche /arrêt de l’alarme ? De quelle façon le système informe l’utilisateur de la mise en marche /arrêt du chauffage? De quelle façon le système informe l’utilisateur de la mise en marche /arrêt de l’éclairage ? Quelles informations le système peut-il donner à l’utilisateur sur l’environnement de la piscine ? - Quelle forme donner à l’interface homme/machine ? Quelles sont les composants électroniques qui assurent le dialogue homme/machine ? Quelle est la taille de ces composants ? Quelles indications doivent apparaître sur cette interface à coté de ces composants? Quelle forme donner à cette interface pour quelle soit esthétique et réalisable au collège ?

- Comment aider l’utilisateur à se servir correctement du système domotique ? Quelles informations doit contenir une notice d’utilisation ? Quel est le moyen pour renseigner les utilisateurs étrangers sur l’utilisation du système ?

Niveau : 4 ième Confort & Domotique : La piscine