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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI TIZI-OUZOU Faculté de Génie Electrique et Informatique Département d’Electronique Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme Master en Electronique Option : Electronique Industrielle Thème : Etude et réalisation d’une alarme de température à base d’une carte arduino Présenté par : Encadré par : AMMARKHODJA Nassim Mr Y.ATTAF Promotion 2017/2018 Remerciements Au terme de ce projet de fin de cycle, je tiens d’abord à remercier très chaleureusement Mr.ATTAF Youcef qui m’a permis de bénéficier de son encadrement. Les conseils qu’il m’a prodigué, la patience, la confiance qu’il m’a témoigné ont été déterminants dans la réalisation de ce travail de recherche. Et je tiens à remercier les membres du jury de leur présence et d’avoir accepté d’évaluer et examiner mon travail. Un grand merci à mes amis et à ma famille, en particulier à mes parents pour m’avoir soutenu et aidé tout au long de mes études. Enfin, j’adresse mes sincères remerciements à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce travail. Figure Nom de figure Numéro de page Figure(I.1) Courbe caractérisant la CTP et CTN 04 Figure(I.2) Représentation schématique 04 Figure (I.3) Thermocouple (principe) 05 Figure (I.4) La relation force électromotrice /température de n’importe quel couple peut être déterminée. 05 Figure (I.5) A courant constant, la tension V est linéaire en fonction de la température 06 Figure (I.6) Exemple de structure de chaine (cas général) 07 Figure (I.7) Une chaine de mesure informatisée 08 Figure (I.8) Structure générale d’un capteur intelligent 09 Figure (I.9) Compensation de température + unité de calcul 09 Figure (I.10) Unité de calcul + fonctionnalités 10 Figure (I.11) Brochage du lm35 13 Figure(I.12) Calibration du lm35 13 Figure (II.1) La carte Arduino UNO 17 Figure (II.2) Microcontrôleur ATMega328 19 Figure (II.3) Brochage de l atmega328 20 Figure (II.4) Constitution de la carte Arduino UNO 23 Figure (II.5) Interface IDE Arduino 24 Figure( II.6) Paramétrage de la carte 25 Figure (II.7) Les étapes de téléchargement du code 31 Figure (II.8) Type de modules Bluetooth 32 Figure (II.9) Module shield wifi 33 Figure (II.10) Module XBee 33 Figure (II.11) Capteur Arduino 34 Figure (II.12) Capteur de température lm35 34 Figure (II.13) Moteurs électriques 35 Figure (II.14) Brochage d’un Afficheurs LCD 36 Figure (II.15) Relais 36 Figure (II.16) Buzzer tone 37 Figure (III.1) Schéma synoptique du dispositif 40 Figure (III.2) La carte réalisée sous ISIS-PROTEUS 41 Figure (III.3) Le chemin du fichier de code HEX de notre programme 42 Listes des figures I Sommaire Introduction générale Chapitre I Généralités sur la mesure de la température I-introduction 01 II-les échelles de mesures de la température 02 II-1-le fahrenheit 02 II-2-le Celsius 02 II-3-le kelvin 02 II-4-Les méthodes utilisées dans la mesure 02 II-4-1-méthodes mécaniques 02 II-4-2-méthodes optiques 02 II-4-3-méthodes électriques 02 III-les capteurs de température 03 III-1-les capteurs actifs 03 III-1-1-la thermoélectricité 03 III-2-les capteurs passifs 03 III-3-les capteurs de température les plus connus 04 III-3-1-les thermistances 04 III-3-1-1-les types de thermistances 04 III-3-1-2-les caractéristiques d’une thermistance de type CTN et CTP 04 III-3-1-3-representation schématique 04 III-3-2-les thermocouples 05 III-3-3-les capteurs de température à semi-conducteur 06 III-3-4-les pyromètres optique 07 IV-chaine d’acquisition des données 07 IV-1-les chaines de mesures informatisées 08 IV-1-1caractérestique d’une chaine de mesure informatisée 08 V-les capteurs intelligents 09 V-1-structure d’un capteur intelligent 09 V-1-1-structure minimale 09 V-1-2-structure complexe 10 V-2-fonctionnalités des capteurs intelligents 10 V-2-1-l’auto-adaptabilité 10 V-2-2-remplacement des données manquantes 10 V-2-3-précision et validation des mesures 10 V-2-4-traitement de signal 11 V-2-5-auto diagnostic 11 VI-définition du lm35 11 VI-1-brochage du lm35 12 VI-2-calibrage du lm35 12 VII-conclusion 13 Chapitre II Le dispositif programmable Arduino I Introduction 14 II Définition du module Arduino 14 II.1 Les gammes de la carte Arduino 15 II.2 Pourquoi Arduino UNO 17 II.3 La constitution de la carte Arduino UNO 18 II.3.1 Partie matérielle 18 II.3.1.1 Le MicrocontrôleurATMega328 18 II.3.1.2 Les sources de l’Alimentation de la carte 20 II.3.1.3 Les entrées & sorties 20 II.5.3.4 Les ports de communications 22 II.3.2 Partie programme 23 II.3.2.1 l’environnement de la programmation 23 II.3.2.2 Structure générale du programme (IDE Arduino) 24 II.3.2.3 Injection du programme 25 II.3.2.4 Description du programme 25 II.3.2.5 Les étapes de téléchargement du programme 31 II.4 Les Accessoires de la carte Arduino 32 II.4.1 Communication 32 II.4.1.1 Le module Arduino Bluetooth 32 II.4.1.2 Le module shield Arduino Wifi 33 II.4.1.3 Le Module XBee 33 II.4.2 Les capteurs 34 II.4.3 Les drivers 35 II.4.3.1 Les moteurs électriques 35 II.4.3.2 Les afficheurs LCD 35 II.4.3.3 Le relais 36 II4.3.4 Le buzzer 37 II.5 Conclusion 38 Chapitre III Réalisation du dispositif expérimental I-introduction 39 II-les différentes étapes de réalisation 39 III-schéma synoptique général 39 IV-la réalisation virtuelle PROTEUS 40 V-explication et démarche 42 VI-composants utilisés 43 VII-conclusion 44 Conclusion générale Annexes Annexe A Annexe B Annexe C Bibliographie Introduction générale Le développement industriel nécessite une instrumentation ,cette instrumentation est souvent coûteuse puisqu’ on est dans l’incertitude des résultats ,mais grâce à la maitrise des procédés de fabrication, on obtient quand même des produits de haute fiabilités, qui nous facilitent les taches dans tous les domaines qui ont connu l’avantage du développement industriel, surtout en ce qui concerne la fabrication des semi-conducteurs, le champ d’application de ces derniers et les dispositifs électroniques en général est très vaste . Dans la vie de tous les jours et surtout dans le monde industriels, le suivi et le contrôle des variations de la température est vitale, et cela au risque de surchauffe qui engendrerais un endommagement du matériel et des machines, ou tout simplement des dégâts domestiques. Et c’est pour cela que notre travail se concentre sur l’utilisation d’un capteur, qui va capter la température et ses variations, avec bien sûr sa liaison avec un système ou une carte de commande (carte d’interface) tell que l’arduino, ainsi qu’un buzzer qui va jouer le rôle d’alarme. Dans ce projet trois objectifs ont été visés :  Le premier consiste à définir la température et les différentes unités de mesures ainsi que les différents types de capteurs.  Le deuxième est de regrouper suffisamment d’informations sur une grand catégorie de cartes d’interfaçage (Arduino) : son langage de programmation, sa construction, son principe de fonctionnement.  Le troisième consiste à réaliser un câblage électrique capable d’exécuter une action entre un capteur et une carte d’interfaçage (Arduino) en expliquant les différents blocs de sa construction. Le premier chapitre sera une généralité sur les températures, les différentes unités de mesures, ainsi que les types de capteurs. Le deuxième chapitre sera consacré à une étude approfondie sur les carte d’interface tel que l’Arduino, puis, on mettra la lumière sur un modèle de base qui est (Arduino UNO) sa construction son environnement de programmation et son principe de fonctionnement afin de simplifier son utilisation. Le troisième chapitre sera consacré à l’étude et la réalisation du dispositif expérimental ainsi que la description de chaque bloc du circuit. Enfin, on terminera avec une conclusion générale qui résumera l’intérêt de notre étude : les différents résultats obtenus expérimentalement seront en annexe, donnant ainsi un aperçu sur les performances des cartes d’interfaçage, et une idée sur les problèmes à résoudre ultérieurement. Chapitre I Généralités sur la mesure de la température I-Introduction : La notion de température à son origine réside dans la sensation qui nous fait dire qu’un corps est chaud ou froid. Physiquement parlant elle est définie comme étant le facteur d’intensité de l’énergie thermique (qui est une forme dégradée de l’énergie la plus répandue dans le monde naturel et industriel). La température est une grandeur intensive c.à.d. dépourvue des caractères d’additivité et d’associativité qui rendent proprement mesurable tous les facteurs d’extension (tels que longueurs, volume, masse, quantité d’électricité). Rappelons que l’énergie thermique d’un corps quelconque est l’énergie cinétique de ses constituants dotés de liberté de mouvements, tels que molécules, atomes, électrons libres, due à l’agitation thermique de ces mêmes particules (par exemple, quand l’agitation est faible, l’objet est froid au toucher). La température est un paramètre mesuré depuis l’Antiquité, et pour cette mesure des différentes méthodes ont été utilisées. Les systèmes de mesure de la température ont beaucoup évolué au cours des siècles pour s’adapter à la demande du marché. II-Les échelles de mesure de la température : II.1-Le fahrenheit : La première échelle pour mesure de température a été proposé par le physicien Allemand DANIEL GABRIEL FAHRENHEIT, depuis, diverses échelles ont été proposées, dont l’échelle centésimale. II.2-Le Celsius : Conçue par l’astronome suédois Anders Celsius en 1743 : 0 °C correspond au point de fusion de la glace et 100 ° C au point d’ébullition de l’eau sous une pression atmosphérique normale. 0° C=32 F ; 100 °C=212 F. II.3-Le Kelvin : L’unité de température la plus utilisées est le Kelvin (K).Elle mesure la température absolue, c’est-à-dire la température qui ne dépend pas de certaines propriétés du corps. Elle fut inventée par le mathématicien et physicien britannique sir William Thomson Kelvin au XIX siécle.La plus petite température que l’on puisse uploads/Geographie/ ammarkhodja-nassim.pdf