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UNIVERSITE LARBI BEN MâHIDI DE OUM EL BOUAGHIFACULTE DES SCIENCES ET DES SCIENCES APPLIQUEES
DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE
FiliÚre de génie électrique
MEMOIRE DE FIN DâETUDESEn vue de lâobtention du
DIPLOME DE MASTERSpécialité : INFORMATIQUE INDUSTRIELLE
MĂ©moire de fin dâĂ©tudes soutenu publiquement a Oum El Bouaghi
juin 2017
Par :KHANFAR NAIMA Dirigé par :
Dr. REMACHE Louardi
Année universitaire : 2016/2017
Etude et rĂ©alisation dâune carte Ă©lectroniquedestinĂ©e au chronomĂ©trage des durĂ©es de gel
dans un milieu froid
Remerciements
Tout dâabord, Nous tient Ă remercier DIEU lemisĂ©ricordieux de nos avoir donnĂ© la possibilitĂ© de rĂ©alisernotre projet, dâarriver Ă notre souhaits et dâatteindre notre
objectifs.Nous aimerons dans ces quelques lignes remercier toutes lespersonnes qui dâune maniĂšre ou dâune autre, ont contribuĂ©
au bon dĂ©roulement de notre travail, tout au niveauhumain quâau niveau scientifique.
Nous tenons tout dâabord Ă remercier notre encadreurMONSIEUR, Dr. RemĂąche Loardi, on a pu bĂ©nĂ©ficier Ă la
fois de ses compétences scientifiques, et de sa grandedisponibilité, tant pour résoudre les difficultés rencontréeslors de notre réalisation, de répandre à nos questions. Nousajoutons en particuliÚre sa patience et ses encouragements,
nous a permis de travailler dans bonnes conditions.Grand remercient à tous les ingénieurs des laboratoires de
génie électrique :Ali Germain et salwa.
Nos remerciements sâadressent Ă©galement Ă tous membresde Jury, qui ont acceptĂ© de nous honorer de leur prĂ©sence et
de juger notre travail Merci.Et Ă toute personne ayant contribuĂ© de prĂšs ou de loin Ă
notre soutien moral
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Table des matiĂšres
Table des matiĂšres
I.INTRODUCTION GENERALE: âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 2
Chapitre I : le gel âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ... 4
I. Introduction...âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ .5
I.1 Formation du gel: âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 5
I.2 Gel indiquĂ© Ă la station mĂ©tĂ©orologique et sa relation avec le solâŠâŠâŠâŠâŠ 6
I.3. Quelques dĂ©finitions âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. .6
a. Jour de gel : âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 6
b. Niveaux de gelâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 6
c. IntensitĂ© du gel âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 7
I.4. Effet du gel sur la vĂ©gĂ©tationâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 7
I.4.1. Le moment et la durĂ©e du stress thermique :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 8
I.4.2. Les dĂ©gĂąts et la mort des vĂ©gĂ©taux sans gelâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 9
I.4.3. Le froid, bĂ©nĂ©fique pour la germination : âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 10
I.4.4. Les maladies causĂ©es par le froid âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 10
I.4.5. Effets du gel :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 11
I.4.6. PrĂ©paration pour lâhiverâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 12
I.5-Effet du gel sur les animaux âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 12
I.5.1. Les animaux qui survivent au gelâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 13
I.5.2. Les mammifĂšresâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. .14
I.5.3. RĂ©sistance de lâhomme au froid âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 14
I.5.5. Persistance du froid âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 15
I.6.Conclusion :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 16
Chapitre II : les capteurs âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 17
Table des matiĂšres
II.1 Introduction :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 18
II.2. DĂ©finition dâun capteur :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 18
a) capteur âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ... 18
b) GĂ©nĂ©ralitĂ©s sur les capteursâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ18
II.3.les DĂ©firent type de capteur âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ19
II.3.1. Capteur analogique. âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 19
II.3 .2. Capteur logiqueâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ20
II.3.3. Capteur numĂ©rique âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ...20
II.4. Structure interne dâun capteur âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ20
II.5. Choix dâun capteur âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 21
II.6. les capteurs de tempĂ©rature. âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ âŠâŠâŠâŠâŠ 22
II.6.1.MĂ©thode Ă©lectroniqueâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ22
II.6.1.1.ThermomĂštres Ă rĂ©sistance et thermistance âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 22
II.6.1.2.ThermomĂštres Ă thermistance âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ22
II.6.3.ThermomĂštres par thermocouple âŠ.âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 23
a) Principe de thermocouple âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 23
b) La fonction dâusage du thermomĂštre âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 23
II.7. Capteur LM35 âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.26
II.8.Capteur de lumiĂšreâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ27
II.9. Les type de capteurâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ..28
II.10.Conclusion :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ32
Chapitre III :
Introduction :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ34
III.3.1 Principe de fonctionnement :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 34
III.3.2. Fonction de dĂ©tection :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 36
a -Capteur de tempĂ©rature :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 35
b -Le capteur de lumiĂšre :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 37
Table des matiĂšres
III.3.3 Convertisseur analogique numĂ©rique (ADC) :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.39
III.3.1 DĂ©finition :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 39
III.3.3.2 Principes du convertisseur analogique numĂ©rique :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ .41
III.3.3.3 Les Ă©tapes de conversion :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 41
III.3.4 Conversion de grandeur numĂ©rique de tension en grandeur physique :âŠâŠ..42
III.3.5 ChronomĂ©trage de durĂ©e de gĂšle :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ44
III.3.5 .1 principe de circuit Ă©lectronique :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 44
III.3.5.2 Programmation :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ..45
III.3.6 SystĂšme dâaffichage LCD (Light Control Display) :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ46
a. PrĂ©sentation :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ..46
b. Principe des cristaux liquides LCD :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ..47
c. Brochage :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ...47
III.3.7 Programmation :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ48
III.3.7.1 Partie de contrĂŽle le (pic 16f877A):âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.48
a. DĂ©finition :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.49
b. Principales caractĂ©ristiques du PIC 16F877A :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.49
c. MĂ©moires du PIC :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.50
d. Architecture Externe:âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ50
e. Architecture interne :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.51
III.3 .7.2 Organigramme :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ..53
a. Organigramme utilisant le capteur LM35DZ :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.54
b. Organigramme utilisant le capteur LM35CZ :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.55c.d. Organigramme des sĂ©quences de chronomĂ©trage: âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ56
III.3.8 Lâimplantation de programmation dans pic : âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ58
III. 3.8.1 Etapes de programmation du PIC avec le logiciel WINPIC 800:âŠâŠâŠ..58
Table des matiĂšres
III.3.9 SchĂ©ma Ă©lectrique :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 59
III.3.9 .1 schĂ©ma Ă©lectrique utilisant LM35DZ :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.âŠ... 60
III.3.9.2 SchĂ©ma Ă©lectrique utilisant LM35CZ :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 60
III3.10 RĂ©sultat de la simulation :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 64
Conclusion :âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ .65
CONCLUSION GENERALEâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 66
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE
Liste des Figures
Liste des Figures :
CHAPITER I :
Figure I.1 : RĂ©sistance des plantes au froidâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. . 8
Figure I.2 : Végétaux sensibles au froid, qui présentent des troubles à des températures plus
basses que 7-15°CâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 9
Figure I.3 : Effet du gel sur les plantes âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 11
Figure I.4 : Effet du gel sur les animaux, la mort des oiseaux sous lâeffet du gel 13
Figure .5 : Les cartes climatiques destinĂ©es Ă lâagriculture montrent les tempĂ©ratures
minimales par zoneâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 15
Figure I.6 : Nombre annuel moyen de jours de gelée et le nombre moyen de jours de
neige en FranceâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 16
CHAPITRE II : les capteurs
Figure II.1 : schĂ©ma de captureâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 18
Figure II.2: Chaine de mesureâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.19
Figure II.3: schĂ©ma de capteur analogiqueâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 20
Figure II.4: Structure interne dâun capteurâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.20
Figure II.5 : schĂ©ma de principe de thermocoupleâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 23
Figure II.6: fonctionnement gĂ©nĂ©rale de capteurâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ24
Figure II.7 : le circuit LM 35âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 26
Figure II.8: schĂ©ma Capture d'Ă©cran des diffĂ©rentes versions de LM35âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ..27
Figure II.9: photorĂ©sistance LDRâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 27
Figure II.10 : CAPTEUR SCHERTLER ELECTRODYNAMIQUEâŠâŠâŠâŠâŠ. 31
CHAPITER III : Résultats et interprétations
Figure III.1 : SchĂ©ma bloc de la carte Ă©lectronique âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ..35
Figure III.2: Le capteur LM35âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ36
Figure III.3: Capteur LDRâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 37
Figure III.4: SchĂ©ma synoptique du principe de fonctionnement de lâLDRâŠâŠ 38
Liste des Figures
Figure.III.5 : SchĂ©ma synoptique dâĂ©talonnage la LDR sous ISISâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 39
Figure.III.6 : SchĂ©ma fonctionnel de la fonction conversion analogique numĂ©riquedu PIC 18FâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 40
Figure III.7: SchĂ©ma fonctionnelâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ41
Figure III.8: LâĂ©chantillonneur bloqueur: schĂ©ma de principe âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ42
Figure III.9 : Courbe permettant de dĂ©terminer la relation entre les valeurs de tensiondĂ©tectĂ©es et les tempĂ©ratures Ă afficher lâĂ©cran LCDâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 44
Figure III.10 : SchĂ©ma de circuit Ă©lectroniqueâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ.. 44
Figure III.11: Lâorganigramme de la boucle sans fin programmationâŠâŠâŠâŠâŠ 45
Figure .III.12 : Image dâun afficheur LCD 2*16âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 46
Figure .III.13 : Brochage de circuit LCDâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 47
Figure .III.14: SchĂ©ma de lâunitĂ© de contrĂŽle et de traitement (PIC 16F877A)âŠâŠ 49
Figure .III.15: pic 16F877A microcontrĂŽleur avec configuration des pinsâŠâŠâŠ 51
Figure .III.16: Structure interne du PIC16F877âŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ52
Figure .III.17 : schĂ©ma dâorganigramme de LM 35DZâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 54
Figure III.18 : schĂ©ma dâorganigramme de LM 35CZâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 55
Figure III.19: schĂ©ma dâorganigramme de chronomĂ©trageâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 57
Figure III.20: FenĂȘtre de suppression du contenu de la mĂ©moire du ÎŒ-ContrĂŽleurâŠ58
Figure III.21 : SchĂ©ma de programmateur ICPROG universelâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 59
Figure.III.22: SĂ©quence de chronomĂ©trage des durĂ©es de gel (a) : T=7°C arrĂȘt duchronomĂ©trage (b) : T<= seuil (0°C) affichage de la durĂ©e de gel pendant le jour,
(c) : T<= seuil (0°C) affichage de la durĂ©e de gel pendant la nuitâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 61
Figure.III.23 : SĂ©quence de chronomĂ©trage des durĂ©es de gel (a) : T=5°C arrĂȘt duchronomĂ©trage (b) : T<= seuil (-4°C) affichage de la durĂ©e de gel pendant le jour,(c) : T<= seuil (-4°C) affichage de la durĂ©e de gel pendant la nuitâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 62
Figure III.24 : la Pourcentage de prĂ©dictif du gel dans une annĂ©eâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 63
Liste des TableauxLISTE DES TABLEAUX
Chapitre III :
Tableau III.1: Correspondance entre les tensions et les valeurs de températures à afficher
sur lâĂ©cran LCDâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ. 43
Tableau III.2 : Brochage du connecteurâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠâŠ 48
Tableau.III.3 : le nombre dâheure de gel (nuit, jour) avec une annĂ©eâŠâŠ 63
INTRODUCTION GENERALE
Introduction générale
2
Introduction
Avec le réchauffement climatique qui semble aujourd'hui incontestable et bien installé,
nous oublions quâil y a eu, et quâil y aura encore, des hivers particuliĂšrement rigoureux. Les
sociĂ©tĂ©s technologiques sont bien sĂ»rs durement frappĂ©es par les froids extrĂȘmes et les chutes
de neige : canalisations gelées et éclatées, chaussées dégradées, circulation difficile, activité
économique ralentie, productions agricoles détruites et, une des hontes de ce début de XXÚme
siĂšcle, SDF morts de froid.
Nos ancĂȘtres nâavaient Ă©videmment pas tous ces problĂšmes de riches, mais le froid, faute
dâĂ©changes commerciaux lointains, Ă©tait synonyme de famines gĂ©nĂ©ralisĂ©es. LâactivitĂ©
agricole, sans assurance, mettait des années à se remettre en route. Les maladies, sur des
organismes mal nourris et fragilisés par des températures dont ils ne pouvaient guÚre se
protéger, causaient de véritables hécatombes dans la population.
LâĂ©tude statistique de la chronique climatologique dâune maniĂšre gĂ©nĂ©rale permet de dresser
le bilan des sĂ©quences glaciales et dâidentifier, par analyse spatiale, les sites les plus froids
dâune telle ou telle rĂ©gion. Il est donc intĂ©ressant dâĂ©tablir la carte de la frĂ©quences des jours
et pourquoi pas des nuits, oĂč la tempĂ©rature est infĂ©rieure Ă 0°C ou -5°C et cela permet de
localiser ce que lâon appelle « les piĂšges Ă froid ». Ces fameux sites oĂč la tempĂ©rature est
glaciale à répétition et durant de longues périodes, constituent de véritables informations qui
peuvent ĂȘtre exploitĂ©es dâune maniĂšre rigoureuse dans tous les secteurs.
Le but de ce projet, câest de rĂ©aliser une carte Ă©lectronique qui permet de chronomĂ©trer les
durĂ©es de gel dans les rĂ©gions froides le long de lâannĂ©e, ainsi que dans les rĂ©gions
caractérisées par des saisons hivernales trÚs froides. Le dispositif de chronométrage est
contrĂŽlĂ© par un capteur de tempĂ©rature qui dĂ©tecte les tempĂ©ratures du milieu oĂč il est placĂ©,
les valeurs ainsi détectées seront converties en grandeurs électroniques accessibles par la carte
électronique. Lorsque la température descend sous les seuils fixés (0°C et -5°C), un dispositif
de chronométrage est lancé, et si la température augmente et atteint des valeurs supérieures
aux seuils le processus de chronomĂ©trage est arrĂȘtĂ© et conserve la valeur initiale chronomĂ©trie.
Notre projet est rĂ©partie en trois chapitre, le premier est consacrĂ©e Ă lâĂ©tude du phĂ©nomĂšne de gel et
son impact sur la vĂ©gĂ©tation, les animaux, lâhomme et sur lâenvironnement.
Introduction générale
3
Nous avons présenté aussi quelques études statistiques sous forme de cartes dans un pays
comme la France, et montrer Ă travers ses informations lâimportance de la connaissance des pĂ©riodes
de gel pendant lâannĂ©e.
Le deuxiĂšme chapitre est consacrĂ© Ă lâĂ©tude des principaux composants de la carte Ă concevoir qui
sont les capteurs de température et de lumiÚre.
Le chapitre. 3 est une synthĂšse du travail que nous avions menĂ©, il englobe lâensemble des
résultats obtenus : les organigrammes de fonctionnement, la programmation en C, le schéma
électrique simulé sous ISIS. et la réalisation pratique de la carte.
CHAPITRE I :
LE GEL
Chapitre I : Le gel
5
I. Introduction
Le gel est souvent utilisé comme synonyme de gelée, il désigne tout abaissement de
la température de l'air d'une valeur supérieure à une valeur inférieure ou égale à 0 °C à un
moment déterminé et sur une région donnée. Les productions agricoles, les transports, la
tenue vestimentaire et bien d'autres domaines risquent d'ĂȘtre affectĂ©es par le gel Ă certaines
époques de l'année, en particulier pendant la période hivernale. L'apparition de celle-ci se
traduit par la transformation de l'eau liquide en glace.
On dit dans le langage courant : âgeler Ă pierre fendreâ Expression utilisĂ©e au sens figurĂ©
depuis le milieu du XVIIe siĂšcle, elle utilise une image relative au froid. [1] Il fait si froid, la
tempĂ©rature est si basse, que l'eau gĂšle et pourrait mĂȘme Ă©clater une pierre, un rocher, dans
lequel elle s'est infiltrée.
Le gel est un phénomÚne indissociable de la saison hivernale. Il caractérise le climat tempéré
que connaßt une partie de notre pays et peut survenir durant plus de la moitié de l'année, sur
une période s'étirant généralement de la mi-Novembre jusqu'à la mi-Avril.[2]
I.1 Formation du gel:
Le gel est un événement météorologique dont l'extension sur une région donnée et à une
époque déterminée de l'année a trois causes possibles :
Advection d'air froid : se produisant en hiver, une masse d'air sous le point de
congélation envahit la région. Ce gel d'advection donne la gelée noire lorsque la
végétation que le vent endommage prend un aspect noirci. [3]
Rayonnement : fréquent surtout au printemps et en automne, il est lié au
refroidissement du sol qui se produit par ciel dégagé et vents calmes ou faibles la nuit.
Le gel de rayonnement est grand producteur de gelée blanche alors que la vapeur d'eau
contenue dans l'air se dépose sur les objets ;
Ăvaporation : l'eau d'un sol humide surmontĂ© d'un air relativement sec s'Ă©vapore dans
ce dernier. Cette transformation nécessite de l'énergie qui sera fournie par l'air sec et
ce dernier se refroidira. [3]
Chapitre I : Le gel
6
I.2 Gel indiqué à la station météorologique et sa relation avec le sol
Dans le cas d'advection d'air froid, la température de la masse d'air est assez uniforme dans
les premiÚres dizaines de mÚtres au-dessus du sol et la température mesurée à la station
météorologique (environ à 1 mÚtre à 1,5 mÚtre du sol) est représentative de ce qui se passe au
sol. S'il a gel Ă la station, il y a donc gel au sol.
Par contre, dans les cas radiatifs et d'évaporation, la température varie rapidement entre le sol
et le niveau des instruments de la station. La perte de chaleur est plus importante prĂšs du sol et
donc la température peut atteindre le point de congélation au sol bien avant que le
thermomÚtre n'indique 0 °C à la station. En général, il peut y avoir du gel au sol dans les cas
radiatifs dÚs que la température à la station est de 4 °C. [3]
I.3. Quelques définitions
a. Jour de gel :
En climatologie, un jour de gel désigne une journée dont la température minimale est en
dessous de 0 °C ou 32 °F. Lâindicateur le nombre de jours de gel, prĂ©sente lâĂ©volution du
nombre de jours de gel dans une région déterminée. Certaines régions ne connaissent que trÚs
peu de jours de gel par an en moyenne, c'est le cas notamment des régions cÎtiÚres (Manche,
Atlantique, Méditerranée), alors que d'autres connaissent plus de 100 jours de gel par an en
moyenne, c'est le cas des massifs montagneux. [4]
b. Niveaux de gel
La sévérité potentielle des dégradations dépend de plusieurs paramÚtres : [5]
i) Du nombre de cycles de gel-dégel,
ii) De la température minimale atteinte,
iii) de la vitesse de chute de la température
iv) et de la durée du gel.
Pour prendre en considération uniquement ces paramÚtres, trois niveaux de gel sont définis
dans le fascicule 65A et la norme NF EN 206-1 qui donne la carte des zones de gel dans
nâimporte quel pays :
âą gel faible : moins de 3 jours par an avec une tempĂ©rature < â 5 °C;
âą gel sĂ©vĂšre: plus de 10 jours par an avec une tempĂ©rature < â 10 °C ;
Chapitre I : Le gel
7
⹠gel modéré : dans les autres cas. [6]
c. Intensité du gel
L'intensité du gel est définie ainsi par rapport à son effet sur les plantes (car les plantes sont
les ĂȘtres vivants les plus exposĂ©s au froid:
Gel lĂ©ger : 0 Ă â1 °C ;
Gel meurtrier : moins de â1 °C sur une pĂ©riode prolongĂ©e ;
Le sol Gel de surface : 0 Ă â6,5 °C ;
Gel peu profond : â6,6 Ă â11,5 °C ;
Gel profond : moins de â11,5 °C. [6,7]
I.4Effet du gel sur la végétation
Lorsque lâon parle de tolĂ©rance des vĂ©gĂ©taux aux tempĂ©ratures basses, il est indispensable
de préciser le degré de sévérité du froid, sa durée dans le temps et à quel moment du
développement des plantes il intervient. Connaßtre la réponse des plantes permet non
seulement de faire un bon choix des espĂšces pour les jardins et les espaces verts mais aussi de
mieux les protéger contre le froid.
Lorsquâon parle de froid, deux cas de tempĂ©ratures peuvent ĂȘtre distinguĂ©s. Les tempĂ©ratures
basses nĂ©gatives, celles qui entraĂźnent le gel caractĂ©risĂ© par la formation de cristaux de glace Ă
lâintĂ©rieur des cellules et des tissus et donc leur mort. Quant aux tempĂ©ratures basses
positives, elles sont Ă lâorigine de troubles physiologiques ou « maladies du froid » entraĂźnant
la mort sans gel de nombreuses espĂšces de climats chauds. Ces mĂȘmes tempĂ©ratures, allant de
3°C à 10°C, peuvent aussi avoir des effets bénéfiques sur le cycle de développement des
végétaux de climats tempérés (élimination des dormances des graines et des bourgeons,
floraisonâŠ) Figure. 1. [9,10]
Chapitre I : Le gel
8
Figure I.1 : RĂ©sistance des plantes au froid
4.1. Le moment et la durée du stress thermique :
Les dégùts causés par les « stress » thermiques dépendent aussi du moment et de la durée
de ceux-ci. Le stress peut ĂȘtre de durĂ©e rĂ©duite, et si lâabaissement de la tempĂ©rature nâest pas
trop rapide, les végétaux disposent souvent de moyens de résistance qui correspondent à des
modifications métaboliques et physiologiques réversibles. La période de températures basses
peut ĂȘtre plus longue, mais temporaire, comme lâhiver dans les climats tempĂ©rĂ©s. Le vĂ©gĂ©tal
mettra alors en place, avant la période froide, des moyens de lutte contre le gel : les plantes se
prĂ©parent progressivement pendant la pĂ©riode automnale, on parle dâendurcissement au gel.
Cette tolĂ©rance au gel qui sâacquiert pendant lâautomne disparaĂźt rapidement au dĂ©but du
printemps, dâoĂč le danger des gels de printemps. Les vĂ©gĂ©taux peuvent aussi produire des
organes, le plus souvent déshydratés (graines, spores), qui supportent des températures trÚs
basses (jusquâĂ -196°C, tempĂ©rature de lâazote liquide !). Une telle tolĂ©rance au froid est mise
Ă profit pour lâĂ©tablissement de banque de gĂšnes : les graines sont conservĂ©es dans des
congĂ©lateurs Ă -18°C, Ă -30°C, ou dans des conteneurs renfermant de lâazote liquide -196°C).
Lorsque les températures froides sont permanentes, seuls les végétaux qui présentent des
modifications structurales et physiologiques permanentes, peuvent survivre. On parle alors
dâadaptation.[11]
Chapitre I : Le gel
9
4.2. Les dégùts et la mort des végétaux sans gel
Les désordres métaboliques engendrés par les températures froides, mais supérieures au
point de congélation (généralement situé entre -1°C et -3°C), concernent surtout les espÚces
originaires des régions chaudes du globe, particuliÚrement les espÚces tropicales. Ils donnent
lieu à une grande diversité de symptÎmes qui se manifestent le plus souvent par des
brunissements localisés ou généralisés des organes et aboutissent, à plus ou moins long terme,
Ă la mort dâilots cellulaires (dĂ©pressions brunes nommĂ©es « pitting »), des organes
(brunissement interne des avocats, par exemple, ou superficiels des feuilles), puis de la plante
entiĂšre [11]. Les brunissements sont dus Ă lâoxydation de composĂ©s phĂ©noliques. On classe
habituellement les végétaux en trois groupes selon leur degré de sensibilité au froid non
gelant. Les végétaux insensibles au froid peuvent supporter sans dommage des températures
immédiatement supérieures à leur point de congélation. Nous pouvons citer les
chrysanthÚmes, les cyclamens, les tulipes, les pensées, les narcisses⊠Les végétaux
modérément sensibles au froid, altérés à des températures inférieures à environ 2-7°C, le cas
de certaines variétés de pois et de haricots. Les végétaux trÚs sensibles au froid, qui présentent
des troubles à des températures plus basses que 7-15°C. Parmi ceux-ci, on trouve de
nombreuses plantes vertes (BĂ©gonia, Citrus, Dracaena, Dieffenbachia, FicusâŠ) Figure. 2. ou
fleuries (Anthurium, Gloxinia, Saintpaulia, Hibiscus). Ces végétaux originaires de régions
chaudes sont gĂ©nĂ©ralement des plantes dâintĂ©rieur qui ne supportent pas des courants dâair
frais.
Figure I.2 : Végétaux sensibles au froid, qui présentent des troubles à des températures plus bassesque 7-15°C
Chapitre I : Le gel
10
4.3. Le froid, bénéfique pour la germination :
Au moment de leur récolte, les semences de nombreuses espÚces de climats tempérés sont
considérées comme « dormantes », car elles sont incapables de germer ou germent trÚs
difficilement dans des conditions apparemment favorables (températures proches de 15-20°C,
oxygĂ©nation et humiditĂ© correctes du sol, lumiĂšreâŠ). Cette inaptitude Ă la germination rĂ©side
dans lâembryon lui-mĂȘme (dormance qualifiĂ©e dâembryonnaire) ou des structures qui
entourent lâembryon (inhibition tĂ©gumentaire). Dans les conditions naturelles, câest le froid de
lâhiver qui permet leur germination au printemps suivant, on parle alors de levĂ©e de dormance
par le froid. La pĂ©riode hivernale peut ĂȘtre simulĂ©e par une incubation des graines en milieu
humide (sable, tourbe, vermiculiteâŠ) Ă des tempĂ©ratures proches de 3 Ă 6°C, pendant
plusieurs semaines à quelques mois. Ce traitement est connu sous le nom de « stratification »
par les horticulteurs et les forestiers.
Parmi les espÚces présentant des graines dormantes, nous pouvons citer les rosacées et de
nombreux arbres (conifĂšres et feuillus) dâintĂ©rĂȘt horticole. Ce besoin de froid est dâenviron 30
Ă 90 jours pour la majoritĂ© des espĂšces (pommier, poirier, rosier, pin, sapin, noisetier, hĂȘtreâŠ)
mais peut atteindre 120 Ă 180 jours pour lâĂ©glantier, le noyer, lâĂ©rable, le frĂȘne et le sorbierâŠ
4.4 Les maladies causées par le froid
En fait, les maladies du froid se développent en trois étapes successives : signal
thermique, phase de latence et développement des symptÎmes. Le signal thermique, perçu au
niveau des membranes cellulaires, modifie leurs propriĂ©tĂ©s biologiques. Ă lâexception des
dommages survenant de façon trĂšs rapide sous lâeffet dâun « choc froid », les consĂ©quences
nuisibles des basses températures non galantes restent réversibles pendant quelque temps.
Pendant cette période (période de latence), dont la durée est trÚs variable selon les végétaux,
aucun symptĂŽme nâest visible, et un rĂ©chauffage au-dessus de la tempĂ©rature critique rĂ©tablit
un métabolisme normal et fait disparaßtre les troubles. La durée de cette période de latence
peut varier de quelques heures (Saintpaulia, Gossypium, Episcia reptans) Ă quelques jours
(maĂŻs). Au delĂ de cette phase, les symptĂŽmes de la maladie (taches noires, brunissement
superficiel ou interne, brunissement et chute des feuilles, chute des fleurs..) se développent de
façon irréversible et trÚs rapidement aprÚs le transfert des plantes à des températures plus
élevées [12].
Chapitre I : Le gel
11
I.4.5. Effets du gel :
Le gel, qui entraĂźne la cristallisation de lâeau en glace, peut avoir des effets nĂ©fastes indirects
en rĂ©duisant lâabsorption dâeau par les racines ; les plantes meurent alors de « dĂ©shydratation
» avant de mourir de « froid ». Il a aussi des effets directs dus à la formation de cristaux de
glace dans les tissus Ă lâorigine de la mort dâilots cellulaires (taches brunes), la nĂ©crose de
bourgeons vĂ©gĂ©tatifs ou floraux, la perforation des feuilles (pĂȘcher, prunier) ou leur
dĂ©formation (pommier), lâĂ©clatement des tiges ou le dĂ©collement de lâĂ©piderme des feuilles.
Les arbres fruitiers, par exemple, sont trĂšs sensibles au gel au moment de la floraison, lâovaire
noircit et la fleur tombe. Toutefois, les cristaux de glace ne sont dangereux que sâils se
forment dans les cellules, or leur formation intracellulaire ou extracellulaire dépend de la
vitesse de refroidissement. Lors dâun refroidissement lent (quelques degrĂ©s par heure), la
glace se forme Ă lâextĂ©rieur des cellules, dans les espaces intercellulaires et est Ă lâorigine de
la sortie dâeau des cellules ; ce phĂ©nomĂšne permet une augmentation de la concentration des
solutés dans la cellule et donc de sa pression osmotique, ce qui abaisse le point de congélation
et Ă©vite la formation de la glace intracellulaire. Au contraire, si lâabaissement de la
température est rapide, les cristaux de glace se forment dans les cellules entraßnant leur mort.
Figure. 3. [11]
Figure I.3 : Effet du gel sur les plantes
Chapitre I : Le gel
12
4.6. PrĂ©paration pour lâhiver
Sous nos climats, la tolĂ©rance des vĂ©gĂ©taux aux tempĂ©ratures nĂ©gatives sâacquiert
progressivement avant le froid hivernal. On parle dâendurcissement au gel. Ce phĂ©nomĂšne est
induit par les tempĂ©ratures fraĂźches mais positives) de lâautomne et du dĂ©but de lâhiver. Ainsi,
au printemps et en Ă©tĂ©, les plantes ne supportent pas en gĂ©nĂ©ral des tempĂ©ratures infĂ©rieures Ă
-2°C ou Ă -4°C, alors quâen hiver, la majoritĂ© des vĂ©gĂ©taux originaires des zones tempĂ©rĂ©es
résistent à des températures inférieures à -10°C. En hiver, par exemple, les feuilles des
graminées peuvent tolérer des températures aux environs de -15°C, alors que les aiguilles de
sapin rĂ©sistent Ă un froid de lâordre de -20 Ă -35°C. Lâendurcissement au gel est rapidement
perdu dĂšs lâĂ©lĂ©vation de la tempĂ©rature Ă la fin de lâhiver. Câest pourquoi les gels de
printemps, mĂȘme sâils sont de faible intensitĂ©, sont plus dangereux que les tempĂ©ratures
hivernales mĂȘme trĂšs basses. Ce phĂ©nomĂšne met en jeu diffĂ©rents mĂ©canismes parmi lesquels
lâenrichissement des lipides membranaires en acides gras polyinsaturĂ©s, qui amĂ©liore la
fluidité des membranes, une augmentation des teneurs en sucres solubles (glucose, fructose,
saccharoseâŠ) et en acides aminĂ©s, qui permet lâabaissement du point de congĂ©lation. La
bonne connaissance de la réponse des végétaux aux températures basses permet de faire un
choix raisonné des espÚces à utiliser dans les jardins ou les espaces verts et de proposer des
moyens de protection contre le froid (paillage). Il est aussi possible de placer les plantes Ă
lâabri du froid dans des locaux frais ou lĂ©gĂšrement chauffĂ©s pendant la durĂ©e de lâhiver (on
parle alors dâhivernage). Les orangeries avaient cette fonction dâabriter et de prĂ©server des
espÚces tropicales ou méditerranéennes sensibles.[11,13]
I.5-Effet du gel sur les animaux
Certains animaux Ă sang froid se laissent geler pendant lâhiver. La chenille du Bombyx du
Groenland par exemple peut rester gelée plus de 10 mois par -50°C, les balanes et les moules
des zones intertidales des cĂŽtes de NorvĂšge gĂšlent lorsquâelles sont exposĂ©es au vent glacĂ© Ă
marée basse. Certains amphibiens et reptiles qui hibernent se laissent aussi geler : ils ne
respirent plus, leur coeur sâarrĂȘte de battre et leur sang ne circule plus. Seule une faible
activitĂ© neurologique tĂ©moigne de leur survie. Câest ainsi que plusieurs variĂ©tĂ©s de reptiles, de
tortues, de grenouilles et le serpent jarretiÚre survivent à la congélation !
Chapitre I : Le gel
13
Or lâeau glacĂ©e dĂ©truit les constituants cellulaires : par osmose la congĂ©lation vide les cellules
de leur eau jusquâĂ ce que le volume intĂ©rieur franchisse un seuil critique en dessous duquel
les parois cellulaires se brisent et libĂšrent leur contenu.
De plus, lorsque la respiration et la circulation sanguine sâarrĂȘtent, le mĂ©tabolisme cellulaire
devrait ĂȘtre dĂ©tĂ©riorĂ©, le fonctionnement des organes devrait ĂȘtre altĂ©rĂ© et les tissus du cerveau
devraient se nécroser au bout de 3 minutes. Figure. 4. [14,15]
Figure I.4 : Effet du gel sur les animaux, la mort des oiseaux sous lâeffet du gel
I.5.1. Les animaux qui survivent au gel
Dans certains cas, la survie au gel est possible grĂące Ă la dessiccation (l'animal est
desséché).
Les tardigrades, petits animaux d'environ 1mm qui vivent dans les mousses et la vase,
subissent sans dommages des tempĂ©ratures extrĂȘmement basses : prĂ©alablement dessĂ©chĂ©s
puis placés dans l'air liquide à -190°C pendant 25 h, dans de l'hydrogÚne liquide par -254°C
pendant 26 h, dans l'hélium liquide à -272°C pendant 3 h, ces petits animaux graduellement
réchauffés puis humectés ont retrouvé leur activité !
Le tardigrade peut supporter une dessiccation complÚte, un échauffement de 115°C et subir un
refroidissement à -200°C ! A cette trÚs basse température sa vie est interrompue, son
mĂ©tabolisme est arrĂȘtĂ©, mais il nâest pourtant pas mort. Le fait de l'humecter ensuite lui rend
toute sa vigueur. [15,16]
Chapitre I : Le gel
14
I.5.2. Les mammifĂšres
Lorsque le métabolisme des mammifÚres ne permet pas de survivre aux rigueurs hivernales,
lâhibernation reste la seule chance de survie. On parle d'hibernation quand un mammifĂšre ou
un oiseau passe l'hiver Ă l'Ă©tat de vie ralentie Ă l'abri du froid. Pendant lâhibernation, la
température du corps baisse. Le hérisson, la marmotte, le loir, des chauves-souris hibernent.
En dormant et en abaissant leur température corporelle, les petits mammifÚres peuvent
Ă©conomiser jusquâĂ 88% de leur ressources dâĂ©nergie et rĂ©duire leur mĂ©tabolisme de 90 Ă 99%
en prĂ©vision du dĂ©gel. Certains, tel lâĂ©cureuil terrestre dâAlaska, laissent certaines parties du
corps descendre sous 0°C mais préservent leurs organes vitaux
I.5.3. RĂ©sistance de lâhomme au froid
Avec une température corporelle de 37.2°C, l'homme tombe est état d'hypothermie à partir de
35°C et devient inconscient Ă 33°C. Un skieur qui tombe dans une crevasse ou un pĂȘcheur qui
tombe dans l'eau glacée survivra jusqu'à ce que la température de son coeur franchisse le seuil
de 30°C. S'il panique ou ne contrÎle pas sa respiration il peut mourir en quelques minutes par
hydrocution ou sous l'effet du stress. Dans l'eau Ă 0°C un homme normalement vĂȘtu ne tient
pas plus d'une demi-heure. Son corps en Ă©tat d'hypothermie devra impĂ©rativement ĂȘtre
réchauffé avant d'envisager de le "ressusciter" par des électrochocs. Mais l'homme peut
s'adapter au froid. Si on passez des vacances dans les régions polaires et que notre corps est
au contact du froid, pendant 2-3 jours notre température corporelle va augmenter en moyenne
de 1°C et tout votre corps va frissonner afin que l'énergie libérée par nos muscles nous
réchauffe. Si les tremblements sont importants et continus, nous éprouverons des douleurs
musculaires et la situation ne pourra pas se prolonger sans risque. Dans une situation normale,
cette période d'adaptation dure 3 semaines au bout de laquelle nous pourrons vivre par -10°C
sans protection particuliĂšre (en vĂȘtement de travail) et notre corps ne frissonnera plus. Mais
que la tempĂ©rature vienne Ă descendre sous -10°C, des vĂȘtements de laine et des anoraks en
duvets naturels seront indispensables pour annuler l'effet du froid.
Chapitre I : Le gel
15
I.5.5. Persistance du froid
Lâeffet du froid devient de plus en plus nĂ©faste, lorsquâil dure dans le temps, en effet le
froid qui dure trÚs longtemps dans une région, pourrait avoir des effets conséquents sur la vie
des ĂȘtres vivants. Dâautre part, la tempĂ©rature qui baisse rapidement et qui ne dure pas dans le
temps nâinflue pas dâune maniĂšre notable sur les ĂȘtres vivants, en particuliers sur la
vĂ©gĂ©tation. De ce fait, on conclue automatiquement que le paramĂštre temps doit ĂȘtre pris en
considĂ©ration dans lâĂ©tude des variations de tempĂ©rature.
Si on prend Ă titre dâexemple la France en tant que pays mĂ©diterranĂ©, caractĂ©risĂ© par un climat
qui est trĂšs semblable Ă celui de notre pays. Les cartes climatiques destinĂ©es Ă lâagriculture
montrent les températures minimales par zone Figure.5, ainsi que le nombre annuel moyen de
jours de gelée et le nombre moyen de jours de neige Figure. 6.
La lecture des ces cartes montrent lâimportance du paramĂštre temps pour collecter le
maximum dâinformation utile sur les conditions climatiques, et ce qui permettra aux
spĂ©cialiste dans chaque domaine de les prendre en considĂ©ration lors de lâĂ©laboration de leurs
projets. Ces projets qui devraient ĂȘtre adaptĂ©s aux conditions climatiques des rĂ©gions oĂč ils
seront installés.
Exemple : dans les projets agricoles, les cultures maraichĂšres ne doivent pas ĂȘtre cultivĂ©es
dans des rĂ©gions oĂč la tempĂ©rature baisse au-delĂ de 0°C et qui dure dans le temps, cela ne
permet pas de réussir un tel investissement. [17]
Figure I .5 : Les cartes climatiques destinĂ©es Ă lâagriculture montrent
les températures minimales par zone
Chapitre I : Le gel
16
Figure I.6 : Nombre annuel moyen de jours de gelée et le nombre moyen de jours de neige en
France.
I.6.Conclusion :
Dans ce chapitre nous avons présenté quelques définitions liées à ce phénomÚne
climatique, caractérisé par les basses températures. Ainsi, tout abaissement de
la température de l'air d'une valeur supérieure à une valeur inférieure ou égale à 0 °C conduit
Ă une gelĂ©e. Ce phĂ©nomĂšne est gĂ©nĂ©ralement nĂ©faste sur la vie des ĂȘtres vivants sur la planĂšte.
Pour cela il intĂ©ressant de le prendre au sĂ©rieux en Ă©tudiant dâune maniĂšre approfondie son
Ă©volution au cours de lâannĂ©e et Ă©tablir des cartes de la frĂ©quence du gel par rĂ©gion. Le gel est
un phĂ©nomĂšne naturel quâon ne peut pas contourner, mais on peut diminuer ces effets nĂ©fastes
par des mesures prĂ©ventives et cela ne peut se faire quâĂ partir des Ă©tudes statistiques et des
dispositifs Ă©lectroniques qui servent Ă contrĂŽler sa variation en fonction du temps.
Chapitre IILES capteurs
Chapitre II LES capteurs
18
Chapitre 2 : les capteurs
II.1 . Introduction :
Dans de nombreux domaines (industrie, recherche scientifique, services, loisirs ...), on
a besoin de contrÎler de nombreux paramÚtres physiques (température, force,
position, vitesse, luminosité, ...).
Le capteur est l'élément indispensable à la mesure de ces grandeurs physiques.
II.2. DĂ©finition dâun capteur :
a .Capteur : Un capteur est un organe de prĂ©lĂšvement d'information qui Ă©labore Ă
partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (trÚs
souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est
utilisable Ă des fins de mesure ou de commande
-température - signal logique (TOR)
- signal analogique
- signal numérique
- pression
- force
Figure II.1 : schéma de capture
Capteur
Energie
SignalĂlectriqueGrandeur
Physique
Chapitre II LES capteurs
19
b. Généralités sur les capteurs :
Un capteur est un transducteur capable de transformer une grandeur physique en
une autre grandeur physique gĂ©nĂ©ralement Ă©lectrique (tension) utilisable par lâhomme
ou par le biais dâun instrument appropriĂ©.
Le capteur est le 1er Ă©lĂ©ment dâune chaĂźne de mesure ou dâinstrumentation
Figure II.2: Chaine de mesure
II.3. Les différents types de capteurs :
Un capteur nâest jamais parfait, il convient de connaĂźtre avec la plus grande prĂ©cision
possible son Ă©tat dâimperfection. De plus, il faut prendre en compte la perturbation
apportée au systÚme par la mesure.
Le concepteur dâune chaĂźne instrumentale aura donc des choix Ă opĂ©rer.
II.3.1 Capteur analogique :
Les capteurs analogiques servent Ă transformer une grandeur physique en un autre
type de variation dâimpĂ©dance, de capacitĂ©, d'inductance ou de tension. Un signal
est dit analogique si lâamplitude de la grandeur physique quâil reprĂ©sente peut prendre
une infinité de valeurs dans un intervalle donné. Ainsi, on peut dire que la tension de
secteur sinusoĂŻdale (230VAC) est un signal de type analogique.
- signal continu : câest un signal qui varie â lentement â dans le temps et quâon
retrouve en sortie dâune sonde de tempĂ©rature, de pression ou encore dâune photo
résistance.
- temporel : câest la forme de ce signal au cours du temps. Câest aussi la trace du
signal sur lâĂ©cran dâun oscilloscope.
Chapitre II LES capteurs
20
- frĂ©quentiel : câest le spectre frĂ©quentiel qui transporte lâinformation dĂ©sirĂ©e :
Figure II.3: schéma de capteur analogique
II. 3.2 Capteur logique :
Le signal ne comporte que deux Ă©tats ou valeurs possibles. La transition correspond
au franchissement d'un seuil de la part du mesurande . Ces capteurs de type tout ou
rien portent le nom de détecteurs. Par exemple : Capteur de fin de course de vérin
3 .3) Capteur numérique :
Le signal élaboré par le capteur, est directement codé sous une forme numérique au
sein mĂȘme du capteur. Par exemple : Roue codeuse. [2]
II.4. Structure interne dâun capteur :
Généralement un capteur est constitué d'un corps d'épreuve et d'un capteur actif ou
passif. Les parties constitutives dâun capteur sont les suivantes [2]
Figure II.4: Structure interne dâun capteur
Chapitre II LES capteurs
21
Le mesurande : c'est l'objet de la mesure ou plus simplement la grandeur Ă mesurer.
1) Corps dâĂ©preuve :
Réagit sélectivement à la grandeur à mesurer en fournissant une grandeur mesurable
proportionnelle
2) ĂlĂ©ment de transduction (dĂ©tecteur)
Transforme la rĂ©action du corps dâĂ©preuve en un signal compatible
3) Module de conditionnement
Lorsque nĂ©cessaire, permet lâalimentation de lâĂ©lĂ©ment de transduction (Ă©lĂ©ment
passif)
Assure une mise en forme appropriée du signal de sortie
Transmet le signal de mesure
II.5. Choix d'un Capteur :
Les capteurs de pression, force, poids et couple sont utilisés dans pratiquement
tous les secteurs de la recherche et de lâindustrie. Dans ces diffĂ©rents domaines, les
normes dâutilisation, les environnements, les Ă©tendues de mesure, les prĂ©cisions
recherchĂ©es sont des plus divers. Des paramĂštres, essentiels pour les uns, peuvent ĂȘtre
sans importance pour les autres (Encombrement, masse, prix,âŠ). Il dĂ©coule de ce
contexte quâil existe sur le marchĂ© une multitude de capteurs adaptĂ©s aux divers cas
dâutilisation possibles.
Le choix dâune technologie est fondĂ© dâune part sur les performances offertes et
dâautre part sur les prix. Actuellement, quelles que soient les technologies, les sĂ©ries
Chapitre II LES capteurs
22
de fabrication sont limitĂ©es Ă quelques centaines dâunitĂ©s identiques. A performances
équivalentes, les capteurs possédant des éléments de transduction et des électroniques
simples (exemples : capteurs résistif) ont des prix trÚs compétitifs relativement aux
autres technologies (exemples : capteurs inductifs ou capacitifs) qui nécessitent
souvent une électronique associée assez complexe. [2]
II.6 les capteur de température :
II.6 .1 MĂ©thode Ă©lectrique :
En se basant sur la variation thermique de la valeur dâune rĂ©sistance, sur lâeffet
Seebeck ou sur la sensibilitĂ© thermique de la frĂ©quence dâoscillation dâun quartz .
Ces mĂ©thodes ont lâavantage dâune plus grande souplesse dâemploi.
II.6.1.1 ThermomÚtres à résistance et à thermistance :
Le fonctionnement des thermomÚtres à résistance et des thermistances est basé
sur le mĂȘme phĂ©nomĂšne physique, Ă savoir la variation de la rĂ©sistance Ă©lectrique
dâun conducteur avec la tempĂ©rature .
II.6.1.2 ThermomĂštres Ă thermistance :
Une thermistance est un agglomĂ©rat dâoxydes mĂ©talliques frittĂ©s, câest Ă -dire
Chapitre II LES capteurs
23
rendus compacts par haute pression exercĂ©e Ă tempĂ©rature Ă©levĂ©e, de lâordre de
150 bars et 1000 °C.
Il existe deux types de thermistance. Les CTN à coefficient de température négatif, et
les CTP à coefficient de température positif.
II.6.1.3 Thermometers par thermocouple:
a . Principe de thermocouple :
Deux fils composés de métaux différents sont raccordés à leurs extrémités et que
lâune dâelles est chauffĂ©es, il se produit une circulation de courant continu dans le
circuit. Câest lâeffet thermoĂ©lectrique.
Figure II.5 : schéma de principe de thermocouple
b. La fonction dâusage du thermomĂštre :
La fonction dâusage du thermomĂštre numĂ©rique est de mesurer la tempĂ©rature
ambiante et de fournir une information visuelle quantifiant celle-ci.
Chapitre II LES capteurs
24
Figure II.6: fonctionnement générale de capteur
1) Fonction « ALIMENTATION »
Elle fournit, de maniĂšre autonome, lâĂ©nergie Ă©lectrique dont
-Entrée: aucune.
-Sortie: Vp: énergie électrique régulée en tension a 4.2 V.
2) Fonction principale 1 « CAPTAGE DE LA TEMPERATURE »
Elle produit une tension proportionnelle Ă la tempĂ©rature de lâair ambiant.
-Entrée: air ambiant.
-Sorties: tension.
VT°: tension proportionnelle Ă la tempĂ©rature de lâair ambiant
Chapitre II LES capteurs
25
3) Fonction principale 2 « SYNCHRONISATION »
Elle fournit deux signaux dâhorloge.
-Lâun commande la fonction principale 3 : Conversion Analogique / NumĂ©rique
-Lâautre est nĂ©cessaire Ă la fonction principale 4 « VISUALISATION ».
-Entrée: aucune.
-Sorties: D: signal logique de début de cycle de mesure.
Fd: signal logique de fond dâaffichage
4) Fonction principale 3 « CONVERSION ANALOGIQUE /
NUMERIQUE »
Lorsquâelle en reçoit lâordre de FP2 (fonction principale 2), elle convertit la tension
proportionnelle à la température issue de FP1 (fonction principale 1) en une valeur
décimale relative.
Entrées: VT°: tension proportionnelle à la température issue de FP1.
D: signal de début de cycle de mesure.
-Sorties: BCD: 12 bits traduisant 3 chiffres décimaux codés en binaire.
S: signal logique dâindication du signe (nĂ©gatif ou positif).
M: signal logique dâordre de mĂ©morisation des 3 chiffres.
Chapitre II LES capteurs
26
5) Fonction principale 4 « VISUALISATION »
Elle mémorise et affiche la valeur fournit par FP3.
-Entrées: 12 bits traduisant 3 chiffres décimaux codés en binaire (BCD).
S: signal logique dâindication du signe (nĂ©gatif ou positif).
M: signal logique dâordre de mĂ©morisation des 3 chiffres.
-Sortie: information visuelle relative a la température
II.7 . Capteur LM35 :
Lm35 est un capteur de température précis est facilement calibré.
Il fonctionne comme une diode zener dont la tension de claquage est directement
Proportionnelle à la température absolue avec un facteur proportionnel de +10mV/°K.
Avec une impédance dynamique inferieur à 1Ω. Il peut fonctionner de -40°C à 200°C
sous un courant constant pouvant varier de 400ÎŒA Ă 5mA. La tension Ă ces bornes est
de 5V à 25°C [3]
Le capteur de température LM35 est un capteur analogique de température fabriqué
par Texas Instruments. Il est extrĂȘmement populaire en Ă©lectronique, car prĂ©cis, peu
couteux, trÚs simple d'utilisation et d'une fiabilité à toute épreuve.
Le capteur de température LM35 est capable de mesurer des températures allant de -
55°C à +150°C dans sa version la plus précise et avec le montage adéquat, de quoi
mesurer n'importe quelle température.
Figure II.7 : le circuit LM 35
Chapitre II LES capteurs
27
Détail de l'image "Capture d'écran des différentes versions de LM35" :
Figure II.8: schéma Capture d'écran des différentes versions de LM35
II.8 Capteur de la lumiĂšre :(dâaprĂšs MIH Valentin, LEROI Thomas et MERTZ
Steve)
- La Photorésistance : Résistance dont la valeur varie (diminue en général) en fonction
de lâintensitĂ© lumineuse.
â UtilisĂ© notamment pour faire varier la lumiĂšre artificielle en fonction de la lumiĂšre
du jour
Figure II.9: photorésistance LDR
Chapitre II LES capteurs
28
II.9. Les Types de capteur :[4]
1- Les Capteurs de LumiĂšre (dâaprĂšs MIH Valentin, LEROI Thomas et
MERTZ Steve)
a. La Photorésistance :
b . La Photodiode : Diode qui lorsquâelle est polarisĂ©e en inverse,
Produit un courant (IR) qui augmente proportionnellement Ă lâintensitĂ© lumineuse.
â UtilisĂ© dans la fibre optique.
c.Le Phototransistor : transistor dont la base est sensible aux rayonnements
lumineux. Il crĂ©Ă© un courant lorsque quâil est Ă©clairĂ©e sa sensibilitĂ© est entre 100 et
400 fois supĂ©rieure Ă celle dâune photodiode mais le courant dâobscuritĂ© est aussi plus
important. De plus la constante de temps est plus importante (base plus Ă©paisse) et
donc la frĂ©quence de coupure plus basse que celle des photodiodes. â UtilisĂ© dans les
optocoupleurs
.
d. La Capteur Photographique :
Il convertit un signal rayonnement électromagnétique (UV, visible ou IR) en
un signal Ă©lectrique analogique.
Chapitre II LES capteurs
29
â UtilisĂ© dans les appareils photos afin de convertir une lumiĂšre en un signal qui sera
numĂ©risĂ© afin dâobtenir une image numĂ©rique.
2) Les Capteurs de Force (HOUPERT Gael)
Les capteurs de force sont des capteurs de type, jauges de contrainte. La jauge de
contrainte est une piĂšce qui sous lâeffet dâune force va sâĂ©tirer longitudinalement.
Elle est utilisée principalement pour la pesée d'objet ou de personne, ou pour mesurer
des efforts de traction et de compression.
Il y a différentes types de capteurs à jauges de contraintes tel que:
- les capteurs de mesures de flexions qui sont des capteurs de force précis & stables de
type à flexion, généralement d'étendue de mesure allant de 0.5N à +/- 125N. Ils
trouvent généralement leurs applications dans des mesures de forces avec un
encombrement réduit.
- capteurs de mesures de tractions & de compression: en "s" qui sont des capteurs
conçus pour mesurer des efforts de 0N à ± 20000daN. On les retrouve généralement
dans des applications de mesures de tractions et de compressions.
-Pan-Cake qui est un capteur conçus pour les mesures de poids allant de 0kg Ă
100tonnes. On les trouve aussi dans des mesures de tractions et de compressions.
-Etalons pouvant mesurer de 0N Ă 30 MN. Il est utilisĂ© pour la mĂȘme chose que le
précédent, donc les mesures de tractions et de compressions.
-Miniature mesurant de 0kgf à 5000kgf. Retrouvé dans des applications telles que la
pesĂ©e de camion, silos, rĂ©servoirsâŠ
Chapitre II LES capteurs
30
3) Les Capteurs de Son (MAFIOLY Raphaël, VOURIOT Florian et LURASCHI
Yann)
Entendre la voix dâun ami, cela peut sembler banal. Pourtant ce nâest pas possible sur
la lune.
En effet, le son est une onde, une vibration qui se propage dans un milieu matériel en
lâoccurrence dans lâair. Ce sont les molĂ©cules qui en se serrant puis en sâespaçant
permettent au son de se propager. Sur la lune, il nây a pas dâair donc pas de son. Le
premier microphone a Ă©tĂ© inventĂ© le 4 mars 1877 par Emile Berliner, mais câest
Alexandre Graham Bell qui inventa le premier microphone réellement utilisable.
Les trois types de micro (Ă©lectrodynamique) :
- Le microphone dynamique Ă bobine mobile :
Une membrane vibre suivant les molĂ©cules dâair, cette membrane entraĂźne en
vibration une petite bobine de cuivre dans lâentrefer dâun aimant, ce qui produit une
petite tension induite aux bornes de la bobine qui sera ensuite exploitée pour le
traitement. Ce type de micro ne nĂ©cessite pas dâalimentation la tension image du son
et produite directement par la bobine.
Le Shure SM-58 est un microphone dynamique cardioĂŻde unidirectionnel pour voix.
Le SM58 est considéré comme le micro chant de référence pour la sonorisation live. Il
est robuste et bon marché.
Pression acoustique= 1Pa=94 dB SPL
Bande passante 50Hz Ă 15 000 Hz
Impédance 150ohm
- Le microphone Ă©lectrostatique Ă condensateur :
Cette technologie est une référence en matiÚre de réponse transitoire.
Le microphone Ă©lectrostatique Ă Ă©lectret est un proche voisin du micro Ă condensateur
mais qui possĂšde un composant Ă polarisation permanente.
Pression acoustique=140dB SPL
Chapitre II LES capteurs
31
Bande passante 20Hz à 20 000Hz, Impédance 150ohm
- Le microphone électrostatique magnétique :
Il est utilisé principalement sur les guitares électriques, les basses les pianos
Ă©lectriques ou encore les violons Ă©lectriques, pour capter la vibration des cordes
métalliques.
Le champ magnétique de l'aimant traverse notamment la bobine, laquelle est soumise
aux variations de ce champ induit par les cordes en mouvement â elles jouent le rĂŽle
d'un diaphragme mobile qui fait varier la force contre-Ă©lectromotrice parcourant la
bobine. Ces micros ne peuvent pas directement produire de tension en sorti il est
nécessaire de leur apporté une alimentation appeler alimentation fantÎme
Figure II.10 : CAPTEUR SCHERTLER ELECTRODYNAMIQUE
Chapitre II LES capteurs
32
Le codeur incrémental est surtout utilisé dans les systÚmes dont le traitement de
l'information est entiÚrement numérique. Ses impulsions sont comptabilisées de façon
à donner une information concernant la position (nombre d'impulsions délivrées
depuis une position d'origine) ou /et une information concernant la vitesse (nombre
d'impulsions par unité de temps). Dans ce dernier cas, il évite l'emploi d'une
génératrice tachymétrique (il est cependant peu précis aux trÚs basses fréquences de
rotation).
Chapitre III
Résultats etinterprétations
Chapitre III Résultats et interprétations
34
Introduction :
Dans ce chapitre nous allons développer les étapes nécessaires pour aboutir à la
réalisation de notre de projet, qui consiste à concevoir un circuit électronique capable
de chronomĂ©trer les durĂ©es de gel le long de lâannĂ©e dans les rĂ©gions froide et dans
les rĂ©gions qui sont caractĂ©risĂ©es par des saisons hivernales trĂšs sĂ©vĂšres, oĂč la
température baisse au dessous de 0°C et -5°C.
Le principe est basĂ© sur lâutilisation dâun systĂšme de dĂ©tection de la tempĂ©rature de la
rĂ©gion oĂč est installĂ©e la carte, et des pĂ©riodes de jours et de nuits. Ce systĂšme est
composé de deux capteurs : un capteur de température et un capteur de lumiÚre.
La carte Ă©lectronique dâune maniĂšre gĂ©nĂ©rale est basĂ©e sur lâutilisation du
microcontrĂŽleur 16F877A possĂ©dant un nombre suffisant de ports dâentĂ©es/sorties et
doté de la fonction de conversion analogique/numérique existante sur plusieurs ports.
Un afficheur LCD est implanté dans la carte pour afficher les séquences de
chronométrage des périodes de gel pendant le jour et pendant la nuit et cela en
fonction des informations issues du systÚme de détection. En plus des composants
électronique discrets, une logique de programmation est implantée dans le la mémoire
du microcontrÎleur qui nécessite donc des outils de programmation et de simulation
tels que : (Mikroc et PROTEUS, WINNPIC 800).
III.3.1 Principe de fonctionnement :
Le circuit Ă©lectronique est composĂ©e du schĂ©ma bloc reprĂ©sentĂ© sur la figureâŠ..il est
donc constitué des suivantes :
1- La détection.
2- La conversion A/N.
3- Le chronométrage (compteur de durée).
4- Lâaffichage LCD et voyants lumineux.
Chapitre III Résultats et interprétations
35
Figure III.1 : Schéma bloc de la carte électronique
III.3.2. Fonction de détection :
Cette fonction est composée de deux capteurs :
a- Le capteur de température
b- Le capteur de lumiĂšre.
Capteur de température :
Le LM35 est un capteur Ă circuit intĂ©grĂ© qui peut ĂȘtre utilisĂ© pour mesurer la
température avec un signal électrique proportionnel à la température (en ° C)
Nous pouvons mesurer la température avec plus de précision que l'aide d'une
thermistance.
Ce composant est scellé et non soumis à l'oxydation.
Le LM35 génÚre une tension de sortie plus élevée que les thermocouples et ne peut
exiger que la tension de sortie soit amplifiée.
Il a une tension de sortie est proportionnelle à la température Celsius. Le facteur
d'échelle est 0.1V/°. Il ne nécessite pas de calibration externe ou de taille et maintient
une précision de + / -0,4 °C à température ambiante et + / - 0,8 ° C sur une plage de 0
°C à +100 °C.
Capteur detempérature
Capteur delumiĂšre
C.A .NChronométrage de
durées degel
AffichageLCD
Chapitre III Résultats et interprétations
36
Le capteur a une sensibilité de 10 mV /°C
Température (° C) * Vout = (100°C / V)
Donc, si Vout est 1V, puis, la température = 100 °C La tension de sortie varie
linéairement avec la température. [02]
Figure III.2: Le capteur LM35
Le capteur retenu est le LM35 de National Semi conducteurs: on le trouve facilement
dans le commerce, il n'est pas trĂšs cher (environ 3,35 euros en version DZ, moins de 8
euros en version CZ) et sa mise en Ćuvre s'avĂšre des plus simples.
Le capteur de température (température sensor ) LM35 décliné en plusieurs versions,
le LM35 est un circuit intĂ©grĂ© calibrĂ© en usine pour ĂȘtre utilisĂ© comme capteur de
température de précision. Sa principale particularité tient en ceci que sa tension de
sortie Vout est linéairement proportionnelle à la température exprimée en degrés
Celsius. Plus exactement, la tension de sortie Vout augmente de 10 mV chaque fois
que la température augmente de 1°C.
Parmi les points forts de ce capteur, mentionnons sa consommation trĂšs faible (de
l'ordre de 60 ”A), d'oĂč une puissance dissipĂ©e Ă©galement trĂšs faible, et sa linĂ©aritĂ© qui
demeure excellente sur toute sa plage de sensibilité. Cette plage va de -40°C à +110°C
pour les LM35C et de 0°C à 100°C pour les LM35D.
Voyons à quoi ressemble le LM35, qui existe sous différents boßtiers et sous de
multiples références, que l'on distingue grùce au suffixe.
La Datascheet nous apprend que le LM35 (toutes versions confondues) doit ĂȘtre
alimenté sous une tension +Vs comprise entre 4 V et 30 V, et que la tension de sortie
Chapitre III Résultats et interprétations
37
Vout sera comprise entre +6,0 V et -1,0 V (valeurs absolues), le courant de sortie
n'excédant jamais 10 mA.
S'agissant de la précision, un critÚre à ne pas négliger pour un capteur, on aura:
LM35C: +/- 1°C (valeur garantie) et +/- 0,4°C à 25°C (typique)
LM35D: +/- 1,5 °C (valeur garantie) et +/- 0,6°C à 25°C (typique)
On le voit, la différence est minime et on s'orientera sans hésiter vers un LM35DZ,
deux fois moins onéreux qu'un LM35CZ.
a- Capteur de la lumiĂšre :
DĂ©finition :
Les capteurs de lumiĂšre sont des composants Ă©lectroniques de type
transducteur qui réalisent la conversion d'un signal lumineux en signal électrique
photorésistance ou LDR.
Ils sont donc capable de donner une image de la grandeur physique mesurée, la
lumiÚre ou précisément la luminosité, grùce à une autre grandeur physique, la
résistance.
Figure III.3: Capteur LDR
Principe de fonctionnement :
Une photorésistance est un composant électronique dont la résistance dépend
du flux lumineux auquel il est exposé. Elle se nomme aussi LDR (Light-Dépendent
Résistor) ou cellule photoconductrice. Elle permet de détecter la lumiÚre et la
convertir en un signal Ă©lectrique.
Chapitre III Résultats et interprétations
38
On utilise principalement la photorĂ©sistance pour mesurer lâintensitĂ© lumineuse, qui
sâexprime en Lux (Ă©clairement lumineux). Il existe Ă©galement dâautres unitĂ©s pour
mesurer ce type de données, telles que le Candela (cd) qui est utilisé pour calculer la
luminance, exprimĂ©e en cd/mÂČ ou encore le lumen notĂ© lm, qui mesure le flux
lumineux.
Une photorésistance est composée d'un semi-conducteur à haute résistivité. Si la
lumiÚre incidente est de fréquence suffisamment élevée, les photons absorbés par le
semi-conducteur donneront aux électrons liés assez d'énergie pour sauter dans la
bande de conduction donneront aux électrons liés assez d'énergie pour sauter dans la
bande de conduction, les Ă©lectrons libres (avec leurs trous d'Ă©lectron) ainsi produits
abaissant la résistance de l'ensemble.
La valeur de la résistance (en Ohms) de ces capteurs change en fonction de la quantité
de photons qui les atteint. Il est ainsi possible de détecter un changement de
luminositĂ© brusque tel que lâallumage dâune lumiĂšre.
Figure III.4: SchĂ©ma synoptique du principe de fonctionnement de lâLDR
Variation de la tension en fonction de lâĂ©clairement:
Le schéma électronique sous ISIS figure III .5, nous montre que le capteur est
associĂ© Ă une rĂ©sistance de 10kΩ, constituant dâun pont diviseur de tension. Les
tensions mesurĂ©es aux bornes de lâLDR traduisent lâintensitĂ© lumineuse captĂ©e Ă la
surface du composant.
Figure.III.5 : SchĂ©ma synoptique dâĂ©talonnage la LDR sous ISIS
Chapitre III Résultats et interprétations
39
III.3.3 Convertisseur analogique numérique (ADC) :
III.3.1 DĂ©finition :
Le signal Ă©lectrique est une tension analogique continue qui doit ĂȘtre discrĂ©tisĂ©
pour pouvoir ĂȘtre stockĂ©. Cette discrĂ©tisation ou numĂ©risation est rĂ©alisĂ©e par un
module appelé Convertisseur Analogique/Numérique (CAN). Il est utilisé pour
Ă©chantillonner le signal Ă©lectrique dâentrĂ©e, câest-Ă -dire mesurer le plus souvent Ă des
intervalles réguliers la valeur de ce signal électrique et ainsi produire une suite de
valeurs binaires qui constituent le signal discrétisé ou signal numérique.
Donc la fonction conversion analogique numérique consiste a transforme une
grandeur électrique en une grandeur numérique exprimée sur N bits. Cette grandeur
de sortie représente, dans le systÚme de codage qui lui est affecté, un nombre
proportionnel Ă la grandeur analogique dâentrĂ©e. Le CAN intĂ©grĂ© dans le 16F877 aune
rĂ©solution de 10 bits qui permet dâattribuer 1024 valeurs numĂ©riques Ă notre signal
dâentrĂ©e. Il donne une prĂ©cision en 5V de 5Mv environ, ce qui constitue une prĂ©cision
considérable [1].
Figure.III.6 : Schéma fonctionnel de la fonction conversion analogique numérique
du PIC 18F.
Chapitre III Résultats et interprétations
40
-Une fonction multiplexage qui permet de diriger les huit lignes analogiques vers une
sortie.
-La fonction CAN qui est un convertisseur 10 bits Ă approximation successives.
LâentrĂ©e de cette fonction sâeffectue sur un Ă©chantillonneur bloqueur qui permet de
maintenir constante, la tension Ă convertir durant le temps de conversion.
-Une fonction mémorisation qui permet de mémoriser le résultat de la conversion
dans deux registres de 8 bits chacun (ADRESH : résultat poids forts ; ADRESL :
résultat poids faibles).
-Une fonction de contrÎle qui permet de sélectionner les entrées analogiques et de
contrÎler la conversion (le lancement et la fin de la conversion) qui est réalisée par
deux registres ADCON0 et ADCON1.
- Les bus dâadresses et de donnĂ©es permettent la communication avec lâunitĂ©
arithmétique logique et les autres registres mémoires du microcontrÎleur.
SĂ©lectionner la frĂ©quence dâhorloge du convertisseur ;
-sĂ©lectionner le canal ou lâentrĂ©e analogique sur laquelle doit ĂȘtre effectuĂ©e la
conversion.[2]
III.3.3.2 Principes du convertisseur analogique numérique :
- convertir une tension analogique, comprise entre deux tension de référence Vref- et
Vref+, en une valeur numérique N sur n bits
- Un systÚme de commande comportant un microprocesseur peut se schématiser de la
maniĂšre suivante [3 ]
Figure III.7: Schéma fonctionnel
Chapitre III Résultats et interprétations
41
III.3.3.3 Les Ă©tapes de conversion :
1-LâĂ©chantillonnage
2-action de prélever la valeur du signal à intervalle fixe et répétitif
3-Fréquence des échantillons: Te
4-Le blocage
5-Temps de conversion non nul
6-Maintien de la valeur pendant ce temps
Figure III.8: LâĂ©chantillonneur bloqueur: schĂ©ma de principe
III.3.4 Conversion de grandeur numérique de tension en grandeur physique :
Pour pouvoir afficher sur lâĂ©cran LCD les valeurs exactes des tempĂ©ratures dĂ©tectĂ©es par
les capteurs, il est intéressant de faire une correspondance entre les valeurs des tensions
dĂ©tectĂ©es Ă lâentrĂ©es du port RA0 (port ADC) et les tempĂ©ratures quâil faudrait afficher. Pour
cela nous avons configuré les ports RC et RD en sortie et faire apparaßtre ces valeurs en
binaires sur ces ports. Nous procédons ensuite à une conversion des valeurs binaires en
décimales. Tableau. 1.
Chapitre III Résultats et interprétations
42
La courbe est linĂ©aire et qui passe par lâorigine elle possĂšde donc la forme suivante :
Y = a*x
La pente a étant calculée à partir de la courbe : a = 0.49.
Y = 0.49*x
Tableau III.1: Correspondance entre les tensions et les valeurs de températures à afficher
sur lâĂ©cran LCD
Tension
détectées
en mV
Températures
affichées
0 0
2 1
4 2
6 3
8 4
10 5
13 6
15 7
17 8
19 9
21 10
31 15
41 20
52 25
62 30
82 40
103 50
123 60
144 70
164 80
185 90
205 100
Chapitre III Résultats et interprétations
43
Figure III.9 : Courbe permettant de déterminer la relation entre les valeurs de tension
dĂ©tectĂ©es et les tempĂ©ratures Ă afficher lâĂ©cran LCD.
III.3.5 Chronométrage de durée de gÚle :
III.3.5 .1 principe de circuit Ă©lectronique :
Si on utiliser un circuit Ă©lectronique pour concevoir un chronomĂštre Ă©lectronique, le
schéma est suive :
Figure III.10 : Schéma de circuit électronique
0 50 100 150 2000
20
40
60
80
100 Courbe linéaire : tension- température
Tem
péra
ture
affi
chée
en
°C
Tensions en décimales lues sur les ports C et D
Horloge Compteur DĂ©codeur Afficheur
Chapitre III Résultats et interprétations
44
III.3.5.2 Programmation :Une utilisant les boucle sans fin La structure dâune
boucle sans fin il a suivant :
Figure III.11: Lâorganigramme de la boucle sans fin programmation
DĂ©but
delais
Traitement 1
Traitement 2
Test1
Test 2
Test 3
Traitement 3
Test 3
Traitement 3
Test n
Traitement n
Chapitre III Résultats et interprétations
45
III.3.6 SystĂšme dâaffichage LCD (Light Control Display) :
a. Présentation :
Dans notre projet, nous avons utilisé un afficheur LCD, autrement appelé un
afficheur à cristaux liquides. Il consomme relativement de 1 à 5 mA et constitué de
deux lames de verre, distantes de 20 ÎŒm environ, sur lesquelles sont dessinĂ©es les
mers nantisses, formant les caractĂšres. Lâapplication entre les deux faces dâune
tension alternative basse fréquence de quelques volts (3 à 5 V), le rend absorbant. Un
afficheur Ă cristaux liquide ne peut ĂȘtre utilisĂ© quâavec un bon Ă©clairage ambiant. Son
lisibilitĂ© augmente avec lâĂ©clairage.[4]
Figure .III.12 : Image dâun afficheur LCD 2*16.
Plusieurs afficheurs sont disponibles sur le marché et diffÚrent les uns des autres,
non seulement par leurs dimensions, (de 1 Ă 4 lignes de 6 Ă 80 caractĂšres), mais aussi
par leurs caractéristiques techniques et leur tension de service. Certains sont dotés
d'un rétro éclairage de l'affichage. Cette fonction fait appel à des LED montées
Chapitre III Résultats et interprétations
46
derriĂšre l'Ă©cran du module, cependant cet Ă©clairage est gourmand en intensitĂ© (de 80 Ă
250 mA) Ils sont trÚs utilisés dans les montages à microcontrÎleur, et permettent une
grande convivialitĂ©. Ils peuvent aussi ĂȘtre utilisĂ©s lors de la phase de dĂ©veloppement
d'un programme, car on peut facilement y afficher les valeurs de différentes variables.
b. Principe des cristaux liquides LCD :
Sont dessinées les mantisses formant les caractÚres. L'espace entre elle est rempli
de cristal liquide normalement réfléchissant (pour les modÚles réflectifs).
L'application entre les deux faces d'une tension alternative basse fréquence de
quelques volts (3 Ă 5 V) le rend absorbant. Les caractĂšres apparaissent sombres sur
fond clair. N'émettant pas de lumiÚre, un afficheur à cristaux liquides réflectif ne peut
ĂȘtre utilisĂ© qu'avec un bon Ă©clairage ambiant. Sa lisibilitĂ© augmente avec l'Ă©clairage.
Les modÚles transmissifs fonctionnent différemment: normalement opaque au repos,
le cristal liquide devient transparent lorsqu'il est excité l'éclairer par l'arriÚre, comme
c'est le cas pour les modÚles rétro éclaire L'afficheur est constitué de deux lames de
verre, distantes de 20 ÎŒm environ, sur les quelles
c. Brochage :[5]
Un circuit intégré spécialisé est chargé de la gestion du module.
Il remplit une double fonction : d'une part il commande l'affichage et de l'autre se
charge de la communication avec l'extérieur.
Figure .III.13 : Brochage de circuit LCD
Chapitre III Résultats et interprétations
47
Tableau III.2 : Brochage du connecteur
III.3.7 Programmation :
III.3.7.1 Partie de contrĂŽle le (pic 16f877A):
La commande de processus nécessite un circuit intégré qui a pour rÎle le
traitement, rapide de lâinformation. Notre choix est portĂ© sur le PIC16F877A de
MICROCHIP, à Bus de données 8bits /16bits et une fréquence de fonctionnement
Ă©levĂ©e, jusqu'Ă 20 MHz et CAN, PWMâŠ.etc. le PIC constitue le cĆur de notre
réalisation. Il contient le programme nécessaire à la génération de contrÎle des
différentes grandeurs physiques.
Chapitre III Résultats et interprétations
48
a. DĂ©finition :
Un PIC est un microcontrÎleur, il possÚde une unité de traitement de
lâinformation de type microprocesseur Ă laquelle est ajoutĂ© des pĂ©riphĂ©riques internes
permettant de réaliser des montages sans utiliser beaucoup de composants externes.
Les Pics sont des composant dits RISC (Reduced Instructions Set Computer), ou
encore (composant Ă jeu dâinstruction rĂ©duit).
Figure III.13: SchĂ©ma de lâunitĂ© de contrĂŽle et de traitement (PIC 16F877A)
b. Principales caractéristiques du PIC 16F877A : [06]
Le PIC 16F877 est caractérisé par:
1. Une fréquence de fonctionnement élevée, jusqu'à 20MHz.
2. Une mémoire vive de 368 octets.
3. Une mémoire morte EEPROM de 256 octets pour la sauvegarde des données.
4. Une mémoire de type FLASH de 8 K mots (1mot = 14 bits)
Chapitre III Résultats et interprétations
49
5. Chien de garde WDT.
6. 33lignes d'entrées /sorties. Chaque sortie peut sortir un courant maximum de 25
mA.
7. 3 Temporisateurs:
8. TIMER0 : compteur 8 bits avec pré-diviseur.
9. TIMER1 : compteur 16 bits avec pré-diviseur
10. TIMER2 : compteur 8 bits avec pré-diviseur
11. 2 entrées de captures et de comparaison
12. Un convertisseur Analogique Numérique 10 bits avec 8 entrées multiplexées.
13. Une interface de communication série asynchrone et synchrone (USART/SCI).
14. Une tension d'alimentation entre 2 et 5.5 V [05]
c .MĂ©moires du PIC :
- MĂ©moire FLASH
C'est dans celle-ci qu'est stocké le programme du PIC.
- MĂ©moire RAM:
Fait partie de la zone d'adressage des données.
- MĂ©moire EEPROM:
L'EEPROM est une mémoire de stockage de données.
d. Architecture Externe:
- Le boßtier du PIC 16F877 décrit par la figure 1.4 comprend
- 40 pins : 33 pins d'entrées/sorties,
4 pins pour l'alimentation,
2 pins pour l'oscillateur
1 pin pour le reset (MCLR).
- La broche MCLR sert Ă initialiser le pic qui dispose de plusieurs sources de RESET
- Les broches VDD (Broche 11 et 32) et VSS (Broche 12 et 31) servent Ă alimenter le
PIC.
- On remarque qu'on a 2 connections «VDD» et 2 connections «VSS». [05]
Chapitre III Résultats et interprétations
50
Figure III.14: pic 16F877A microcontrĂŽleur avec configuration des pins.
e. Architecture interne :
Lâarchitecture interne de PIC16F877, commune Ă la majoritĂ© des
microcontrÎleurs Mid-range. Le microcontrÎleur PIC16F877 répond tout à fait à nos
demandes. Il dispose de 40 broches, dâune mĂ©moire programme de 8Kmots, dâune
RAM de 368 octets, ne prend que trĂšs peu de place et il dispose de nombreux modules
périphériques internes. ) La figure représenté structure interne de pic16f877. [05]
Chapitre III Résultats et interprétations
51
Figure III.15: Structure interne du PIC16F877.
Chapitre III Résultats et interprétations
52
III.3 .7.2 Organigramme :
Dans la partie simulation nous avons utilisé deux types de capteurs de
températures, le LM 35DZ qui permet de détecter des températures dans la gamme
situĂ©e entre 0 et 150°C, et le LM35CZ, dont la gamme de dĂ©tection sâĂ©tend en plus
des tempĂ©ratures positives aux tempĂ©ratures nĂ©gatives qui peuvent aller jusquâĂ
-50°C.
a. Organigramme utilisant le capteur LM35DZ
Chapitre III Résultats et interprétations
53
DĂ©claration des variables et des constants
Configuration et initialisations LCD
Configuration de la C A N
Configuration et initialisation des portes dâE/S
Delay=1000ms
Affecter la valeur convertie de RA0 Ă T
Affecter la valeur convertie de RA1 Ă L
Afficher ââ T= ââ
Afficher ââ C ââ
Afficher ââ ° ââ
Calculer T=T*0.48
Calculer la valeur entrée de T
L>150
T<0
Chronométrage (jour)
Affichage de la durée de gel
T<0
Chronométrage (nuit)
Affichage de la durée de gel
DĂ©but
Utilisation des variables de chronomĂštre
Chapitre III Résultats et interprétations
54
Figure III.15 : schĂ©ma dâorganigramme de LM 35DZ
b. utilisant le capteur LM35CZ
DĂ©but
DĂ©claration des variable et des constant
Calculer voltdiff =(Temp1-Temp2)
Configuration et initialisation de LCD
Configuration des ports RA0 ,RA1,RA3en ADC
Initialisation de lâADC
Initialisation des variables de chronomĂštrage
Delay=1000
-Affecter la valeur chronométrer de RA0 à volt AN0
-Affecter la valeur chronométrer de RA1 à volt AN1
-Affecter la valeur chronométrer de RA3 à L
-Afficher ââT=ââ
-Afficher ââCââ
-Afficher le degré
-Calculer Temp1=voltAN0*0 .48
-Calculer Temp1=voltAN0*0 .48
Voltdiff <0
Afficher (-)
Calculer valeur entier à (Temp1-Temp2) Calculer la valeur entriér à (Temp1-Temp2)
Afficher(+)
Chapitre III Résultats et interprétations
55
Figure III.16 : schĂ©ma dâorganigramme utilisant le LM 35CZ
c. Organigramme des séquences de chronométrage:
T = Jr : H3 H2 H1 : M2 M1 : S2 S1
00 C ° Nt : H 3 H2 H1 : M2 M1 : S2 S1
S1, S2= les secondes;
M1, M2=les minutes ;
H1, H2=les heures ;
Jr=les jours ; Nt=les nuit ;
T= la température ;
L>150
Affichage de la durée de gel
LED vert allumée
T< - 4
Chronométrage (Nuit)
Calculer T = voltA0 - voltAN1
Chronométrage ( jour)
Affichage de la durée de gel
LED rouge allumée
T< - 4
Chapitre III Résultats et interprétations
56
DĂ©but
Incrémenter s1
s1=00
Incrémenter s2
Sis1=10
s1=
s2=6
Sim1=10
s1=0, s2=0
Incrémenter m1
Si m2=6
s1=0 , s2=0 ,m1=0
Incrémenter m2
s1=0 ,s2=0 ,m1=0,m2=0
Incrémenter h1
h1=9
s1=0,
s2=0, m1=0, m2=0, h1=0
Incrémenter h2
Delay 1000ms
SiT<0
h3=9
s1=0 ,s2=0 ,m1=0,m2=0,h1=0,h2=0
Incrémenter h3
Chapitre III Résultats et interprétations
57
Figure III.17: schĂ©ma dâorganigramme de chronomĂ©trage
III.3.8 Lâimplantation de programmation dans pic :
III. 3.8.1 Etapes de programmation du PIC avec le logiciel WINPIC 800: [7]
- Branchez la Carte de programmateur ICPROG universel.
-PremiĂšrement, on lance le programme WINPIC 800.
-On clique sur le bouton « Hardware », on sélectionne le programmateur «JDM» et le
numéro du port série connecté à notre programmateur «COM1».
- On clique sur le bouton « Test hardware », si le programmateur fonctionne
correctement.
- On met le programmateur hors tension et nous insérons le microcontrÎleur dans le
programmateur (son support correspondant), en respectant le sens.
-On met ensuite le programmateur Ă nouveau sous tension. La LED doit s'illuminer.
- On lance à nouveau le logiciel WINPIC 800, et on clique sur le bouton «détection
device», il apparait un message de détection la famille de PIC inséré (PIC 16F877A).
- On clique sur le bouton « Effacer » afin de supprimer l'éventuel contenu de la
mémoire de notre microcontrÎleur.
Figure III.18: FenĂȘtre de suppression du contenu de la mĂ©moire du ÎŒ-ContrĂŽleur.
Chapitre III Résultats et interprétations
58
- On clique sur le bouton « Ouvrir » afin de sélectionner le fichier HEX à programmer
au sein du microcontrĂŽleur.
Figure III.19 : Schéma de programmateur ICPROG universel.
Le port COM : la lésion entre le PC et le programmateur.
2- Le support du différant type de microcontrÎleur.
3- Le LED pour détecté le fonctionnement de la programmation.
III.3.9 Schéma électrique :
III.3.9 .1 schéma électrique utilisant LM35DZ :
Chapitre III Résultats et interprétations
59
III.3.9.2 Schéma électrique utilisant LM35CZ :
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-/CVREF4
RA4/T0CKI/C1OUT6
RA5/AN4/SS/C2OUT7
RE0/AN5/RD8
RE1/AN6/WR9
RE2/AN7/CS10
OSC1/CLKIN13
OSC2/CLKOUT14
RC1/T1OSI/CCP2 16
RC2/CCP1 17
RC3/SCK/SCL 18
RD0/PSP0 19
RD1/PSP1 20
RB7/PGD 40RB6/PGC 39RB5 38RB4 37RB3/PGM 36RB2 35RB1 34RB0/INT 33
RD7/PSP7 30RD6/PSP6 29RD5/PSP5 28RD4/PSP4 27RD3/PSP3 22RD2/PSP2 21
RC7/RX/DT 26RC6/TX/CK 25RC5/SDO 24RC4/SDI/SDA 23
RA3/AN3/VREF+5
RC0/T1OSO/T1CKI 15
MCLR/Vpp/THV1
U1
PIC16F877A
D7
14D
613
D5
12D
411
D3
10D
29
D1
8D
07
E6
RW5
RS
4
VSS
1
VD
D2
VEE
3
LCD1LM016L
LDR1TORCH_LDR
+88.8AC Volts
+88.8AC Volts
0.0
3
1
VOUT 2
U2
LM35
R1100k
R2330
D1LED-RED
A K
D2
LED-GREEN
R3330
X1CRYSTAL
C1
15p
C2
15p
U1(RA1/AN1)
(+)
LDR1(1)
LDR1(1)
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-/CVREF4
RA4/T0CKI/C1OUT6
RA5/AN4/SS/C2OUT7
RE0/AN5/RD8
RE1/AN6/WR9
RE2/AN7/CS10
OSC1/CLKIN13
OSC2/CLKOUT14
RC1/T1OSI/CCP2 16
RC2/CCP1 17
RC3/SCK/SCL 18
RD0/PSP0 19
RD1/PSP1 20
RB7/PGD 40RB6/PGC 39RB5 38RB4 37RB3/PGM 36RB2 35RB1 34RB0/INT 33
RD7/PSP7 30RD6/PSP6 29RD5/PSP5 28RD4/PSP4 27RD3/PSP3 22RD2/PSP2 21
RC7/RX/DT 26RC6/TX/CK 25RC5/SDO 24RC4/SDI/SDA 23
RA3/AN3/VREF+5
RC0/T1OSO/T1CKI 15
MCLR/Vpp/THV1
U1
PIC16F877A
D7
14D
613
D5
12D
411
D3
10D
29
D1
8D
07
E6
RW5
RS
4
VSS
1
VD
D2
VEE
3
LCD1LM016L
0.0
3
1
VOUT 2
U2
LM35
R2330
D1LED-RED
D2
LED-GREEN
R3330
X1CRYSTAL
C1
15p
C2
15p
R110k
+88.8AC Volts
+88.8AC Volts
+88.8AC Volts
D31N4001
D41N4001
U2(VS)
R4100k
LDR1TORCH_LDR
Chapitre III Résultats et interprétations
60
III3.10 RĂ©sultat de la simulation :
Pour le capteur de température LM35DZ :
Figure.III.20 : SĂ©quence de chronomĂ©trage des durĂ©es de gel (a) : T=7°C arrĂȘt du
chronométrage (b) : T<= seuil (0°C) affichage de la durée de gel pendant le jour,
(c) : T<= seuil (0°C) affichage de la durée de gel pendant la nuit
Sur la figure. III.20. sont représentées les différentes séquences de chronométrage qui
ont été prise au cours de la simulation, la température seuil est fixée à 0°C. La
(b)
(c)
(a)
Chapitre III Résultats et interprétations
61
séquence (a) affiche une durée égale à 0, car la température remonte à 7°C, Lorsque
la température du milieu descend au dessous du seuil et atteint la valeur 0°C pendant
le jour le chronomÚtre est lancé et affiche une valeur de 26mn et 3s au moment de la
sauvegarde de la séquence de chronométrage. Figure. 20 (b). Pendant la nuit le
chronomÚtre affiche un temps de gelé de 16mn et 02s.
*Pour le capteur de température LM35CZ :
Figure.III.21: SĂ©quence de chronomĂ©trage des durĂ©es de gel (a) : T=5°C arrĂȘt du
chronométrage (b) : T<= seuil (-4°C) affichage de la durée de gel pendant le jour,
(c) : T<= seuil (-4°C) affichage de la durée de gel pendant la nuit
Sur la figure. III.21. sont représentées les différentes séquences de chronométrage qui
ont été prise au cours de la simulation, la température seuil est fixée à -5°C. La
(a)
(b)
(c)
(b)
(a)
Chapitre III Résultats et interprétations
62
séquence (a) affiche une durée égale à 0, car la température remonte à 5°C, Lorsque
la température du milieu descend au dessous du seuil et atteint la valeur -4°C pendant
le jour le chronomÚtre est lancé et affiche une valeur de 3mn et 5s au moment de la
sauvegarde de la séquence de chronométrage. Figure. III.21 Pendant la nuit le
chronomÚtre affiche un temps de gelé de 4mn et 48s.
Nbre d'heure
de gel (Jour)
Nbre d'heure
de gel (nuit)
% de gel
(jour)
% de gel
(nuit)
Septembre 0 0 0
Octobre 0 0 0 0
Novembre 5 10 1,38888889 2,77777778
DĂ©cembre 30 60 8,33333333 16,6666667
Janvier 50 70 13,8888889 19,4444444
FĂ©vrier 25 40 6,94444444 11,1111111
Mars 30 35 8,33333333 9,72222222
Avril 15 20 4,16666667 5,55555556
Mai 0 2 0 0,55555556
Juin 0 0 0 0
Juillet 0 0 0 0
Aout 0 0 0 0
Tableau.III.3 : le nombre dâheure de gel (nuit, jour) dans une annĂ©e
Chapitre III Résultats et interprétations
63
Figure III.22 : la Pourcentage de prédictif du gel dans une année
III.10 RĂ©alisation :
Les photos ci-dessous représentent la carte de commande réalisées sur la plaque
dâessai :
02468
101214161820
% prédectif du gel (jour)
Chapitre III Résultats et interprétations
63
Figure III.22 : la Pourcentage de prédictif du gel dans une année
III.10 RĂ©alisation :
Les photos ci-dessous représentent la carte de commande réalisées sur la plaque
dâessai :
% prédectif du gel (jour) % prédectif du gel (Nuit)
Chapitre III Résultats et interprétations
63
Figure III.22 : la Pourcentage de prédictif du gel dans une année
III.10 RĂ©alisation :
Les photos ci-dessous représentent la carte de commande réalisées sur la plaque
dâessai :
Chapitre III Résultats et interprétations
64
Figure .III.23 : la carte de commande
Conclusion :
Dans cette partie nous nous sommes arrivés à élaborer un programme qui permet
dâassurer toutes les fonctions de notre carte Ă©lectronique, Ă savoir la conversion
Chapitre III Résultats et interprétations
65
analogique- numérique (CAN) du signal détecté par les capteurs, et de lancer ou
arrĂȘter le processus de chronomĂ©trage des durĂ©es de gel et cela en fonction du seuil de
température choisi. Le programme implanté dans le PIC marche bien et donne les
résultats attendus.
CONCLUSIONGENERALE
Conclusion générale
67
Conclusion générale
Dans ce travail, nous avons atteint notre objectif en concevant une carte électronique basée
sur la logique programmée destinée pour le chronométrage des durées de gel dans les régions
froides. Cette carte est caractérisée par une capacité de comptage de 2000 heures partagées
entres les périodes du jour et celles correspondant à la nuit. Ce qui permet de connaßtre en
temps réel les durées de gel pendant environ 3 mois.
Cette carte est donc intéressante pour les métrologues, les agriculteurs, les industriels et autre,
car elle les renseigne ce phénomÚne de gel, ainsi que les périodes et les régions qui
subissent des baisses excessives de températures.
Au cours de ce projet nous avons appris Ă faire de la programmation en langage C et de savoir
utiliser la détection des grandeurs non électroniques (température et lumiÚre), et de les
convertir Ă des grandeurs Ă©lectriques accessibles par la carte, qui permet Ă son tour
dâeffectuer les traitements demandĂ©s.
En perspective, nous espérons que ce travail trouvera un suivi par les promotions futur, en
améliorant les performances de notre carte, en se basant sur les points suivants :
1- Augmenter la capacité de comptage.
2- Tracer les courbes de variation de la température en fonction du temps.
3- Elargir son utilisation Ă dâautres seuils de tempĂ©rature autre que 0°C et -4°C.
ANNEXE
I. Nomenclature des composants électroniques utilisés
Composant Référence Quantité Valeur Description
Circuit
Intégré
PIC16F877A 1 / U1
Capteur de
LumiĂšre
LDR 1 / LDR
Quartz / 1 3Mhz X1
Résistance / 2 300 Ω R2, R3,
/ 1 10 K Ω R1
100 K Ω R4
Diodes DiodeIN4007
2 D3, D4
Capteur
Température
LM35 1 / U2
Capacité / 2 15pF C1, C2
LCD 16*2 LM016L 1 / LCD1
LED / 2 / D1, D2
BIBLIOGRAPHIE
BIBLIOGRAPHIE :
Chapitre I :
[1] http://www.linternaute.com/expression/langue-francaise/18428/geler-a-pierre-fendre/
[2] http://meteo-express.com/gel-annuel.html
[3] ttps://fr.wikipedia.org/wiki/Gel
[4] http://www.lemondeforestier.ca/etude-sur-laugmentation-des-charges-lors-de-periode-de-gel/
[5] Béton hors série 10- Hiver 2010-2011.
[6] http://www.sos-expert.com/batiment/cartes/carte-zones-de-gel-en-france
[8] http://mag.plantes-et-jardins.com/actus-dossiers/dossiers/les-degats-du-froid-sur-les-vegetau.
[9] http://mag.plantes-et-jardins.com/actus-dossiers/dossiers/les-degats-du-froid-sur-les-vegetau.
[10] Effet de la température sur la photosynthÚse, Gabriel Cornic, Février 2007
[11] http://www.jardinsdefrance.org/nos-plantes-face-au-froid-degats-resistance-tolerance/
[12] 19Ăšme colloque internationale de climatologie, association internationale de climatologie,
Maison
MoĂ«t & Chandon 6â9 septembre 2006
[13] http://plantesetcouleurs.fr/culture/voici-pourquoi-le-froid-nest-pas-toujours-le-bienvenu/
[14] https://www.google.fr/#q=+l'effet+du+froid+sur+les+animaux
[15] http://cliniqueveterinairecoupry.fr/fr/article/comment-nos-animaux-resistent-ils-au-froid
[16] http://www.chambon.ac-versailles.fr/science/faune/phy_a/temp.htm
[17]http://ptec.xooit.fr/t26-Cartes-de-France-climat :rusticité, pluie, gel-.htm
CHAPITRE II :
[1]
[2] AKROUMA Yassine, Ă (2013) : Etude et rĂ©alisation dâun capteur numĂ©rique deTempĂ©rature DS1620 Ă PIC16F628A. MĂ©moire de fin dâĂ©tude pour master, universitĂ©Larbi Ben Mâhidi Oum El Bouaghi
[3]
BIBLIOGRAPHIE
[4] site internet : http://www .les type de capteur
CHAPITRE III :
[1] LEFAF ADIL, à (2015) : conception et réalisation du thermomÚtre électronique.
Rapport de fin étude .université de MOHAMMED BEN ABDEALLAH
[2] NADJI Salaheddine, Ă (2013) : Etude et rĂ©alisation dâun thermomĂštre Ă base demicrocontrĂŽleur pic16f877. MĂ©moire de fin dâĂ©tude pour master, universitĂ© LarbiBen Mâhidi Oum El Bouaghi.
[3] AKROUMA Yassine, Ă (2013) : Etude et rĂ©alisation dâun capteur numĂ©rique deTempĂ©rature DS1620 Ă PIC16F628A. MĂ©moire de fin dâĂ©tude pour master, universitĂ©Larbi Ben Mâhidi Oum El Bouaghi.
[4] www .wikipidia[5] http:// /cm -Ă©lectronique/projet- pic/thermomĂštre L CD
[6] ABIDI.H : «Carte de développement pour microcontrÎleur de la famille PIC »Mémoire master, univ-biskra2006.
[7] http://w.w.w.electronique.fr/logiciels
Résumé
Résumé :
Dans ce projet, on propose de faire une Ă©tude dâun circuit Ă©lectronique, qui assure lechronomĂ©trage des durĂ©es ou la tempĂ©rature descend de moins de 0°C dans desmilieux froids. La conception du circuit est basĂ©e sur lâutilisation dâun capteur detempĂ©rature, qui permet la conversion de cette grandeur en une grandeurĂ©lectronique, accessible par la carte.
Des microcontrÎleurs pic16F877A bien connus et disponibles sur le marché, sontutilisés.
Lâaffichage du nombre dâheure est assurĂ© par systĂšme d'afficheur LCD 7segments
Mots clés : milieux froids, température, capteurs, compteurs, afficheurs