Version du 14 septembre 2019 à 16:23

Présentation générale

Dans les sujets proposés, j'ai décidé de prendre le projet "Capteur de niveau d'eau et de pollution" dirigé par Antoine Branquart lors de la période 2018/2019.

Le but est de reprendre le projet, d'expliquer les soucis de sa non finalisation et d'enfin mener le projet à son terme. Ce projet vise la réalisation d'un système de détection de pollution dans l'eau. En effet, la pollution provoque une mauvaise qualité de l'eau, et cela engendre près de 2 millions de morts par an dû à la maladie.

La pollution est présente sous différente formes, est difficilement détectable et parfois avec une constante de temps assez longue (Certains toxiques produisent leur effet néfaste qu'après certaines années).

Il est difficile de prévoir les épisodes de pollution (qui intervient lorsque un ou plusieurs polluant dépassent la concentration limite fixés par des seuils) car les tests sont ponctuels et nécessitent des outils coûteux dans des laboratoires, ce qui prend du temps.

Le projet vise donc la réalisation d'un capteur autonome qui permet d’éviter les épisodes de pollution et d'envoyer ses résultat à un module via un couple émetteur-récepteur radio.

Description

Lors de son projet, Antoine a commencé par la réalisation d'une carte électronique avec un potentiostat. Commençons par expliquer ce qu'est un potentiostat.

Potentiostat

Un potentiostat est un outil capable de réaliser des expériences de voltamétrie cyclique simple. C'est une méthode d’électro-analyse basée sur la mesure du flux de courant résultant de la réduction ou de l'oxydation des composés tests présents en solution (ici, dans de l’eau) sous l'effet d'une variation contrôlée de la différence de potentiel entre deux électrodes spécifiques.

Le potentiostat est composé de 3 électrodes :

• Une électrode de travail "ET" (en platine)
• Une électrode de référence "ECS" (au calomel saturé)
• Une contre électrode "CE" (en platine)

Le principe est d'imposer une différence de potentiel entre l'ET et L'ER et de mesurer le courant traversant l'ET.

Schéma de principe

Sur le schéma, on peut voir que l'AOP permet de maintenir la différence de potentiel entre la référence et l'électrode de travail, aussi proche possible du potentiel d'entrée de la source.

Objectifs

J'ai discuté avec Antoine à propos de son projet qu'il a continué au Vietnam. Là-bas il a designé une nouvelle carte différente de celle qu'il avait faite en France. Malheureusement, la carte n'était pas fonctionnelle. Il m'a conseillé de m'inspirer du montage qu'il avait vu (et routée) et que j'ai retrouvé dans un document. (lien vers le pdf : Fichier:Pot.pdf)

Le synoptique du système reste le même :

La communication entre le microcontrôleur et le potentiostat se fera de la manière suivante. Le microcontrôleur envoie les données numériques pour générer un potentiel. Ces valeurs numériques passent à travers un DAC pour générer des valeurs analogues correspondantes. Ensuite, l'amplificateur opérationnel compare cette valeur au potentiel mesuré entre le courant dans la contre électrode jusqu'à ce que la valeur mesurée soit égale à la valeur de consigne générée par le microcontrôleur via le DAC. Ensuite, le potentiel mesuré est introduit dans un ADC, pour transmettre le tout au microcontrôleur. La transmission se fait via un bus SPI et le microcontrôleur envoie les données au module radio via également un bus SPI. Les deux modules radio communiquent via le protocole LoRa.

Antoine avait fait son potentiostat sur une carte à part, je pense qu'il est possible de faire une carte de type "shield" et de brancher ça directement sur la carte du microcontrôleur.

Pour la communication entre les deux systèmes (les deux microcontrôleurs), il est judicieux d'utiliser le protocole LoRa avec les modules radios achetés pour le projet. Enfin, pour les microcontrôleurs, les cartes Nucléo qu'Antoine utilisait au début de son projet. Cependant, ces cartes souffrent d'un manque de librairies au niveau des protocoles LoRa, et une carte arduino de basse consommation sera également envisageable.

Donc, il y aura une partie de réalisation de carte, en s'inspirant du schéma trouvé sur internet. Ensuite, la réalisation du code pour la communication radio entre les deux microcontrôleurs.

Analyse du projet

Positionnement par rapport à l'existant

Analyse du premier concurrent

Analyse du second concurrent

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

Réponse à la question difficile

Préparation du projet

Cahier des charges

Choix techniques : matériel et logiciel

Liste des tâches à effectuer

Calendrier prévisionnel

Réalisation du Projet

Feuille d'heures

Prologue

Semaine 1

Semaine 2

Documents Rendus