CONCEPTION ET FABRICATION D’UN GSM SOUS CONTRÔLE SYSTÈME À EFFET DE SERRE
INTRODUCTION
La technologie a redéfini la communication et plus encore à bien des égards avantageuses. Technologie mobile a conduit à la création de l’expression « village global », qui peut être vu à travers le fait que presque chaque adulte possède aujourd'hui un téléphone mobile et également la baisse du coût de ces dispositifs au fil des ans. Un individu peut être contacté à tout moment par l’utilisation d’un téléphone mobile. L’utilisation des téléphones mobiles ne peuvent pas se limite à simplement les appels et l’envoi de messages. La porte à de nombreuses innovations et découvertes se trouvent sur les mains de la plupart des gens. Exploiter les capacités du téléphone peut conduire à nouvelles et rentables chefs-d'œuvre. Short Message System (SMS) sont un moyen très populaire de la communication. Ils peuvent être fournis en temps réel selon la réception du réseau du téléphone. Ce concept de la messagerie instantanée, c’est ce qui a été utilisé dans l’étude de concevoir un système qui agit comme une plate-forme pour recevoir des messages qui sont en fait des commandes envoyées pour contrôler les paramètres de serre connectés à la plate-forme. Cette étude a cherché à concevoir un système de contrôle basé sur le système mondial pour les technologies de communications mobiles (GSM) qui permettent effectivement le contrôle d’une région éloignée à la serre.
L’agriculture a été vu depuis de nombreuses années comme le secteur moins avancé en Afrique et dans le monde en général. C’est bien qu’il soit l’épine dorsale de l’économie du pays. Mais avec les tendances technologiques tels que GSM, a émergé une nouvelle plateforme pour se débarrasser de l’étiquette. L’application du système proposé dans le secteur agricole est immense dans le monde technologique en constante évolution. C’est un grand pas dans la bonne direction dans l’automatisation des pratiques agricoles dans le but d’une meilleure efficacité et aussi avec l’exigence du travail minimal. Le besoin d’être physiquement présent pour régler des paramètres communs à effet de serre par exemple taux d’humidité du sol et la température est éliminée avec l’utilisation de ce système.
Technologie GSM
Il s’agit de la technologie qui sous-tend la plupart des réseaux de téléphonie mobile du monde. La plate-forme GSM est une technologie sans fil connu un énorme succès et une histoire sans précédent de performance globale et de la coopération. GSM est devenu technologie de communication plus forte croissance au monde de tous les temps et la norme mobile globale leader, s’étendant sur 218 pays. GSM est une technologie cellulaire numérique ouverte utilisée pour la transmission vocale mobile et services de données. GSM fonctionne dans les bandes 900MHz et 1,8 GHz et prend en charge des vitesses de transfert de données jusqu'à 9,6 Kbps, permettant la transmission de services de base de données tels que les SMS. Il règne comme étant du monde largement utilisé la technologie cellulaire. Téléphones cellulaires utilisent le service GSM réseau d’une entreprise en recherchant des tours de téléphone cellulaire à proximité. SMS est un composant de service de téléphone, web ou des systèmes de communication mobile SMS. Il utilise des protocoles de communication standardisé pour permettre aux périphériques de ligne ou un téléphone mobile fixes d’échanger de courts messages texte. SMS est le plus largement utilisé application des données, avec une environ 3,5 milliards d’utilisateurs actifs par jour, ou environ 80 % de tous les abonnés au téléphone mobile à la fin de 2010. Le terme « SMS » est utilisé pour tous les types de textes et de l’activité de l’utilisateur lui-même dans de nombreuses régions du monde. SMS est également employée en marketing, connu comme SMS marketing direct. Le terme SMS tel qu’utilisé sur les téléphones modernes provient de télégraphie radio dans radiomessageurs mémo en utilisant les protocoles normalisés de téléphone. Elles ont été définies en 1985 dans le cadre de la série GSM des normes comme un moyen d’envoyer des messages de 160 caractères vers et depuis les téléphones mobiles GSM.
Microcontrôleur
Un microcontrôleur est un ordinateur autonome compact sur un seul circuit intégré contenant un cœur de processeur, la mémoire et l’entrée programmable et des périphériques. C’est pourquoi il peut être facilement optimisé pour des applications de contrôle. L’ensemble processeur, la mémoire et les interfaces d’e/s sont trouvent donc sur un seul morceau de silicium, il faut moins de temps à lire et à écrire à des appareils externes. Cela rend les opérations en temps réel tout à fait facile à réaliser. Il y a diverses raisons pourquoi microcontrôleurs sont utilisés dans les systèmes de contrôle dans le monde entier. Microcontrôleurs avec les composants de circuit supplémentaire sont beaucoup moins chers qu’un ordinateur avec sorties et entrées numériques ou analogiques. Ils sont petit, compact et léger par rapport aux ordinateurs. Un microcontrôleur est bien adapté aux petites applications où un petit nombre d’entrées / sorties est nécessaires, le code est relativement faible et qui ne nécessitent pas certain de la mémoire et un écran LCD simple suffit comme une interface utilisateur. L’architecture d’un microcontrôleur est beaucoup plus simple qu’un ordinateur d'où qu'il est moins susceptible d’échouer et donc cimenter sa fiabilité. 17 un microcontrôleur diffère d’un microprocesseur à bien des égards. Tout d’abord est sa fonctionnalité. Dans l’ordre pour un microprocesseur à utiliser, autres composants comme la mémoire ou les éléments pour recevoir et envoyer des données s’ajoutent à lui. En bref, cela signifie que le microprocesseur est le coeur de l’ordinateur. En revanche, microcontrôleur est conçu pour être tout cela en un. Aucuns autres composants externes ne sont nécessaires pour son application car tous les périphériques nécessaires sont déjà construits dedans.
La carte Arduino
Un Arduino est un microcontrôleur monocarte, destiné à rendre l’application des objets interactifs ou des environnements plus accessible. Le matériel se compose d’une open source Conseil matériel conçu environ un microcontrôleur 8 bits. Préprogrammés dans la puce de microcontrôleur embarqué est un chargeur de démarrage qui permet de télécharger les programmes dans la mémoire du microcontrôleur sans avoir besoin d’un programmeur de puce (périphérique). L’Arduino est une plate-forme open-source utilisée pour construire des projets électroniques. Arduino comprend tant un circuit programmable physique (souvent dénommé un microcontrôleur) et un morceau de logiciel, ou Integrated Development Environment (IDE) qui s’exécute sur un ordinateur, utilisé pour écrire et télécharger code informatique à la carte physique. À la mi-2011, on estimait que plus 300 000 Arduinos officiels avait été produites commercialement. La plateforme Arduino est devenu très populaire auprès des personnes à ses débuts avec l’électronique et pour une bonne raison. Contrairement à la plupart précédents circuits programmables, l’Arduino n’a pas une feuille de matériel (appelé un programmeur) afin de charger le nouveau code sur la carte, vous pouvez simplement utiliser un câble USB. En outre, l’IDE Arduino utilise une version simplifiée du C++, rendant plus facile à apprendre à programmer. L’Arduino fournit également un facteur de forme standard qui éclate les fonctions du microcontrôleur dans un package plus accessible.
Capteurs
Un capteur est souvent défini comme un périphérique qui reçoit et répond à un signal ou une relance. Un capteur vise à répondre à une sorte d’une propriété physique d’entrée (stimulus) et de le convertir en un signal électrique qui est compatible avec les circuits électroniques. Signal de sortie du capteur peut être sous forme de tension, de courant ou de charger. Un capteur est un convertisseur qui mesure une grandeur physique et la convertit en un signal qui peut être lu par un observateur, ou par un instrument électronique. Un capteur est un dispositif qui répond à une quantité d’entrée en générant une production fonctionnellement associée habituellement sous la forme d’un signal électrique ou optique. Sensibilité de la sonde indique combien la sortie de la sonde change lorsque la quantité mesurée change. Capteurs doivent être 18 conçu pour avoir un léger effet sur ce qui est mesuré ; faire le capteur plus petit souvent Ceci améliore et peut introduire les autres avantages. Progrès technologique permet aux capteurs de plus en plus d’être fabriqué à l’échelle microscopique comme microcapteurs en utilisant la technologie Micro-électro-mécaniques. Dans la plupart des cas, un micro-capteur atteigne une vitesse significativement plus élevée et une sensibilité par rapport aux approches macroscopiques. Un bon capteur obéit à quelques règles de base. Il est sensible à la propriété mesurée uniquement, il est peu sensible aux autres biens susceptibles d’être rencontrées dans son application, il n’influence pas la propriété mesurée et idéalement, ils sont conçus pour être linéaire ou à une fonction mathématique simple de la mesure, généralement logarithmique. La sortie d’un tel capteur est un analogue de signaux et linéairement proportionnel à la valeur ou la fonction simple de la propriété mesurée. La sensibilité est alors définie comme le rapport entre le signal de sortie et de la propriété mesurée. Par exemple, si un capteur mesure la température et a une tension de sortie, la sensibilité est une constante avec l’unité [tension/Kelvin] ; Ce capteur est linéaire car le ratio est constant à tous les points de mesure. Pour un signal de capteur analogique transforme, ou utilisés dans l’équipement numérique, il doit être converti en un signal numérique, à l’aide d’un convertisseur analogique / numérique (ADC). 2.6.1 sonde de température sonde température est un dispositif qui rassemble des données concernant la température d’une source et le convertit en un formulaire qui peut être compris, soit par un observateur ou un autre périphérique. Les deux principaux types de capteurs de température de semi-conducteur sont sources de tension sensible température et sensible à la température actuelle. Un exemple du premier type est le LM35 National. La tension de sortie de ce circuit augmente de 10 mV pour chaque degré centigrade que sa température augmente. Si la sortie est connectée à une tension de référence négative Vs, le capteur donne un résultat significatif pour plage de température de -55 à + 150 degrés centigrades. La sortie est réglée sur 0 V 0 degré centigrade. La tension de sortie peut être amplifiée pour donner la gamme de tension nécessaire à une application particulière. La précision de cet appareil est environ 1 degré centigrade. Une jonction de thermocouple en fer et constantan, communément appelé un thermocouple J, dispose d’une gamme de température utile du sujet -184 à 760 degrés centigrades. Thermocouples peuvent être faites, petit, robuste et stable, cependant, ils ont des problèmes comme la sortie est très faible et doit être amplifiée beaucoup à mettre vers le haut en gamme, où il peut conduire un ADC. Ainsi, le LM35 a été utilisé dans ce système. Le LM35 est un circuit intégré de capteur que 19 peut être utilisé pour mesurer la température avec une sortie électrique proportionnelle à la température (en degrés Celsius). Capteur de température LM35 peut mesurer avec une précision supérieure à l’aide d’une thermistance. Le LM35 génère une tension de sortie supérieure à thermocouples et ne peut pas exiger que la tension de sortie être amplifié. Il a une tension de sortie proportionnelle au Celsius température. Le facteur d’échelle est 0.01V / degré Celsius. Une autre caractéristique importante du LM35 est qu’il puise son approvisionnement de seulement 60 ampères micro et possède une faible capacité d’auto-échauffement. Le capteur l’auto-échauffement entraîne moins d’élévation de température de 0,1 degré Celsius en air calme. Pour ce projet, sonde de température à utiliser : LM35 avec précision de la sortie de 10mV / ° c.
Capteur contenu d’humidité du sol
Capteurs d’humidité de sol mesurent la teneur en eau dans le sol. Une sonde d’humidité du sol est composée de plusieurs capteurs d’humidité du sol. Les capteurs moins chers - souvent pour un usage domestique - sont basés sur deux électrodes de mesure de la résistance du sol. Parfois il s’agit simplement des deux fils (galvanisés) nus, mais il y a aussi des sondes avec des fils incorporés dans le gypse. Conductivité électrique des sondes mesure l’humidité du sol dans le sol par la façon dont un courant d’électricité est passé entre les deux sondes. Le plus d’humidité dans le sol le mieux la conductivité ou la partie inférieure de la résistance électrique. Cette méthode est LM35 Output Input (tension) sol 20 très sensibles à l’espacement des sondes comme étant influencé par le type de sol et de concentrés de sels dans les engrais.
Détecteur de mouvement
Un détecteur de mouvement est un dispositif qui surveille un champ de vision ainsi qu’une fonction si un mouvement est détecté dans ce domaine. Détecteurs de mouvement sont couramment utilisés dans les systèmes de sécurité comme déclencheurs pour les lumières automatiques ou des excursions pour téléalarmes et applications similaires. Travail de capteurs de mouvement basé sur une grande variété de principes et est utilisé dans une grande variété d’applications. L’usage typique pourrait être dans les portes extérieures ou les fenêtres d’un bâtiment pour la surveillance de la zone autour du bâtiment. Sur détection de mouvement, ils déclenchent un signal électrique, selon qui certaines actions sont prises. Certains fonctionnent à peu près la même manière comme un scanner radar militaire, tandis que d’autres travaillent en fonction de vibration, rayonnement infrarouge et même du son. Détecteurs de mouvement sont employés pour détecter différents types de mouvement humain. Certains sont destinés à des événements locaux de détection, certains pour la zone de détection.
Trois étapes générales peuvent être suivies pour bien concevoir et venir avec le prototype fonctionnel :
Étape 1: Identifier les variables mesurables importantes à la production. Il est très important d’identifier correctement les paramètres qui vont être mesurés par l’interface du contrôleur d’acquisition des données, et comment ils doivent être mesurés. Préalablement, teneur en humidité température et le sol ont été choisis comme les paramètres de test.
Étape 2: Étudier les stratégies de contrôle. Un élément important dans l’examen d’un système de contrôle est la stratégie de lutte qui doit être suivi. La stratégie la plus simple consiste à utiliser des détecteurs de seuil qui affectent directement l’actionnement des dispositifs.
Étape 3: Identifier les logiciels et le matériel à utiliser. Matériel doit toujours suivre la sélection de logiciels, avec le matériel nécessaire étant supporté par le logiciel sélectionné. En plus des capacités fonctionnelles, la sélection du matériel contrôle devrait inclure des facteurs tels que la fiabilité, le soutien, les expériences antérieures avec le matériel (les réussites et les échecs) et le coût.
C’est une illustration de la façon dont le projet a été exécuté et les différentes parties impliquées dedans. Depuis la représentation ci-dessus, téléphone de l’utilisateur est utilisée comme une section de transmission dont l’abonné envoie des messages de texte qui contiennent des commandes et instructions pour le GSM modem qui repose sur une zone spécifique, où est situé le système de contrôle. Le message SMS reçu est stocké dans la mémoire de la carte SIM du modem et puis extraite par le microcontrôleur et traité en conséquence pour effectuer des opérations spécifiques.
Composants de Circuit de matériels
Microcontrôleur
Un microcontrôleur est un ordinateur autonome compact, optimisé pour les applications de contrôle. Tout processeur, la mémoire et les interfaces d’e/s sont trouvent donc sur un seul morceau de silicium, il prend moins de temps à lire et à écrire à des appareils externes. Pourquoi choisir un microcontrôleur ? Voici les raisons pourquoi les microcontrôleurs sont incorporés dans le système de contrôle : 26 i. coût : microcontrôleurs avec les composants de circuit supplémentaire sont beaucoup moins chers qu’un ordinateur avec un analogue et digital i/o. ii. Taille et poids : microcontrôleurs sont compactes et légères par rapport aux ordinateurs. III. simples applications : si l’application requiert très peu nombre d’e/s et le code est relativement faible, qui ne nécessitent pas une quantité étendue de mémoire et un écran LCD simple suffit comme une interface utilisateur ; un microcontrôleur serait adapté à cette application. IV. fiabilité : l’architecture étant beaucoup plus simple qu’un ordinateur, il est moins susceptible d’échouer. v. Vitesse : tous les composants sur le microcontrôleur sont trouvent sur un seul morceau de silicium. Par conséquent, les applications s’exécutent beaucoup plus vite qu’il le fait sur un ordinateur. Un microcontrôleur diffère d’un microprocesseur à bien des égards. Tout d’abord est sa fonctionnalité. Dans l’ordre pour un microprocesseur à utiliser, autres composants comme la mémoire ou les éléments pour recevoir et envoyer des données s’ajoutent à lui. En bref, cela signifie que le microprocesseur est le coeur de l’ordinateur. En revanche, microcontrôleur est conçu pour être tout cela en un. Aucuns autres composants externes ne sont nécessaires pour son application car tous les périphériques nécessaires sont déjà construits dedans.
i. unité de mémoire de l'
Mémoire s’inscrit dans le microcontrôleur dont la fonction est de stocker des données. Pour une certaine puissance de nous, le contenu d’un certain adressée mémoire emplacement soit localisée avec précision. Mémoire se compose de tous les emplacements mémoire et adressage n’est rien, mais en sélectionnant l’un d’eux. Outre la lecture d’un emplacement de mémoire, mémoire doit également prévoir d’écrire sur elle. Cela se fait en fournissant une ligne supplémentaire appelée ligne de contrôle. ii 27. Unité centrale de traitement il a construit dans la capacité à se multiplier, diviser, soustraire et déplacer son contenu d’emplacement d’un mémoire sur l’autre. Ses mémoires sont appelés registres dont le rôle est d’aider à effectuer diverses opérations mathématiques ou toutes autres opérations avec des données partout où se trouvent les données. III. Bus il représente un groupe de 8, 16 ou plus de fils. Il existe deux types de bus : bus d’adresse et de données. La première consiste d’autant de lignes que la quantité de mémoire nécessaire pour aborder et l’autre est aussi large que les données. unité IV. entrées-sorties qu'ils sont utilisés pour envoyer des données à, ou le prendre à partir du microcontrôleur. Les actes de ports d’entrée et de sortie comme un emplacement de mémoire. Quelque chose est simplement en cours d’écriture dans ou lire de lui, et il pourrait être remarqué sur les broches du microcontrôleur. v. minuterie unité l’unité fondamentale de la minuterie est un compteur de goutte qui est en fait un registre dont la valeur numérique incrémente de 1 à intervalles réguliers, afin qu’en prenant sa valeur pendant les périodes T1 et T2 et sur la base de leur différence, déterminer combien de temps se soit écoulé. Il s’agit d’une partie très importante du microcontrôleur. 3.2.2. analogue au convertisseur numérique comme le périphérique signale habituellement sont sensiblement différentes de celles que microcontrôleur peut comprendre (zéro et un), ils doivent être convertis en un motif qui peut être compris par un microcontrôleur. Cette tâche est accomplie par la radiodiffusion analogique à la conversion numérique ou par un ADC qui convertit des informations sur une valeur analogique en un nombre binaire et pour suivre il grâce à un bloc de CPU si ce bloc CPU peut encore traiter elle. 3.2.3. le relais du pilote de relais est utilisé pour isoler des fois le contrôle et l’appareil commandé par. Le relais est un dispositif électromagnétique, qui se compose de solénoïde, déplacement de contacts (commutateur) et la restauration de printemps et consomme une quantité relativement importante d’énergie. Il est donc possible pour l’interface IC pour piloter le relais de manière satisfaisante. Pour ce faire, un circuit de pilote, qui a agi comme un circuit de mémoire tampon, doit être intégrée entre eux. Le circuit pilote détecte la présence d’un niveau « élevé » à l’entrée 28 et conduit le relais d’une autre source de tension. Par conséquent, le relais est utilisé pour commuter l’alimentation électrique aux appareils.
Affichage à cristaux liquides (LCD)
Un affichage à cristaux liquides (LCD) est un dispositif d’affichage minces et plats composé de n’importe quel nombre de pixels de couleur ou monochrome disposés devant une source lumineuse ou réflecteur. Il est souvent utilisé dans les piles des appareils électroniques parce qu’il utilise de très petites quantités d’énergie électrique.
Modem GSM
La plupart des modems GSM ont des connexions F-Bus et M-Bus qui peuvent être utilisées pour connecter un téléphone à un PC ou dans ce cas un microcontrôleur. La connexion peut être utilisée pour contrôler à peu près toutes les fonctions du modem. Ce bus nous a permis d’envoyer et de recevoir des SMS.
Composants logiciels
3.3.1. logiciel de programmation l’étude a utilisé l’environnement de développement Arduino qui repose sur le langage C++. Le logiciel Arduino est publié comme outil open source, disponible par extension par des programmeurs expérimentés. La langue peut être étendue par le biais de bibliothèques C++ et les gens qui veulent comprendre que les détails techniques peuvent faire le grand saut de Arduino à l’AVR C de langage sur lequel elle repose. L’environnement de développement Arduino contient un éditeur de texte pour l’écriture de code, une zone de message, une console de texte, une barre d’outils avec des boutons pour les fonctions courantes et une série de menus. Il se connecte au matériel Arduino pour télécharger des programmes et de communiquer avec eux. L’environnement Arduino open source le rend facile à écrire du code et de le transférer à la carte d’e/s. Il fonctionne sur Windows, Mac OS X et Linux. L’environnement est écrit en Java et est basé sur le traitement, avr-gcc et autres logiciels open source. Logiciel écrit en utilisant Arduino sont appelés esquisses. Ces croquis sont écrits dans l’éditeur de texte. Croquis sont enregistrés avec le fichier extension .ino. Il dispose de fonctionnalités pour couper/coller et Figure 4: texte de la recherche/remplacement d’affichage à cristaux liquides (LCD) 30. La zone de message donne une rétroaction tout en économisant et en exportant et affiche également les erreurs. La console affiche la sortie de texte par l’environnement Arduino, y compris les messages d’erreur complet et d’autres informations. Le coin inférieur droit de la fenêtre affiche l’actuel Conseil d’administration et le port série. Les boutons de barre d’outils vous permettent de vérifier et télécharger des programmes, créer, ouvrir, enregistrer croquis et ouvrir le moniteur de la série. 3.3.2. système organigramme les organigrammes de système pour le logiciel à développer apparaissent dans les figures 5 et 6. Le système comporte plusieurs modules travaillent ensemble pour atteindre les objectifs du système. Majorly, le système peut être divisé en deux ; commande manuelle par l’utilisateur et automatisé de surveillance et contrôle. Si l’utilisateur substitue l’automatisme en envoyant une commande au module GSM, le système obéit à la commande et exécuter l’action requise par l’utilisateur. Parmi les actions qui peuvent être commandées par l’utilisateur par l’intermédiaire de commandes SMS : commande de substitution i. pour arrêter le suivi automatisé et contrôler. II. mettre en marche le ventilateur-l’utilisateur peut envoyer une commande pour allumer le ventilateur à l’intérieur de la serre. III. l’interrupteur sur la valve de l’irrigation-l’utilisateur peut également déclencher la vanne via une commande iv. Éteignez fan c. commutateur arrêt d’irrigation de la valve vi. Demander des données des paramètres à un moment donné vii à effet de serre. Mettez hors tension commande override-cela les mains retour autorité au système de règlement automatique du suivi et de continuer. L’organigramme tel qu’illustré a été le guide pour l’élaboration du programme dans le logiciel Arduino, comme illustré dans les exemples de code dans l’annexe du présent document. Le système prend automatiquement relevés par les capteurs à intervalles particuliers tel qu’illustré dans l’exemple de Code (ii) dans l’annexe. Il puis compare ces valeurs avec des valeurs optimales réglé au sein du système et de prennent des mesures correctives (allumez vanne d’irrigation / ventilateur). Il s’agit d’un processus continu en boucle pour vérifier si les paramètres sont repliés dans les niveaux optimaux et ainsi éteint des ventilateurs ou des soupapes. Le détecteur de mouvement a été poursuivi et tout mouvement pour déclencher l’alarme s’allume et avertit l’utilisateur immédiatement par SMS.
