Cours:ProjetsDomotique2020
Le contenu de ce site est susceptible d'être complété pendant toute la durée du projet, il est donc conseillé de le consulter régulièrement
Sommaire
Projet Domotique
Le projet consiste à réaliser un ensemble de cartes électroniques destinées à des applications domotiques.
Il se déroulera en deux phases : les Etudes et Réalisations (M2202) du second semestre et le Projet de l'Inter-semestre (M2203).
Projet tuteuré
L'objectif du projet tuteuré est de faire l'étude du projet global : du cahier des charges, analyse fonctionnelle, recherche et comparaison de solutions pour les capteurs et les actionneurs, schémas électroniques.
Projet Inter-semestre
Il sera consacré à la mise en oeuvre et au test des fonctions électroniques qui auront été retenues après l'étude comparative des solutions.
Les montages seront simulés sur TINKERCAD et utiliseront principalement des circuits intégrés numériques (pas de microcontrôleur ni de carte Arduino.
Les fonctions
Les fonctions que vous pourrez utiliser seront intimement liées aux composants qui sont disponibles sur Tinkercad. Voici une liste non exhaustive de fonctions que vous pourrez être amenés à utiliser:
- convertir un signal analogique en un signal numérique
- convertir un signal numérique en un signal analogique
- convertir une grandeur physique (force - poussée / température / lumière ...) en une grandeur électrique (analogique / numérique / binaire)
- convertir une grandeur électrique (analogique / numérique / binaire) en une grandeur physique (déplacement / chaleur / lumière / son ...)
- adapter ( amplifier / inverser / mettre en forme ...) une grandeur analogique
- transcoder une grandeur numérique (changer de type de codage)
- comparer (des signaux analogiques / des signaux numériques)
- mémoriser (une tension / une valeur numérique)
- décoder un signal numérique
- générer une base de temps (un signal qui représente le temps)
- temporiser
Schémas de principe
Les schémas ci-dessous représentent les schémas de principe des principales fonctions du projet. Vous serez probablement amenés à les adapter à votre cahier des charges.
Représentation du temps **
| A = action(s) manuelle(s) permettant de définir une plage horaire | B = référence 'plage horaire' |
Commande par clavier *
| A = action(s) manuelle(s) (sur clavier) | B = validation (des fonctions suivantes) |
Comparaison de deux signaux ***
| A = grandeur physique | B = réglage (manuel) de la consigne | |
| a = mesure | b = consigne | d = résultat de la comparaison |
Affichage d'informations *
| H = information d'état | J = information visuelle |
exemple : position des volets :
| A = position haute atteinte | B = position basse atteinte | C = montée en cours | D = descente en cours |
Commande des actionneurs *
| A = auto/manu | B = référence 'plage horaire' pour mode auto | |
| C = commande (mode auto) | D = commande manu | E = sécurité(s) pour actionneur()s |
| F = commande actionneur(s) | G = information(s) sur l'état de fonctionnement |
Réalisation de fonctions spécifiques
Commande par clavier *
On utilisera un clavier de ce type pour lequel les boutons permettent d'établir un contact entre une ligne et une colonne.
La détection du code s'effectuera à partir d'une mémorisation (par circuit RC) puis d'une lecture de l'état des touches. Lorsque les touches correspondant à la bonne combinaison auront été enfoncées dans le bon ordre et dans un laps de temps suffisamment court, le code sera validé.
L'appui sur une touche génère un niveau bas pendant une durée liée à la constante de temps RC
En adaptant les constantes de temps de telle sorte que la première touche corresponde à une grande constante de temps et la dernière une petite, il existe un moment pendant lesquelles toutes les sorties OUTx sont au niveau bas (si on a appuyé les touches dans le bon ordre).
Comparaison de deux mots
Pour comparer deux mots binaires A et B on utilise un composant qui effectue une soustraction (numérique). Tant que le résultat est positif cela signifie que A > B . Si le résultat est nul alors A = B , si il est négatif alors A <B. Dans Tinkercad il n'y a pas de soustracteur... Il faudra en fabriquer un à partir d'un additionneur 4 bits 74HC283. ( structure d'un soustracteur / additionneur)
Le composant regroupant des portes OU EXCLUSIF (XOR) dans Tinkercad est le 74HC86.
Représentation du temps
Pour représenter le temps qui s'écoule, on prendra un compteur numérique.
- 74HC93 compteur binaire sur 4 bits. attention il doit être cascadé (chercher sur internet)
Conversion numérique/ analogique
Il n'existe pas de CNA tout intégré sur Tinkercad, le plus simple sera d'utiliser un réseau de résistance de type R/2R (vu en TD)
Conversion analogique / numérique
Il n'existe pas de CAN tout intégré sur Tinkercad, il y a deux solutions pour en fabriquer un :
- utiliser une structure similaire à celle que nous avons utilisé dans la régulation de température au premier semestre : pont diviseur de résistances + comparateurs + décodage par portes logiques
- générer une rampe à partir d'un compteur et d'un réseau R/2R et la comparer à la valeur analogique à convertir puis mémoriser la valeur du compteur lorsque la valeur de la rampe est égale à celle de la valeur analogique.
Mémoriser une grandeur binaire
- La mémorisation d'un bit s'effectue à l'aide d'une bascule D ( 74HC74 double bascule D)
Méthode de travail et évaluation
- Les fonctions secondaires seront réparties au sein du groupe.
- Chacun aura pour objectif de faire valider le fonctionnement des fonctions dont il aura la charge. La validation pourra être réalisée à partir d'une fonction simplifiée (exemple : une fonction utilisant des mots de seize bits pourra être validée en utilisant des mots de 4 bits).
- Les fonctions à faire valider sont :
- - une alimentation 5VDC *
- - une base de temps numérique à la seconde **
- - un convertisseur N/A 4 bits*
- - un comparateur 4 bits *
- - un décodage de clavier **
- - un affichage d'information pour 4 états (volet) **
- - une commande d'actionneurs (volets) **
- - un convertisseur analogique numérique ***
- Les ensembles traités par plusieurs étudiants seront reliés par des connecteurs de type "embase 8 broches". La cohérence du brochage entre les différentes parties devra impérativement être respectée.
A la fin de la période impartie pour le projet (jeudi 25 juin à 17h) chaque groupe devra remettre :
- un schéma fonctionnel de la solution réalisée
- un schéma électrique de la solution complète : ce schéma ne devra pas être un assemblage des solutions testées mais le schéma du système à développer pour respecter les spécifications du client)
La note portera sur :
- le schéma fonctionnel de la solution réalisée (4pts)
- le schéma électrique de la solution complète (4pts)
- la participation (4pts)
- la qualité de la solution (4pts)
- le résultat obtenu (fonctionnement)(4pts)
Lundi 22 juin 2020
- 9h : lancement / organisation
- 10h : répartition du travail au sein des groupes
- 11h : validation de la répartition (groupe par groupe) puis recherche de solutions
- 16h : débriefing
Mardi, Mercredi 23 et 24 juin 2020
- 9h : briefing : questions / réponses
- travail en autonomie
- 11h : validation des fonctions réalisées
- travail en autonomie
- 16h : validation des fonctions réalisées
Jeudi 25 juin 2020
- 9h : briefing : questions / réponses
- travail en autonomie
- 17h remise de l'analyse fonctionnelle et du schéma électrique complet du système
Travail à rendre pour le jeudi 25 juin à 17 heures
- un schéma fonctionnel de l'ensemble du système (Ce schéma sera éventuellement différent de celui que vous aviez rendu pour le projet tuteuré, vous pouvez y apporter des corrections en tenant compte de votre expérience de cette semaine)
- un schéma électrique de la partie régulation de température ou un schéma électrique de la partie commande de volets comprenant les parties alimentation, horloge, commande auto, commande manu, affichage, et l'actionneur (chauffage ou moteur volet). Le schéma électrique d'ensemble pourra être décomposé en plusieurs schémas (un par sous-ensemble), dans ce cas il faudra que les fils représentant les entrées et les sorties des différents sous-ensembles soient clairement repérés et les sous-ensembles devront être identifiés (par un nom). Si le schéma électrique est en un seul bloc, il faudra que les différents sous-ensembles soient entourés par un trait pointillé et identifiés (par un nom).
- - Remarque dans le schéma électrique, les différents mots seront représentés sous la forme de "bus" (un seul trait gras suffit à représenter l'ensemble des conducteurs représentant un même mot) , voir ci-dessous.
-
- - Pour chaque mot utilisé, il est demandé de préciser le nombre de bit nécessaire (4 bits, 8 bits, 10 bits ...) et de justifier cette taille à partir de la précision nécessaire pour le système ( exemple : le mot "température" est un mot de 8 bits pour permettre d'avoir une précision de xx degrés . xx étant à calculer ).
Il n'est demandé qu'un seul schéma fonctionnel et un seul schéma électrique (général ou par fonction). Ce travail est un travail de synthèse de groupe.
- un schéma électrique de la ou des partie(s) que vous avez simulé sur tinkercad ( à me faire parvenir en message privé sur Discord). Ce travail est un travail individuel
Quelques informations sur les composants
écran LCD 2x16 : afficheur_LCD
clavier : clavier
