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Habitat auto-suffisant sur un arbre

2017-02-05T13:31:41Z

Sana Bousairi : /* Le système de régulation de température */

=='''Le projet'''==
=== Descriptif du projet ===

* Le principe du projet
Produire un écosystème auto-suffisant à l'échelle d'un arbre, pouvant s'étendre à une forêt.

* Guide d'utilisation
Imaginez vous au milieu de la forêt, avec pour seule outil d'habitation votre sac à dos. En défaisant ce sac, vous vous apercevez qu'il forme en fait une toile faite d'un matériau composite aussi imperméable qu'isolant. Il ne vous reste plus qu'à trouver un bel arbre vif pour y tendre celle-ci en prenant soin d'accrocher aux branches les anneaux extensibles qui se trouvent aux extrémités de cette toile. Une fois tendue, elle fait office de niche, qui vous permettra d'abord de vous isoler du froid. Dans votre sac à dos se trouve aussi un disque qu'il faudra suspendre à cet arbre de manière à ce qu'il soit centré par rapport au centre de votre niche. En cas d'intempéries, ce disque déploie des arceaux qui viennent s'accrocher directement au bord de la niche, créant ainsi un habitat parfaitement isolé. La structure supérieure permet également de pouvoir récupérer l'eau de pluie qui, en ruisselant sur les parois va passer dans les rainures du tissu de la structure inférieure avant d'être dirigée vers l'extérieur.

* Implantation et mise en situation réelle
En partant du principe que ce kit peut aussi bien faire office d'habitat pérenne qu’éphémère, nous envisageons donc une implantation de cet habitat modulable, sans durée de temps définie, à l'échelle d'un petit lotissement d'environ 25 résidents.

* Dans quel but ?
Permettre de créer une civilisation hybride et désengorger les villes, pour une meilleure utilisation des ressources naturelles. Ce pourrait être une solution d'avenir, qui dans un premier temps serait testée.

* Les limites du projet
Implantation limité à un type de relief pour le moment. Mais pourquoi ne pas envisager ce "kit" comme un moyen possible de survivre en milieu hostile ?

=== Vivre en autonomie, produire son électricité, son chauffage et gérer l’eau : une réalité ===
L’autonomie a toujours été relative à nos besoins. Cependant, ces dernières années, le développement de certaines technologies, l’accès à l’information ultra rapide et les volontés de mettre en place des modes de fonctionnements écologiques, tous ces facteurs ont permis la démocratisation des moyens pour vivre en autonomie.
En dehors des villes, des villages, nous avons la possibilité de nous "désabonner" de certains services par un équipement en matériels alliant les nouvelles technologies : panneaux solaires, batteries, téléphonies mobile... et des moyens plus traditionnels comme le chauffage au bois et les toilettes sèches.

=== Partie technique du projet ===

Les études et réalisations techniques à faire sur le projet :

*Régulation de température

L'habitat/serre aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C.
Ce qui requiert un système de régulation de température : avec des capteurs, un système de traitement et un régulateur (chauffage ou refroidissement).

*Approvisionnement en énergie

On effectuera des recherches sur l’exploitation des mouvements oscillatoires des feuilles/branches des arbres pour générer de l’énergie.
On peut aussi utiliser des moteurs à air comprimé pour exploiter le mouvement du vent.

*Data visualisation : lumière
**Exploitation des études menées sur la communication des arbres entre eux (chimiques, acidité, communication à travers la racine) et essayer de les exploiter (collecte des signaux et transformation en signaux lumineux)
** Production de l’électricité à partir des arbres

*récupération d’eau, Stockage, et filtrage
Un habitat qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, c'est une maison intelligente qui capte l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation.

*les étapes d'exploitation:
**Récupération de l'eau
**Filtrage
**stockage

=='''État de l'art'''==
=== Energy Harvesting / Récupération d'énergie ===

La récupération d'énergie (Energy Harvesting en anglais) est un domaine en plein essor. En effet, si les systèmes de récupération d'énergie existent depuis très longtemps, comme les dynamos pour s'éclairer à vélo ou les allumes gaz mécaniques, de nouveaux systèmes ingénieux sont aujourd'hui mis au point pour récupérer l'énergie depuis de multiples sources.
La récupération d'énergie au sens "Energy Harvesting" consiste à exploiter les sources d'énergie faibles et diffuses présentes dans notre environnement. Les énergies renouvelables comme le solaire, le photovoltaïque et l'éolien sont à contrario des sources très importantes de récupération d'énergie, mais à plus grande échelle.
Le terme "Energy Harvesting" peut également être traduit en "récolte d'énergie" ou "moissonnage d'énergie". En fait, cela s'apparente aussi dans certains cas à un recyclage de l'énergie utilisée...
Pour faire du Energy Harvesting, différentes techniques peuvent être employées :exploiter les mouvements d'un corps, la chaleur, les vibrations ou encore les ondes électromagnétiques. De nouvelles découvertes scientifiques permettent aujourd'hui d'exploiter plus facilement ces sources d'énergies.
Les avancées dans le domaine des nanotechnologies permettent notamment de créer des systèmes miniatures et très sensibles pour récupérer de faibles sources d'énergies mais suffisantes pour faire fonctionner de petits capteurs sans-fils.
Voici quelques unes des techniques de récupération d'énergie qui vont se développer :
* '''La piézoélectricité''' : récupération de l'énergie générée lorsqu'une pression est exercée sur un matériau piézoélectrique. Les vibrations peuvent également être transformées ainsi en électricité.
* '''La thermoélectricité''' : récupération de l'énergie résultant de la différence de température entre deux éléments. Tout appareil émettant de la chaleur peut être source d'énergie.
* '''Le photovoltaïque''' : récupération de l'énergie solaire mais aussi recyclage de la lumière artificielle.
* '''L'énergie cinétique''' : énergie issue des mouvements d'un corps.
* '''L'électromagnétisme''' : collecte de l'énergie véhiculée par les ondes électromagnétiques.
La récupération d'énergie par capteurs n'est pas réservée aux fanatiques d'écologie, c'est un vrai marché qui devrait peser près de 4 milliards de dollars en 2020.

=== Récupération de l'eau ===

La récupération d'eau est un point très important pour la maison car c'est un élément vital. Le système auquel nous avons pensé n'est pas très original mais a le mérite d'être simple et efficace. Il s'agit d'une cuve enterrée afin d'éviter le gel de l'eau, équipé d'une pompe à bras (voir photo) pour récupérer l'eau. La cuve sera équipée d'un capteur permettant de connaître le niveau d'eau et ainsi leur autonomie restante.
[[Fichier:Pompe.png|vignette|centré|Pompe à bras]]

=='''Solutions'''==
==='''Problème: "Chauffage / perte de chaleur" -Vs- Solution : "Maison passive"'''===
[[Fichier:Maison passive.png|vignette|centré|Schéma d'une maison passive]]

Imaginez un habitat parfaitement isolé, comme s’il avait été recouvert d’un manteau qui le protège autant l’hiver que l’été. Il fait bon à l’intérieur, puisque vous l’occupez et y rejetez de la chaleur. Si, en plus, le temps est ensoleillé, c’est encore mieux, et vous n’avez plus besoin de chauffer. Mais il faut éviter que le soleil n’y entre l’été, pour éviter les surchauffes.
Le concept du bâtiment passif est que la chaleur dégagée à l’intérieur de la construction (êtres vivants, appareils électriques) et celle apportée par l’extérieur (ensoleillement) suffisent à répondre aux besoins de chauffage. Un bâtiment occupé qui ne perd pas la chaleur interne n’a pas besoin de chauffage pour rester agréable à vivre. Dans un bâtiment traditionnel, le chauffage ne sert qu’à compenser les pertes de chaleur.

''' COMMENT GARDER LA CHALEUR ? '''

*'''Isolation''':
Il est assez évident que pour garder la chaleur dans une construction (ou la laisser dehors lorsqu’il fait chaud), il faut bien isoler les parois. Car les principales pertes se font lors du passage de la chaleur à travers ces parois : tout d’abord le toit (l’air chaud monte), puis les murs et enfin le sol. Les portes et fenêtres sont considérées comme des parois particulières (transparentes et/ou ouvrantes).

En plus d’une isolation performante des parois, une attention particulière doit être portée à la suppression du passage de la chaleur par des points particuliers de la structure, appelés « ponts thermiques » car ce sont des passages (ponts) qui favorisent les pertes thermiques. Dans la pratique, l’isolation par l’extérieur doit être privilégiée, car elle supprime ces points de passage.

Les portes et fenêtres, moins isolantes que les parois opaques fixes, doivent aussi atteindre un niveau d’isolation supérieure. Le recours au '''triple vitrage''' est conseillé, voire nécessaire pour atteindre une performance suffisante d’isolation dans un bâtiment passif.

*'''Récupération de la chaleur sortante''':
L’idée est donc simple : on récupère la chaleur de l’air sortant (pas l’air lui-même, juste sa chaleur) pour réchauffer l’air entrant. En période froide, plus question de faire rentrer de l’air gelé !
Il est désormais possible, pour faire encore plus d’économies, de récupérer la chaleur des eaux « grises » (lave-vaisselle, lave-linge, douche, lavabos) sortantes pour préchauffer les eaux entrantes venant du réseau (ou l’air entrant).

==='''Production d'énergie électrique'''===

==== Panneau solaire souple / Membrane photovoltaïque ====
[[Fichier:membrane.png|vignette|centré|Membrane photovoltaïque]]

Une membrane d'étanchéité synthétique pour toitures terrasses sur laquelle sont intégrés en usine des modules photovoltaïques souples produisant de l'électricité avec des rendements supérieurs de 20% supérieur au rendement des cellules photovoltaïques classiques qui s'installent un peu partout en Europe. Elle est simple à mettre en œuvre et s'adapte à toutes les formes de toiture.

* Installation : En France l’orientation est au sud et il faut garder un angle optimal situé entre 30 et 45 degrés.

==== L’arbre à vent ====
[[Fichier:Courbe.png|vignette|centré| Courbe pour une hélice de diamètre D = 1m ]]

A base de la courbe ci-dessus et vu qu’il est quasiment impossible d’avoir du vent à vitesse supérieur à 4.5 m/s à l’intérieur d’une forêt surtout s’elle est dense en arbres, nous proposons une nouvelle solution « made in France » qui vient de se déployer petit à petit en France : <big>'''Arbre à vent!'''</big>

[[Fichier:arbre à vent.png|vignette|centré| L’arbre à vent ]]

Cet arbre est composé d’un tronc soutenant des dizaines de feuilles appelées « Aeroleafs », petites turbines capables de produire de l’électricité en silence, avec des vents de moins de 2 m/s (environ 7km/h). Les Aeroleafs tournent sur leur axe et l’électricité produite grâce au petit générateur situé à leur base est envoyée vers un onduleur. Ce dernier redistribue ensuite cette électricité pour qu’elle soit consommée.

==== Amener la lumière au fin fond de la forêt : Plantalámpara ====

Des scientifiques ont imaginé un système autonome et durable capable de capter l’énergie de la photosynthèse d’une plante pour ainsi créer de l’électricité. Un modèle nommé "Plantalámpara" permet désormais d’apporter la lumière aux populations vivantes dans la forêt.

[[Fichier:photosynthèse.png|vignette|centré| Plantalámpara ]]

Le projet Plantalámpara (traduite par lampe à énergie végétale) repose sur une idée simple, celle de placer des électrodes dans la terre et ainsi récupérer l’énergie libérer par la plante pour créer un flux de courant et recharger une batterie.

=== '''La récupération d'énergie à partir des mouvements des arbres''' ===
La récupération d'énergie (souvent connu sous le terme "Energy Harvesting") à partir des mouvements des arbres consiste à récupérer de l'énergie à partir des mouvements des branches et des feuilles. Pour ce faire, des générateurs piézoélectriques sont installés sur les branches. Lorsque l'air exerce une pression sur ces capteurs, ils produisent une tension.

==== Mécanisme ====
En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique.
On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres.
La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm.

==== Le système de conversion d’énergie====
La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie.
Ci-dessous un tableau présentant le taux de conversion que l'on peut avoir selon le type de matériau utilisé
{| class="wikitable"
|-
! Matériau !! Taux de conversion maximal
|-
| Polyfluorures de vinylidène (PVFD) || 1-5%
|-
| Céramiques de PZT || 35-50%
|-
| Monocristaux || 70-90%
|}

La conversion peut se faire aussi de manière indirecte en convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique en suivant plusieurs cycles de compression-décompression successifs. On pourrait aussi fixer l'élément piézoélectrique sur un système vibratoire.

==== Paramètres à considérer ====
D'après des simulations effectuées par des étudiants de l'université de Lahore, Pakistan et celle de Bangkok, Thaïlande (FUZZY LOGIC BASED ENERGY HARVESTING WITH THE MOVEMENT OF PLANTS BRANCHES AND LEAVES, Basit Ali1, Muhammad Waseem Ashraf, Shahzadi Tayyaba, Muhammad Zahid Qureshi1, Ghulam Sarwar, Muhammad Faisal Wasim1 and Nitin Afzulpurkar, GC University, Lahore, Pakistan; The University of Lahore, Pakistan; Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.), les deux paramètres à considérer pour la génération de l'énergie électrique à partir des mouvements des branches causés par le vent sont la vitesse du vent et l'angle à laquelle le vent attaque le capteur.

==== Réalisations ====
Afin de vérifier le fonctionnement d'un tel système piézoélectrique basé sur le mouvement des feuilles et des branches, nous en avons fait l’expérimentation. Nous avons ainsi voulu quantifier l'énergie que l'on pourrait avoir avec un capteur piézoélectrique dont les caractéristiques sont ci-dessous.
* Compétence mécano-électrique élevée en mode planaire, en épaisseur et en hydrostatique
* Faible impédance mécanique et acoustique
* Haute résistance à l'humidité
* Pliant, flexible, résistant et léger
* Tension auto-générée, sans contact
Il s'agit du composant FS-2513P de Farnell. C'est un capteur réalisé avec du film polymère piézoélectrique.

[[Fichier:Film_piezo_FS-2513P.jpg|vignette|centré|FS-2513P]]

Nous avons réussi à faire des simulations dont les résultats sont présentés ci-dessous, pour un seul film piézoélectrique. Le mouvement du vent a été simulé en secouant le film. Notre but étant que la lumière externe des habitations soit assurée par ce système de récupération d'énergie, nous avons essayer, dans notre expérimentation, d'allumer une LED.
{| class="wikitable"
|-
! Tension maximale !! Tension minimale !! Etat du LED
|-
| 2V || 0V || Toujours OFF
|}

Le circuit utilisé est résumé ci-dessous:
[[Fichier:circuit.png|vignette|centré|Circuit de test]]

Malgré le stockage d'énergie effectué, le courant produit n'est pas assez fort pour allumer la LED.
Comme nous n'avons pas pu faire notre simulation à grande échelle, nous pensons qu'une combinaison de plusieurs capteurs pourrait contribuer à un meilleur résultat.
Nous pouvons aussi dire qu'avec un capteur plus performant, nous pourrions arriver au résultat prédéfini.

=== '''La production de l'électricité à partir des arbres''' ===
Un arbre peut produire de l'électricité... de faible intensité, certes, mais suffisamment pour alimenter un appareil de très basse consommation (Exemple : des capteurs de température pour émettre un signal d'alerte en cas d'incendie)

Trois chercheurs ont publié dans la revue scientifique "PlosOne" les résultats d'expériences effectuées sur le Ficus benjamina, le figuier pleureur, une plante d'appartement bien connue. Une électrode est plantée dans la tige de manière à pénétrer dans le xylème, cet ensemble de fibres dont les canaux font monter vers les feuilles la sève brute aspirée depuis le sol. L'autre est enfichée dans le sol ou plongée dans diverses solutions.
Les chercheurs observent entre les deux une différence de potentiel (ou tension électrique) de 50 à 200 millivolts. En poussant plus loin l'investigation, ces biologistes ont prouvé que cette tension n'était pas due à des réactions d'oxydoréduction, comme on le pensait. On les met facilement en évidence dans cette expérience classique des cours de sciences au collège, consistant à planter dans un fruit (orange, citron...) ou une pomme de terre deux objets composés de métaux différents. Faisant office d'électrodes, ils produisent une petite tension, grâce à laquelle on peut obtenir un courant de faible intensité. C'est l'acidité de la phase liquide à l'intérieur du végétal qui entretient le phénomène. Des électrons sont arrachés à l'une des électrodes (l'anode), ce qui correspond à une oxydation, tandis que ces particules s'accumulent vers l'autre électrode (la cathode), y entraînant une réaction que les chimistes appellent une réduction.

Ci-dessous le schéma général des expériences réalisées sur le Ficus benjamina.
La plante est placée dans un pot et enfermée dans une cage de Faraday (pour éviter les champs électromagnétiques éventuels qui fausseraient les mesures d'aussi faibles tensions). Une électrode est plantée jusque dans le xylème, l'autre placée dans une boîte de Pétri emplie d'une solution à pH variable. Ce liquide est électriquement en contact avec le sol par un pont en gel d'agar-agar contenant du chlorure de potassium (KCl).

B: la tension mesurée ne dépend pas de la hauteur à laquelle est plantée l'électrode (bark, écorce; phloem, phloème; xylem, xylème) mais elle disparaît lorsqu'un lame de rasoir coupe le xylème au-dessus ou au-dessous de l'électrode.

C : le potentiel mesuré varie avec le potentiel zêta (électrostatique) entre le centre du vaisseau capillaire et ses parois, avec la variation de pression (delta-P) et avec la vitesse de la sève (Vsapstream).

[[Fichier: production_d'énergie.jpg]]

=== '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' ===

Chez les plantes, les cellules sont en communications constante entre elles. Les cellules végétales communiquent pour coordonner leurs activités en réponse aux conditions changeantes de la lumière, l'obscurité et de la température qui guident le cycle de croissance, la floraison et la fructification de la plante. Les cellules végétales communiquent également pour coordonner ce qui se passe dans leur racines, tiges et feuilles.

Ici, on va s'intéresser à l'exploitation de cette communication végétale, en cherchant une méthode pour transformer cette dernière en signaux électriques qui serviront à éclairer l'habitat.

=== ''' Récupération d’eau, filtrage, et stockage ''' ===
Notre habitat est une maison qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, en passant par plusieurs étapes, capter l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation. pour par exemple:
*Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge...
*Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
*Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet. ( a voir )

Le principe proposé par cette maison intelligente est simple : les jours de pluie, le toit de la maison recueille l’eau.
Cette pluie est ensuite purifiée grâce à un processus biologique basé sur la distillation solaire. A noter que ce procédé nommé Bio-concrete bannit tout produit chimique. Il permet également de réguler le pH de l’eau, ceci dans un but : la rendre potable.
Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement de chaque étape. Le schéma ci-dessous permet de visualiser de manière générale, la façon dont on envisage récupérer, stocker et utiliser l'eau de pluie :
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau.jpg]]
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau|centré]]

#L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
#Elle glisse vers les gouttières.
#Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
#Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
#Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
#Ensuite elle est stockée dans la cuve.
#Distribution :
*Soit par robinets (cuve hors sol).
*Soit par pompage (cuve enterrée) : l'eau est distribuée dans la maison via un réseau indépendant du réseau d'eau de ville.
==== Récupération d’eau ====
Le récupérateur d’eau de pluie permet de stocker les eaux pluviales. La capacité d’un récupérateur peut aller de 200 à 10000 litres selon les modèles. La pluie qui tombe sur le toit de la maison est canalisée par les gouttières, qui sont directement reliées à la cuve grâce à un collecteur d’eau. l’utilisation de gouttière en PVC, en zinc ou en faïence. Les toits en ardoise ou en tuiles permettent de récupérer une eau plus pure que les revêtements en aluminium, en goudron, et en matériaux synthétiques. il faut aussi placer une grille de protection sur nos gouttières afin d’éviter l’introduction de feuilles ou d’insectes dans les descentes reliées au récupérateur. Enfin, on a pensé à nettoyer les gouttières deux fois par an.
*Quantité récupérée et besoin en eau de pluie
Selon la région, nous pouvons récupérer en moyenne 600 litres d’eau de pluie par m² de toiture chaque année. Même en été, nous pouvons récupérer jusqu’à 40 litres d’eau par m² de toiture.
la méthode dont on a procédé pour calculer le volume d’eau que vous pouvons récupérer. C'est de multiplier la surface au sol de notre habitat par la pluviosité (en mètre).On a Retranché 10% du résultat obtenu, qui symboliseront les pertes dues à l’évaporation.
On a estimé que notre habitat fait 2 m² et qu’il tombe environ 0.75m (moyenne nationale) dans la France chaque année, nous pourrons récupérer 1.35 m3 d’eau : 2 x 0.75 = 1.5 m3 - 10% =1.35 m3.
nos besoins peuvent être définis grâce au tableau suivant :

==== Récupération intelligente ====

Notre système est dit "intelligent", en effet celui ci va connecter sur des sites donnant la météo (www.openweathermap.org par exemple) grâce à des API. Il fera aussi des moyennes dans le temps mais avec des durées différentes :
• Moyenne sur les 3 derniers jours
• Moyenne sur les 2 dernières semaines

Si la météo prévoit du grand soleil pour les semaines qui arrivent, notre système va prévenir l'utilisateur de faire attention. En fonction des différentes moyennes calculés nous pourrons connaître le nombre de jours avant de ne plus avoir d'eau.

=== '''Le système de régulation de température''' ===
Notre habitat aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C. En vue de répondre a cette problématique, nous avons décidé d'utiliser un capteur 1-Wire DS18B20 pour mesurer une température au moyen d'une carte Arduino / Genuino. et selon un seuil défini, nous allons agir sur un système de chauffage.
===='''Descriptif des composants '''====
*Le capteur DS1B20 :
Ce composant est un capteur de température numérique intégrant tout le nécessaire requis pour faire la mesure : capteur analogique, convertisseur analogique / numérique, électronique de communication et alimentation.
Il communique via un bus 1-Wire et possède une résolution numérique de 12 bits avec une plage de mesure de -55°C à +125°C. La précision analogique du capteur est de 0,5°C entre -10°C et +85°C, ce qui rend ce capteur très intéressant pour une utilisation "normale".

[[Fichier:Capteur_DS18B20.jpg]]

Le capteur DS18B20 est un capteur 1-Wire, cela signifie qu'il communique avec une carte maître au moyen d'un bus 1-Wire. Plusieurs capteurs peuvent être reliés sur un même bus 1-Wire. De plus, chaque capteur dispose d'une adresse unique gravée lors de la fabrication, il n'y a donc pas de risque de conflit.
Un bus 1-Wire est composé classiquement des trois fils : un fil de masse, un fil d'alimentation (5 volts) et un fil de données. Un seul composant externe est nécessaire pour faire fonctionner un bus 1-Wire : une simple résistance de 4.7K ohms en résistance de tirage à l'alimentation sur la broche de données.

[[Fichier:Schema_ds18b20.jpg|Câblage du capteur DS18B20]] [[Fichier:Pinout_ds18b20.jpg|Illustration pinout]]

PS: Il existe aussi un mode "parasite" ne nécessitant que deux fils (masse et données),Mais ce mode n'est pas le plus adapté pour faire de la mesure.
===='''Le montage'''====

[[Fichier:montage_ds18b20_bb.jpg|Montage de branchement DS18B20]]
===='''la vidéo de démonstration'''====
https://www.youtube.com/watch?v=eapokK3ZSMQ

=='''Bilan énergétique'''==
=== Etude de cas ===

Vivre dans une maison passive, c’est bien. Dire que ça ne consomme pas beaucoup, c’est bien. Mais le prouver au quotidien c’est mieux !
Les statistiques présentées ci-dessous sont envoyées par un couple, qu’on a contacté, qui habite dans une maison passive en Normandie

*'''L’éclairage''' :
Ne représente quasiment rien dans la consommation. On se rend compte ici que les lampes basse consommations ne servent à rien, elles ont permis de diviser par trois le poste de consommation le moins important !

*'''La ventilation''' :
Le renouvellement de l’air est important dans une maison passive car elle n’a pas de fuite, la ventilation doit donc tourner en permanence. Le moins qu’on puisse dire, c’est que cela ne représente pas grand-chose.

*'''Le puits canadien''' :
Il sert de préchauffage de l’air entrant dans la maison en hivers et de « climatiseur » en été, il tourne aussi toute l’année et sa consommation ne varie pas trop.

*'''La pompe à chaleur''' :
Son utilité est double, elle sert à la fois à nous chauffer et à chauffer notre eau chaude quand le soleil ne suffit pas. Sa consommation est donc forte en hiver et très faible en été.

*'''Le chauffe-eau solaire''' :
Il suit la courbe inverse de la pompe à chaleur, il fonctionne surtout aux beaux jours. Mais l’avantage c’est qu’il ne consomme quasiment rien (juste une pompe de 60 W pour chauffer 300 L d’eau).

*'''Le chauffage avec régulateur de température''' :
Le chauffage ne sera utilisé que par temps vraiment froid. Le système de régulation de température, de concert avec l'isolation permettra de limiter son utilisation.

*'''Les autres consommations''' :
Il s’agit pour nous essentiellement de la machine à laver, le lave-vaisselle, la cuisine et les ordinateurs. Nous ne consommons pas de télé.

*'''Sur la globalité''' :
La consommation monte à 44 kWh/an/m² en janvier tout compris, si on enlève la partie « autres consommations », on arrive à 30 kWh/an/m². Soit… entre 6 et 10 fois moins que le logement moyen français.

Donc pour notre cas si on considère que notre habitat fait 20 m² on aura don une consommation moyenne de '''1000 kWh/an''' maximum.

On remarque bien que ces deux solutions sont assez suffisantes, de point de vue production énergétique, pour alimenter notre habitat avec de l’énergie électrique ainsi que pour le chauffage.

=== Chiffrage de puissance produite par les solutions envisagées ===

*'''Caractéristiques techniques de la membrane photovoltaïque posée sur le bâtiment:'''

{| class="wikitable"
|-
| Taux d’exploitation de la toiture || 16%
|-
| Production d’énergie annuelle || 2166 KWh/an
|-
| Gain estimé par an (0,57€/KWh) || 1235 €/an
|}

*'''L'arbre à vent : '''
Il permet aussi d’engranger 3 KW/j, ce qui garantit les besoins électriques d’un foyer de 4 personnes hors chauffage.

*'''Plantalámpara:'''
Un ensoleillement journalier permet de générer de la lumière pendant environ deux heures.

=='''Prototype'''==

==='''Matériels utilisés'''===

==== 1-ère version : Maquette cible ====
* Raspberry Pi
* Atmega 328P avec bootloader / Arduino Uno
* Arduino Uno
* Non-invasive AC Current Sensor : YHDC SCT-013-000 CT 100A max
* 2 modules NRF24L01
* Capteur de niveau de l’eau
* Autres composants:
• Résistances
• condensateurs
• Resonator 16mhz

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Raspberry.png|200px|thumb|left|Raspberry Pi]]
[[Fichier:Atmega.png|200px|thumb|right|Atmega 328P avec bootloader]]
[[Fichier:Uno.png|200px|thumb|centre|Arduino Uno]]
[[Fichier:Current Sensor.png|200px|thumb|left|SYHDC SCT-013-000 CT 100A max]]
[[Fichier:Module rf.png|200px|thumb|right|modules NRF24L01]]
[[Fichier:Niveau eau.png|200px|thumb|centre|Capteur de niveau de l’eau]]
 
 
 

==== Montage ====
* Partie Raspberry:

[[Fichier:Partie Raspberry.png|vignette|centré|]]

* Partie Arduino/Atmega

[[Fichier:Partie Arduino.png|vignette|centré|]]

* Le schéma suivant explique le principe de fonctionnement de notre solution :

[[Fichier:Schéma.png|vignette|centré|principe de fonctionnement]]

==== 2-ème version : Prototype réalisé ====
* Arduino Yun
* Base shield V2
* Grove / yhdc ta12-200
* US - 020 Ultrasonic Range Finder

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Arduino Yun.png|200px|thumb|left|Arduino Yun]]
[[Fichier:Base shield.png|200px|thumb|right|Base shield V2]]
[[Fichier:Grove.png|200px|thumb|centre|Grove / yhdc ta12-200]]
[[Fichier:US-020 Ultrasonic Range Finder.png|200px|thumb|centre|US - 020 Ultrasonic Range Finder]]
 
 
 

===== Maquette =====

[[Fichier:Face1.jpg|200px|thumb|left|]]
[[Fichier:Face2.jpg|200px|thumb|right|]]
[[Fichier:Face3.jpg|230px|thumb|centre|]]
 
 
 

==='''Code Arduino'''===
<pre>

const int USTrig = A2; // T pour tgri
const int USEcho = A3; // E pour echo
#include <Bridge.h>
#include <Console.h>
#include <Process.h>
#include "EmonLib.h" // Include Emon Library
EnergyMonitor emon1; // Create an instance
#define ARRAY_SIZE 5

void setup()
{
pinMode(USTrig, OUTPUT);
pinMode(USEcho, INPUT);
// Serial.begin(9600);
Bridge.begin();
Console.begin();
emon1.voltage(2, 234.26, 1.7); // Voltage: input pin, calibration, phase_shift
emon1.current(1, 111.1); // Current: input pin, calibration.

digitalWrite(USTrig, LOW);

Serial.begin(9600);

}

#define VITESSE 340 //vitesse du son 340 m/s

// setup()
void postToThingSpeak(String key, float value[]) {
Process p;
String cmd = "curl --data \"key="+key;
for (int i=0;i<ARRAY_SIZE;i++) {
cmd = cmd + "&field"+ (i+1) + "=" + value[i];
}
cmd = cmd + "\" http://api.thingspeak.com/update";
p.runShellCommand(cmd);
Console.println(cmd);
p.close();
}

void loop()
{

emon1.calcVI(20,2000); // Calculate all. No.of half wavelengths (crossings), time-out

float vol[ARRAY_SIZE];
float realPower = emon1.realPower; //extract Real Power into variable
float powerFActor = emon1.powerFactor; //extract Power Factor into Variable
float supplyVoltage = emon1.Vrms; //extract Vrms into Variable
float Irms = emon1.Irms; //extract Irms into Variable

vol[0] = (float)realPower;
vol[1] = (float)powerFActor;
vol[2] = (float)supplyVoltage;
vol[3] = (float)Irms;

Serial.println(" ******************************");
Serial.println(" Projet: Habitat dans une foret");
Serial.println(" ******************************");
Serial.print("Puissance reelle = ");
Serial.println(realPower);
Serial.print("Facteur de puissance = ");
Serial.println(powerFActor);
Serial.print("Tension d'alimentation = ");
Serial.println(supplyVoltage);
Serial.print("Valeur efficace du courant = ");
Serial.println(Irms);

postToThingSpeak("LO67SWQ4RDUJ5MOO",vol);
// 1. Un état haut de 10 microsecondes est mis sur la broche "Trig"
digitalWrite(USTrig, HIGH);
delayMicroseconds(5); //on attend 10 µs
// 2. On remet à l’état bas la broche Trig
digitalWrite(USTrig, LOW);

// 3. On lit la durée d’état haut sur la broche "Echo"
unsigned long duree = pulseIn(USEcho, HIGH);

if(duree > 3000000)
{
// si la durée est supérieure à 30ms, l'onde est perdue
Serial.println("Onde perdue, mesure échouée !");
}
else
{
// 4. On divise cette durée par deux pour n'avoir qu'un trajet
duree = duree/2;

// 5. On calcule la distance avec la formule d=v*t
float temps = duree/1000000.0; //on met en secondes
float distance = temps*VITESSE; //on multiplie par la vitesse, d=t*v

// 6. On affiche la distance
Serial.print("Niveau de l'eau = ");
Serial.println(distance); //affiche la distance mesurée (en mètres)
Serial.println("//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////");
}

// petite pause
delay(1000);
}

</pre>
==='''Code Arduino pour la partie régulation de température'''===
/* Dépendance pour le bus 1-Wire */
#include <OneWire.h>

/* Broche du bus 1-Wire */
//int LED = A0 ;
int relais = A1;
const byte BROCHE_ONEWIRE = 7;

/* Code de retour de la fonction getTemperature() */
enum DS18B20_RCODES {
READ_OK, // Lecture ok
NO_SENSOR_FOUND, // Pas de capteur
INVALID_ADDRESS, // Adresse reçue invalide
INVALID_SENSOR // Capteur invalide (pas un DS18B20)
};

/* Création de l'objet OneWire pour manipuler le bus 1-Wire */
OneWire ds(BROCHE_ONEWIRE);

/**
* Fonction de lecture de la température via un capteur DS18B20.
*/
byte getTemperature(float *temperature, byte reset_search) {
byte data[9], addr[8];
// data[] : Données lues depuis le scratchpad
// addr[] : Adresse du module 1-Wire détecté

/* Reset le bus 1-Wire ci nécessaire (requis pour la lecture du premier capteur) */
if (reset_search) {
ds.reset_search();
}

/* Recherche le prochain capteur 1-Wire disponible */
if (!ds.search(addr)) {
// Pas de capteur
return NO_SENSOR_FOUND;
}

/* Vérifie que l'adresse a été correctement reçue */
if (OneWire::crc8(addr, 7) != addr[7]) {
// Adresse invalide
return INVALID_ADDRESS;
}

/* Vérifie qu'il s'agit bien d'un DS18B20 */
if (addr[0] != 0x28) {
// Mauvais type de capteur
return INVALID_SENSOR;
}

/* Reset le bus 1-Wire et sélectionne le capteur */
ds.reset();
ds.select(addr);

/* Lance une prise de mesure de température et attend la fin de la mesure */
ds.write(0x44, 1);
delay(800);

/* Reset le bus 1-Wire, sélectionne le capteur et envoie une demande de lecture du scratchpad */
ds.reset();
ds.select(addr);
ds.write(0xBE);

/* Lecture du scratchpad */
for (byte i = 0; i < 9; i++) {
data[i] = ds.read();
}

/* Calcul de la température en degré Celsius */
*temperature = ((data[1] << 8) | data[0]) * 0.0625;

// Pas d'erreur
return READ_OK;
}

/** Fonction setup() **/
void setup() {

/* Initialisation du port série */
Serial.begin(115200);
// pinMode(LED, OUTPUT);
pinMode(relais, OUTPUT);
}

/** Fonction loop() **/
void loop() {
float temperature;

/* Lit la température ambiante à ~1Hz */
if (getTemperature(&temperature, true) != READ_OK) {
Serial.println(F("Erreur de lecture du capteur"));
return;
}

/* Affiche la température */
Serial.print(F("Temperature : "));
Serial.print(temperature, 2);
Serial.write(176); // Caractère degré
Serial.write('C');
Serial.println();
if ( temperature < 19.0) /* notre seuil de temperature */
{// analogWrite(LED, 255);
analogWrite(relais, 255);
delay(3000);}
else

{// analogWrite(LED, 0);
analogWrite(relais, 0);
delay(7000);}

}

==='''Interface de Visualisation'''===

Le module « Captation & Data visualisation » se propose d'allier techniques de captation analogique et numérique et dispositifs de datavisualisation.

La solution qu’on a proposé – en relation avec le but du cours– est de visualiser en temps réel la consommation de l’énergie électrique et la quantité de l’eau dont il possède ce qui va permettre à l’habitant de bien gérer sa consommation journalière.

Il faut donc installer les capteurs à la sortie du compteur ou à la sortie du groupe batteries pour notre cas et dans la cuve de l’eau en bas de l’habitat.

En fait, on a utilisé la solution « thingspeak » qui permet de visualiser en temps réel des données acquises des objets connectés en général.

[[Fichier:Thingspeak.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

Les photos ci-dessous présentent l’affichage –à titre indicatif- des valeurs de consommations électriques.

[[Fichier:Thingspeak2.png|500px|thumb|centre|]]
[[Fichier:Thingspeak3.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]
[[Fichier:Thingspeak4.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

[[Catégorie:TELECOM]]
[[Catégorie:ESADSE]]

Habitat auto-suffisant sur un arbre

2017-02-05T13:00:41Z

Sana Bousairi : /* Code Arduino */

=='''Le projet'''==
=== Descriptif du projet ===

* Le principe du projet
Produire un écosystème auto-suffisant à l'échelle d'un arbre, pouvant s'étendre à une forêt.

* Guide d'utilisation
Imaginez vous au milieu de la forêt, avec pour seule outil d'habitation votre sac à dos. En défaisant ce sac, vous vous apercevez qu'il forme en fait une toile faite d'un matériau composite aussi imperméable qu'isolant. Il ne vous reste plus qu'à trouver un bel arbre vif pour y tendre celle-ci en prenant soin d'accrocher aux branches les anneaux extensibles qui se trouvent aux extrémités de cette toile. Une fois tendue, elle fait office de niche, qui vous permettra d'abord de vous isoler du froid. Dans votre sac à dos se trouve aussi un disque qu'il faudra suspendre à cet arbre de manière à ce qu'il soit centré par rapport au centre de votre niche. En cas d'intempéries, ce disque déploie des arceaux qui viennent s'accrocher directement au bord de la niche, créant ainsi un habitat parfaitement isolé. La structure supérieure permet également de pouvoir récupérer l'eau de pluie qui, en ruisselant sur les parois va passer dans les rainures du tissu de la structure inférieure avant d'être dirigée vers l'extérieur.

* Implantation et mise en situation réelle
En partant du principe que ce kit peut aussi bien faire office d'habitat pérenne qu’éphémère, nous envisageons donc une implantation de cet habitat modulable, sans durée de temps définie, à l'échelle d'un petit lotissement d'environ 25 résidents.

* Dans quel but ?
Permettre de créer une civilisation hybride et désengorger les villes, pour une meilleure utilisation des ressources naturelles. Ce pourrait être une solution d'avenir, qui dans un premier temps serait testée.

* Les limites du projet
Implantation limité à un type de relief pour le moment. Mais pourquoi ne pas envisager ce "kit" comme un moyen possible de survivre en milieu hostile ?

=== Vivre en autonomie, produire son électricité, son chauffage et gérer l’eau : une réalité ===
L’autonomie a toujours été relative à nos besoins. Cependant, ces dernières années, le développement de certaines technologies, l’accès à l’information ultra rapide et les volontés de mettre en place des modes de fonctionnements écologiques, tous ces facteurs ont permis la démocratisation des moyens pour vivre en autonomie.
En dehors des villes, des villages, nous avons la possibilité de nous "désabonner" de certains services par un équipement en matériels alliant les nouvelles technologies : panneaux solaires, batteries, téléphonies mobile... et des moyens plus traditionnels comme le chauffage au bois et les toilettes sèches.

=== Partie technique du projet ===

Les études et réalisations techniques à faire sur le projet :

*Régulation de température

L'habitat/serre aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C.
Ce qui requiert un système de régulation de température : avec des capteurs, un système de traitement et un régulateur (chauffage ou refroidissement).

*Approvisionnement en énergie

On effectuera des recherches sur l’exploitation des mouvements oscillatoires des feuilles/branches des arbres pour générer de l’énergie.
On peut aussi utiliser des moteurs à air comprimé pour exploiter le mouvement du vent.

*Data visualisation : lumière
**Exploitation des études menées sur la communication des arbres entre eux (chimiques, acidité, communication à travers la racine) et essayer de les exploiter (collecte des signaux et transformation en signaux lumineux)
** Production de l’électricité à partir des arbres

*récupération d’eau, Stockage, et filtrage
Un habitat qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, c'est une maison intelligente qui capte l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation.

*les étapes d'exploitation:
**Récupération de l'eau
**Filtrage
**stockage

=='''État de l'art'''==
=== Energy Harvesting / Récupération d'énergie ===

La récupération d'énergie (Energy Harvesting en anglais) est un domaine en plein essor. En effet, si les systèmes de récupération d'énergie existent depuis très longtemps, comme les dynamos pour s'éclairer à vélo ou les allumes gaz mécaniques, de nouveaux systèmes ingénieux sont aujourd'hui mis au point pour récupérer l'énergie depuis de multiples sources.
La récupération d'énergie au sens "Energy Harvesting" consiste à exploiter les sources d'énergie faibles et diffuses présentes dans notre environnement. Les énergies renouvelables comme le solaire, le photovoltaïque et l'éolien sont à contrario des sources très importantes de récupération d'énergie, mais à plus grande échelle.
Le terme "Energy Harvesting" peut également être traduit en "récolte d'énergie" ou "moissonnage d'énergie". En fait, cela s'apparente aussi dans certains cas à un recyclage de l'énergie utilisée...
Pour faire du Energy Harvesting, différentes techniques peuvent être employées :exploiter les mouvements d'un corps, la chaleur, les vibrations ou encore les ondes électromagnétiques. De nouvelles découvertes scientifiques permettent aujourd'hui d'exploiter plus facilement ces sources d'énergies.
Les avancées dans le domaine des nanotechnologies permettent notamment de créer des systèmes miniatures et très sensibles pour récupérer de faibles sources d'énergies mais suffisantes pour faire fonctionner de petits capteurs sans-fils.
Voici quelques unes des techniques de récupération d'énergie qui vont se développer :
* '''La piézoélectricité''' : récupération de l'énergie générée lorsqu'une pression est exercée sur un matériau piézoélectrique. Les vibrations peuvent également être transformées ainsi en électricité.
* '''La thermoélectricité''' : récupération de l'énergie résultant de la différence de température entre deux éléments. Tout appareil émettant de la chaleur peut être source d'énergie.
* '''Le photovoltaïque''' : récupération de l'énergie solaire mais aussi recyclage de la lumière artificielle.
* '''L'énergie cinétique''' : énergie issue des mouvements d'un corps.
* '''L'électromagnétisme''' : collecte de l'énergie véhiculée par les ondes électromagnétiques.
La récupération d'énergie par capteurs n'est pas réservée aux fanatiques d'écologie, c'est un vrai marché qui devrait peser près de 4 milliards de dollars en 2020.

=== Récupération de l'eau ===

La récupération d'eau est un point très important pour la maison car c'est un élément vital. Le système auquel nous avons pensé n'est pas très original mais a le mérite d'être simple et efficace. Il s'agit d'une cuve enterrée afin d'éviter le gel de l'eau, équipé d'une pompe à bras (voir photo) pour récupérer l'eau. La cuve sera équipée d'un capteur permettant de connaître le niveau d'eau et ainsi leur autonomie restante.
[[Fichier:Pompe.png|vignette|centré|Pompe à bras]]

=='''Solutions'''==
==='''Problème: "Chauffage / perte de chaleur" -Vs- Solution : "Maison passive"'''===
[[Fichier:Maison passive.png|vignette|centré|Schéma d'une maison passive]]

Imaginez un habitat parfaitement isolé, comme s’il avait été recouvert d’un manteau qui le protège autant l’hiver que l’été. Il fait bon à l’intérieur, puisque vous l’occupez et y rejetez de la chaleur. Si, en plus, le temps est ensoleillé, c’est encore mieux, et vous n’avez plus besoin de chauffer. Mais il faut éviter que le soleil n’y entre l’été, pour éviter les surchauffes.
Le concept du bâtiment passif est que la chaleur dégagée à l’intérieur de la construction (êtres vivants, appareils électriques) et celle apportée par l’extérieur (ensoleillement) suffisent à répondre aux besoins de chauffage. Un bâtiment occupé qui ne perd pas la chaleur interne n’a pas besoin de chauffage pour rester agréable à vivre. Dans un bâtiment traditionnel, le chauffage ne sert qu’à compenser les pertes de chaleur.

''' COMMENT GARDER LA CHALEUR ? '''

*'''Isolation''':
Il est assez évident que pour garder la chaleur dans une construction (ou la laisser dehors lorsqu’il fait chaud), il faut bien isoler les parois. Car les principales pertes se font lors du passage de la chaleur à travers ces parois : tout d’abord le toit (l’air chaud monte), puis les murs et enfin le sol. Les portes et fenêtres sont considérées comme des parois particulières (transparentes et/ou ouvrantes).

En plus d’une isolation performante des parois, une attention particulière doit être portée à la suppression du passage de la chaleur par des points particuliers de la structure, appelés « ponts thermiques » car ce sont des passages (ponts) qui favorisent les pertes thermiques. Dans la pratique, l’isolation par l’extérieur doit être privilégiée, car elle supprime ces points de passage.

Les portes et fenêtres, moins isolantes que les parois opaques fixes, doivent aussi atteindre un niveau d’isolation supérieure. Le recours au '''triple vitrage''' est conseillé, voire nécessaire pour atteindre une performance suffisante d’isolation dans un bâtiment passif.

*'''Récupération de la chaleur sortante''':
L’idée est donc simple : on récupère la chaleur de l’air sortant (pas l’air lui-même, juste sa chaleur) pour réchauffer l’air entrant. En période froide, plus question de faire rentrer de l’air gelé !
Il est désormais possible, pour faire encore plus d’économies, de récupérer la chaleur des eaux « grises » (lave-vaisselle, lave-linge, douche, lavabos) sortantes pour préchauffer les eaux entrantes venant du réseau (ou l’air entrant).

==='''Production d'énergie électrique'''===

==== Panneau solaire souple / Membrane photovoltaïque ====
[[Fichier:membrane.png|vignette|centré|Membrane photovoltaïque]]

Une membrane d'étanchéité synthétique pour toitures terrasses sur laquelle sont intégrés en usine des modules photovoltaïques souples produisant de l'électricité avec des rendements supérieurs de 20% supérieur au rendement des cellules photovoltaïques classiques qui s'installent un peu partout en Europe. Elle est simple à mettre en œuvre et s'adapte à toutes les formes de toiture.

* Installation : En France l’orientation est au sud et il faut garder un angle optimal situé entre 30 et 45 degrés.

==== L’arbre à vent ====
[[Fichier:Courbe.png|vignette|centré| Courbe pour une hélice de diamètre D = 1m ]]

A base de la courbe ci-dessus et vu qu’il est quasiment impossible d’avoir du vent à vitesse supérieur à 4.5 m/s à l’intérieur d’une forêt surtout s’elle est dense en arbres, nous proposons une nouvelle solution « made in France » qui vient de se déployer petit à petit en France : <big>'''Arbre à vent!'''</big>

[[Fichier:arbre à vent.png|vignette|centré| L’arbre à vent ]]

Cet arbre est composé d’un tronc soutenant des dizaines de feuilles appelées « Aeroleafs », petites turbines capables de produire de l’électricité en silence, avec des vents de moins de 2 m/s (environ 7km/h). Les Aeroleafs tournent sur leur axe et l’électricité produite grâce au petit générateur situé à leur base est envoyée vers un onduleur. Ce dernier redistribue ensuite cette électricité pour qu’elle soit consommée.

==== Amener la lumière au fin fond de la forêt : Plantalámpara ====

Des scientifiques ont imaginé un système autonome et durable capable de capter l’énergie de la photosynthèse d’une plante pour ainsi créer de l’électricité. Un modèle nommé "Plantalámpara" permet désormais d’apporter la lumière aux populations vivantes dans la forêt.

[[Fichier:photosynthèse.png|vignette|centré| Plantalámpara ]]

Le projet Plantalámpara (traduite par lampe à énergie végétale) repose sur une idée simple, celle de placer des électrodes dans la terre et ainsi récupérer l’énergie libérer par la plante pour créer un flux de courant et recharger une batterie.

=== '''La récupération d'énergie à partir des mouvements des arbres''' ===
La récupération d'énergie (souvent connu sous le terme "Energy Harvesting") à partir des mouvements des arbres consiste à récupérer de l'énergie à partir des mouvements des branches et des feuilles. Pour ce faire, des générateurs piézoélectriques sont installés sur les branches. Lorsque l'air exerce une pression sur ces capteurs, ils produisent une tension.

==== Mécanisme ====
En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique.
On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres.
La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm.

==== Le système de conversion d’énergie====
La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie.
Ci-dessous un tableau présentant le taux de conversion que l'on peut avoir selon le type de matériau utilisé
{| class="wikitable"
|-
! Matériau !! Taux de conversion maximal
|-
| Polyfluorures de vinylidène (PVFD) || 1-5%
|-
| Céramiques de PZT || 35-50%
|-
| Monocristaux || 70-90%
|}

La conversion peut se faire aussi de manière indirecte en convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique en suivant plusieurs cycles de compression-décompression successifs. On pourrait aussi fixer l'élément piézoélectrique sur un système vibratoire.

==== Paramètres à considérer ====
D'après des simulations effectuées par des étudiants de l'université de Lahore, Pakistan et celle de Bangkok, Thaïlande (FUZZY LOGIC BASED ENERGY HARVESTING WITH THE MOVEMENT OF PLANTS BRANCHES AND LEAVES, Basit Ali1, Muhammad Waseem Ashraf, Shahzadi Tayyaba, Muhammad Zahid Qureshi1, Ghulam Sarwar, Muhammad Faisal Wasim1 and Nitin Afzulpurkar, GC University, Lahore, Pakistan; The University of Lahore, Pakistan; Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.), les deux paramètres à considérer pour la génération de l'énergie électrique à partir des mouvements des branches causés par le vent sont la vitesse du vent et l'angle à laquelle le vent attaque le capteur.

==== Réalisations ====
Afin de vérifier le fonctionnement d'un tel système piézoélectrique basé sur le mouvement des feuilles et des branches, nous en avons fait l’expérimentation. Nous avons ainsi voulu quantifier l'énergie que l'on pourrait avoir avec un capteur piézoélectrique dont les caractéristiques sont ci-dessous.
* Compétence mécano-électrique élevée en mode planaire, en épaisseur et en hydrostatique
* Faible impédance mécanique et acoustique
* Haute résistance à l'humidité
* Pliant, flexible, résistant et léger
* Tension auto-générée, sans contact
Il s'agit du composant FS-2513P de Farnell. C'est un capteur réalisé avec du film polymère piézoélectrique.

[[Fichier:Film_piezo_FS-2513P.jpg|vignette|centré|FS-2513P]]

Nous avons réussi à faire des simulations dont les résultats sont présentés ci-dessous, pour un seul film piézoélectrique. Le mouvement du vent a été simulé en secouant le film. Notre but étant que la lumière externe des habitations soit assurée par ce système de récupération d'énergie, nous avons essayer, dans notre expérimentation, d'allumer une LED.
{| class="wikitable"
|-
! Tension maximale !! Tension minimale !! Etat du LED
|-
| 2V || 0V || Toujours OFF
|}

Le circuit utilisé est résumé ci-dessous:
[[Fichier:circuit.png|vignette|centré|Circuit de test]]

Malgré le stockage d'énergie effectué, le courant produit n'est pas assez fort pour allumer la LED.
Comme nous n'avons pas pu faire notre simulation à grande échelle, nous pensons qu'une combinaison de plusieurs capteurs pourrait contribuer à un meilleur résultat.
Nous pouvons aussi dire qu'avec un capteur plus performant, nous pourrions arriver au résultat prédéfini.

=== '''La production de l'électricité à partir des arbres''' ===
Un arbre peut produire de l'électricité... de faible intensité, certes, mais suffisamment pour alimenter un appareil de très basse consommation (Exemple : des capteurs de température pour émettre un signal d'alerte en cas d'incendie)

Trois chercheurs ont publié dans la revue scientifique "PlosOne" les résultats d'expériences effectuées sur le Ficus benjamina, le figuier pleureur, une plante d'appartement bien connue. Une électrode est plantée dans la tige de manière à pénétrer dans le xylème, cet ensemble de fibres dont les canaux font monter vers les feuilles la sève brute aspirée depuis le sol. L'autre est enfichée dans le sol ou plongée dans diverses solutions.
Les chercheurs observent entre les deux une différence de potentiel (ou tension électrique) de 50 à 200 millivolts. En poussant plus loin l'investigation, ces biologistes ont prouvé que cette tension n'était pas due à des réactions d'oxydoréduction, comme on le pensait. On les met facilement en évidence dans cette expérience classique des cours de sciences au collège, consistant à planter dans un fruit (orange, citron...) ou une pomme de terre deux objets composés de métaux différents. Faisant office d'électrodes, ils produisent une petite tension, grâce à laquelle on peut obtenir un courant de faible intensité. C'est l'acidité de la phase liquide à l'intérieur du végétal qui entretient le phénomène. Des électrons sont arrachés à l'une des électrodes (l'anode), ce qui correspond à une oxydation, tandis que ces particules s'accumulent vers l'autre électrode (la cathode), y entraînant une réaction que les chimistes appellent une réduction.

Ci-dessous le schéma général des expériences réalisées sur le Ficus benjamina.
La plante est placée dans un pot et enfermée dans une cage de Faraday (pour éviter les champs électromagnétiques éventuels qui fausseraient les mesures d'aussi faibles tensions). Une électrode est plantée jusque dans le xylème, l'autre placée dans une boîte de Pétri emplie d'une solution à pH variable. Ce liquide est électriquement en contact avec le sol par un pont en gel d'agar-agar contenant du chlorure de potassium (KCl).

B: la tension mesurée ne dépend pas de la hauteur à laquelle est plantée l'électrode (bark, écorce; phloem, phloème; xylem, xylème) mais elle disparaît lorsqu'un lame de rasoir coupe le xylème au-dessus ou au-dessous de l'électrode.

C : le potentiel mesuré varie avec le potentiel zêta (électrostatique) entre le centre du vaisseau capillaire et ses parois, avec la variation de pression (delta-P) et avec la vitesse de la sève (Vsapstream).

[[Fichier: production_d'énergie.jpg]]

=== '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' ===

Chez les plantes, les cellules sont en communications constante entre elles. Les cellules végétales communiquent pour coordonner leurs activités en réponse aux conditions changeantes de la lumière, l'obscurité et de la température qui guident le cycle de croissance, la floraison et la fructification de la plante. Les cellules végétales communiquent également pour coordonner ce qui se passe dans leur racines, tiges et feuilles.

Ici, on va s'intéresser à l'exploitation de cette communication végétale, en cherchant une méthode pour transformer cette dernière en signaux électriques qui serviront à éclairer l'habitat.

=== ''' Récupération d’eau, filtrage, et stockage ''' ===
Notre habitat est une maison qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, en passant par plusieurs étapes, capter l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation. pour par exemple:
*Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge...
*Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
*Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet. ( a voir )

Le principe proposé par cette maison intelligente est simple : les jours de pluie, le toit de la maison recueille l’eau.
Cette pluie est ensuite purifiée grâce à un processus biologique basé sur la distillation solaire. A noter que ce procédé nommé Bio-concrete bannit tout produit chimique. Il permet également de réguler le pH de l’eau, ceci dans un but : la rendre potable.
Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement de chaque étape. Le schéma ci-dessous permet de visualiser de manière générale, la façon dont on envisage récupérer, stocker et utiliser l'eau de pluie :
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau.jpg]]
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau|centré]]

#L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
#Elle glisse vers les gouttières.
#Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
#Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
#Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
#Ensuite elle est stockée dans la cuve.
#Distribution :
*Soit par robinets (cuve hors sol).
*Soit par pompage (cuve enterrée) : l'eau est distribuée dans la maison via un réseau indépendant du réseau d'eau de ville.
==== Récupération d’eau ====
Le récupérateur d’eau de pluie permet de stocker les eaux pluviales. La capacité d’un récupérateur peut aller de 200 à 10000 litres selon les modèles. La pluie qui tombe sur le toit de la maison est canalisée par les gouttières, qui sont directement reliées à la cuve grâce à un collecteur d’eau. l’utilisation de gouttière en PVC, en zinc ou en faïence. Les toits en ardoise ou en tuiles permettent de récupérer une eau plus pure que les revêtements en aluminium, en goudron, et en matériaux synthétiques. il faut aussi placer une grille de protection sur nos gouttières afin d’éviter l’introduction de feuilles ou d’insectes dans les descentes reliées au récupérateur. Enfin, on a pensé à nettoyer les gouttières deux fois par an.
*Quantité récupérée et besoin en eau de pluie
Selon la région, nous pouvons récupérer en moyenne 600 litres d’eau de pluie par m² de toiture chaque année. Même en été, nous pouvons récupérer jusqu’à 40 litres d’eau par m² de toiture.
la méthode dont on a procédé pour calculer le volume d’eau que vous pouvons récupérer. C'est de multiplier la surface au sol de notre habitat par la pluviosité (en mètre).On a Retranché 10% du résultat obtenu, qui symboliseront les pertes dues à l’évaporation.
On a estimé que notre habitat fait 2 m² et qu’il tombe environ 0.75m (moyenne nationale) dans la France chaque année, nous pourrons récupérer 1.35 m3 d’eau : 2 x 0.75 = 1.5 m3 - 10% =1.35 m3.
nos besoins peuvent être définis grâce au tableau suivant :

==== Récupération intelligente ====

Notre système est dit "intelligent", en effet celui ci va connecter sur des sites donnant la météo (www.openweathermap.org par exemple) grâce à des API. Il fera aussi des moyennes dans le temps mais avec des durées différentes :
• Moyenne sur les 3 derniers jours
• Moyenne sur les 2 dernières semaines

Si la météo prévoit du grand soleil pour les semaines qui arrivent, notre système va prévenir l'utilisateur de faire attention. En fonction des différentes moyennes calculés nous pourrons connaître le nombre de jours avant de ne plus avoir d'eau.

=== '''Le système de régulation de température''' ===
Notre habitat aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C. En vue de répondre a cette problématique, nous avons décidé d'utiliser un capteur 1-Wire DS18B20 pour mesurer une température au moyen d'une carte Arduino / Genuino. et selon un seuil défini, nous allons agir sur un système de chauffage.
===='''Descriptif des composants '''====
*Le capteur DS1B20 :
Ce composant est un capteur de température numérique intégrant tout le nécessaire requis pour faire la mesure : capteur analogique, convertisseur analogique / numérique, électronique de communication et alimentation.
Il communique via un bus 1-Wire et possède une résolution numérique de 12 bits avec une plage de mesure de -55°C à +125°C. La précision analogique du capteur est de 0,5°C entre -10°C et +85°C, ce qui rend ce capteur très intéressant pour une utilisation "normale".

[[Fichier:Capteur_DS18B20.jpg]]

Le capteur DS18B20 est un capteur 1-Wire, cela signifie qu'il communique avec une carte maître au moyen d'un bus 1-Wire. Plusieurs capteurs peuvent être reliés sur un même bus 1-Wire. De plus, chaque capteur dispose d'une adresse unique gravée lors de la fabrication, il n'y a donc pas de risque de conflit.
Un bus 1-Wire est composé classiquement des trois fils : un fil de masse, un fil d'alimentation (5 volts) et un fil de données. Un seul composant externe est nécessaire pour faire fonctionner un bus 1-Wire : une simple résistance de 4.7K ohms en résistance de tirage à l'alimentation sur la broche de données.

[[Fichier:Schema_ds18b20.jpg|Câblage du capteur DS18B20]] [[Fichier:Pinout_ds18b20.jpg|Illustration pinout]]

PS: Il existe aussi un mode "parasite" ne nécessitant que deux fils (masse et données),Mais ce mode n'est pas le plus adapté pour faire de la mesure.
===='''Le montage'''====

[[Fichier:montage_ds18b20_bb.jpg|Montage de branchement DS18B20]]

=='''Bilan énergétique'''==
=== Etude de cas ===

Vivre dans une maison passive, c’est bien. Dire que ça ne consomme pas beaucoup, c’est bien. Mais le prouver au quotidien c’est mieux !
Les statistiques présentées ci-dessous sont envoyées par un couple, qu’on a contacté, qui habite dans une maison passive en Normandie

*'''L’éclairage''' :
Ne représente quasiment rien dans la consommation. On se rend compte ici que les lampes basse consommations ne servent à rien, elles ont permis de diviser par trois le poste de consommation le moins important !

*'''La ventilation''' :
Le renouvellement de l’air est important dans une maison passive car elle n’a pas de fuite, la ventilation doit donc tourner en permanence. Le moins qu’on puisse dire, c’est que cela ne représente pas grand-chose.

*'''Le puits canadien''' :
Il sert de préchauffage de l’air entrant dans la maison en hivers et de « climatiseur » en été, il tourne aussi toute l’année et sa consommation ne varie pas trop.

*'''La pompe à chaleur''' :
Son utilité est double, elle sert à la fois à nous chauffer et à chauffer notre eau chaude quand le soleil ne suffit pas. Sa consommation est donc forte en hiver et très faible en été.

*'''Le chauffe-eau solaire''' :
Il suit la courbe inverse de la pompe à chaleur, il fonctionne surtout aux beaux jours. Mais l’avantage c’est qu’il ne consomme quasiment rien (juste une pompe de 60 W pour chauffer 300 L d’eau).

*'''Le chauffage avec régulateur de température''' :
Le chauffage ne sera utilisé que par temps vraiment froid. Le système de régulation de température, de concert avec l'isolation permettra de limiter son utilisation.

*'''Les autres consommations''' :
Il s’agit pour nous essentiellement de la machine à laver, le lave-vaisselle, la cuisine et les ordinateurs. Nous ne consommons pas de télé.

*'''Sur la globalité''' :
La consommation monte à 44 kWh/an/m² en janvier tout compris, si on enlève la partie « autres consommations », on arrive à 30 kWh/an/m². Soit… entre 6 et 10 fois moins que le logement moyen français.

Donc pour notre cas si on considère que notre habitat fait 20 m² on aura don une consommation moyenne de '''1000 kWh/an''' maximum.

On remarque bien que ces deux solutions sont assez suffisantes, de point de vue production énergétique, pour alimenter notre habitat avec de l’énergie électrique ainsi que pour le chauffage.

=== Chiffrage de puissance produite par les solutions envisagées ===

*'''Caractéristiques techniques de la membrane photovoltaïque posée sur le bâtiment:'''

{| class="wikitable"
|-
| Taux d’exploitation de la toiture || 16%
|-
| Production d’énergie annuelle || 2166 KWh/an
|-
| Gain estimé par an (0,57€/KWh) || 1235 €/an
|}

*'''L'arbre à vent : '''
Il permet aussi d’engranger 3 KW/j, ce qui garantit les besoins électriques d’un foyer de 4 personnes hors chauffage.

*'''Plantalámpara:'''
Un ensoleillement journalier permet de générer de la lumière pendant environ deux heures.

=='''Prototype'''==

==='''Matériels utilisés'''===

==== 1-ère version : Maquette cible ====
* Raspberry Pi
* Atmega 328P avec bootloader / Arduino Uno
* Arduino Uno
* Non-invasive AC Current Sensor : YHDC SCT-013-000 CT 100A max
* 2 modules NRF24L01
* Capteur de niveau de l’eau
* Autres composants:
• Résistances
• condensateurs
• Resonator 16mhz

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Raspberry.png|200px|thumb|left|Raspberry Pi]]
[[Fichier:Atmega.png|200px|thumb|right|Atmega 328P avec bootloader]]
[[Fichier:Uno.png|200px|thumb|centre|Arduino Uno]]
[[Fichier:Current Sensor.png|200px|thumb|left|SYHDC SCT-013-000 CT 100A max]]
[[Fichier:Module rf.png|200px|thumb|right|modules NRF24L01]]
[[Fichier:Niveau eau.png|200px|thumb|centre|Capteur de niveau de l’eau]]
 
 
 

==== Montage ====
* Partie Raspberry:

[[Fichier:Partie Raspberry.png|vignette|centré|]]

* Partie Arduino/Atmega

[[Fichier:Partie Arduino.png|vignette|centré|]]

* Le schéma suivant explique le principe de fonctionnement de notre solution :

[[Fichier:Schéma.png|vignette|centré|principe de fonctionnement]]

==== 2-ème version : Prototype réalisé ====
* Arduino Yun
* Base shield V2
* Grove / yhdc ta12-200
* US - 020 Ultrasonic Range Finder

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Arduino Yun.png|200px|thumb|left|Arduino Yun]]
[[Fichier:Base shield.png|200px|thumb|right|Base shield V2]]
[[Fichier:Grove.png|200px|thumb|centre|Grove / yhdc ta12-200]]
[[Fichier:US-020 Ultrasonic Range Finder.png|200px|thumb|centre|US - 020 Ultrasonic Range Finder]]
 
 
 

===== Maquette =====

[[Fichier:Face1.jpg|200px|thumb|left|]]
[[Fichier:Face2.jpg|200px|thumb|right|]]
[[Fichier:Face3.jpg|230px|thumb|centre|]]
 
 
 

==='''Code Arduino'''===
<pre>

const int USTrig = A2; // T pour tgri
const int USEcho = A3; // E pour echo
#include <Bridge.h>
#include <Console.h>
#include <Process.h>
#include "EmonLib.h" // Include Emon Library
EnergyMonitor emon1; // Create an instance
#define ARRAY_SIZE 5

void setup()
{
pinMode(USTrig, OUTPUT);
pinMode(USEcho, INPUT);
// Serial.begin(9600);
Bridge.begin();
Console.begin();
emon1.voltage(2, 234.26, 1.7); // Voltage: input pin, calibration, phase_shift
emon1.current(1, 111.1); // Current: input pin, calibration.

digitalWrite(USTrig, LOW);

Serial.begin(9600);

}

#define VITESSE 340 //vitesse du son 340 m/s

// setup()
void postToThingSpeak(String key, float value[]) {
Process p;
String cmd = "curl --data \"key="+key;
for (int i=0;i<ARRAY_SIZE;i++) {
cmd = cmd + "&field"+ (i+1) + "=" + value[i];
}
cmd = cmd + "\" http://api.thingspeak.com/update";
p.runShellCommand(cmd);
Console.println(cmd);
p.close();
}

void loop()
{

emon1.calcVI(20,2000); // Calculate all. No.of half wavelengths (crossings), time-out

float vol[ARRAY_SIZE];
float realPower = emon1.realPower; //extract Real Power into variable
float powerFActor = emon1.powerFactor; //extract Power Factor into Variable
float supplyVoltage = emon1.Vrms; //extract Vrms into Variable
float Irms = emon1.Irms; //extract Irms into Variable

vol[0] = (float)realPower;
vol[1] = (float)powerFActor;
vol[2] = (float)supplyVoltage;
vol[3] = (float)Irms;

Serial.println(" ******************************");
Serial.println(" Projet: Habitat dans une foret");
Serial.println(" ******************************");
Serial.print("Puissance reelle = ");
Serial.println(realPower);
Serial.print("Facteur de puissance = ");
Serial.println(powerFActor);
Serial.print("Tension d'alimentation = ");
Serial.println(supplyVoltage);
Serial.print("Valeur efficace du courant = ");
Serial.println(Irms);

postToThingSpeak("LO67SWQ4RDUJ5MOO",vol);
// 1. Un état haut de 10 microsecondes est mis sur la broche "Trig"
digitalWrite(USTrig, HIGH);
delayMicroseconds(5); //on attend 10 µs
// 2. On remet à l’état bas la broche Trig
digitalWrite(USTrig, LOW);

// 3. On lit la durée d’état haut sur la broche "Echo"
unsigned long duree = pulseIn(USEcho, HIGH);

if(duree > 3000000)
{
// si la durée est supérieure à 30ms, l'onde est perdue
Serial.println("Onde perdue, mesure échouée !");
}
else
{
// 4. On divise cette durée par deux pour n'avoir qu'un trajet
duree = duree/2;

// 5. On calcule la distance avec la formule d=v*t
float temps = duree/1000000.0; //on met en secondes
float distance = temps*VITESSE; //on multiplie par la vitesse, d=t*v

// 6. On affiche la distance
Serial.print("Niveau de l'eau = ");
Serial.println(distance); //affiche la distance mesurée (en mètres)
Serial.println("//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////");
}

// petite pause
delay(1000);
}

</pre>
==='''Code Arduino pour la partie régulation de température'''===
/* Dépendance pour le bus 1-Wire */
#include <OneWire.h>

/* Broche du bus 1-Wire */
//int LED = A0 ;
int relais = A1;
const byte BROCHE_ONEWIRE = 7;

/* Code de retour de la fonction getTemperature() */
enum DS18B20_RCODES {
READ_OK, // Lecture ok
NO_SENSOR_FOUND, // Pas de capteur
INVALID_ADDRESS, // Adresse reçue invalide
INVALID_SENSOR // Capteur invalide (pas un DS18B20)
};

/* Création de l'objet OneWire pour manipuler le bus 1-Wire */
OneWire ds(BROCHE_ONEWIRE);

/**
* Fonction de lecture de la température via un capteur DS18B20.
*/
byte getTemperature(float *temperature, byte reset_search) {
byte data[9], addr[8];
// data[] : Données lues depuis le scratchpad
// addr[] : Adresse du module 1-Wire détecté

/* Reset le bus 1-Wire ci nécessaire (requis pour la lecture du premier capteur) */
if (reset_search) {
ds.reset_search();
}

/* Recherche le prochain capteur 1-Wire disponible */
if (!ds.search(addr)) {
// Pas de capteur
return NO_SENSOR_FOUND;
}

/* Vérifie que l'adresse a été correctement reçue */
if (OneWire::crc8(addr, 7) != addr[7]) {
// Adresse invalide
return INVALID_ADDRESS;
}

/* Vérifie qu'il s'agit bien d'un DS18B20 */
if (addr[0] != 0x28) {
// Mauvais type de capteur
return INVALID_SENSOR;
}

/* Reset le bus 1-Wire et sélectionne le capteur */
ds.reset();
ds.select(addr);

/* Lance une prise de mesure de température et attend la fin de la mesure */
ds.write(0x44, 1);
delay(800);

/* Reset le bus 1-Wire, sélectionne le capteur et envoie une demande de lecture du scratchpad */
ds.reset();
ds.select(addr);
ds.write(0xBE);

/* Lecture du scratchpad */
for (byte i = 0; i < 9; i++) {
data[i] = ds.read();
}

/* Calcul de la température en degré Celsius */
*temperature = ((data[1] << 8) | data[0]) * 0.0625;

// Pas d'erreur
return READ_OK;
}

/** Fonction setup() **/
void setup() {

/* Initialisation du port série */
Serial.begin(115200);
// pinMode(LED, OUTPUT);
pinMode(relais, OUTPUT);
}

/** Fonction loop() **/
void loop() {
float temperature;

/* Lit la température ambiante à ~1Hz */
if (getTemperature(&temperature, true) != READ_OK) {
Serial.println(F("Erreur de lecture du capteur"));
return;
}

/* Affiche la température */
Serial.print(F("Temperature : "));
Serial.print(temperature, 2);
Serial.write(176); // Caractère degré
Serial.write('C');
Serial.println();
if ( temperature < 19.0) /* notre seuil de temperature */
{// analogWrite(LED, 255);
analogWrite(relais, 255);
delay(3000);}
else

{// analogWrite(LED, 0);
analogWrite(relais, 0);
delay(7000);}

}

==='''Interface de Visualisation'''===

Le module « Captation & Data visualisation » se propose d'allier techniques de captation analogique et numérique et dispositifs de datavisualisation.

La solution qu’on a proposé – en relation avec le but du cours– est de visualiser en temps réel la consommation de l’énergie électrique et la quantité de l’eau dont il possède ce qui va permettre à l’habitant de bien gérer sa consommation journalière.

Il faut donc installer les capteurs à la sortie du compteur ou à la sortie du groupe batteries pour notre cas et dans la cuve de l’eau en bas de l’habitat.

En fait, on a utilisé la solution « thingspeak » qui permet de visualiser en temps réel des données acquises des objets connectés en général.

[[Fichier:Thingspeak.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

Les photos ci-dessous présentent l’affichage –à titre indicatif- des valeurs de consommations électriques.

[[Fichier:Thingspeak2.png|500px|thumb|centre|]]
[[Fichier:Thingspeak3.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]
[[Fichier:Thingspeak4.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

[[Catégorie:TELECOM]]
[[Catégorie:ESADSE]]

Habitat auto-suffisant sur un arbre

2017-01-15T21:21:00Z

Sana Bousairi : /* Le système de régulation de température */

=='''Le projet'''==
=== Descriptif du projet ===

* Le principe du projet
Produire un écosystème auto-suffisant à l'échelle d'un arbre, pouvant s'étendre à une forêt.

* Guide d'utilisation
Imaginez vous au milieu de la forêt, avec pour seule outil d'habitation votre sac à dos. En défaisant ce sac, vous vous apercevez qu'il forme en fait une toile faite d'un matériau composite aussi imperméable qu'isolant. Il ne vous reste plus qu'à trouver un bel arbre vif pour y tendre celle-ci en prenant soin d'accrocher aux branches les anneaux extensibles qui se trouvent aux extrémités de cette toile. Une fois tendue, elle fait office de niche, qui vous permettra d'abord de vous isoler du froid. Dans votre sac à dos se trouve aussi un disque qu'il faudra suspendre à cet arbre de manière à ce qu'il soit centré par rapport au centre de votre niche. En cas d'intempéries, ce disque déploie des arceaux qui viennent s'accrocher directement au bord de la niche, créant ainsi un habitat parfaitement isolé. La structure supérieure permet également de pouvoir récupérer l'eau de pluie qui, en ruisselant sur les parois va passer dans les rainures du tissu de la structure inférieure avant d'être dirigée vers l'extérieur.

* Implantation et mise en situation réelle
En partant du principe que ce kit peut aussi bien faire office d'habitat pérenne qu’éphémère, nous envisageons donc une implantation de cet habitat modulable, sans durée de temps définie, à l'échelle d'un petit lotissement d'environ personnes 25 résidents.
Surface habitable:
Nombre de personnes par logement :
Type d'arbre :

* Dans quel but ?
Permettre de créer une civilisation hybride et désengorger les villes, pour une meilleure utilisation des ressources naturelles. Ce pourrait être une solution d'avenir, qui dans un premier temps serait testée.

* Les limites du projet
Implantation limité à un type de relief pour le moment. Mais pourquoi ne pas envisager ce "kit" comme un moyen possible de survivre en milieu hostile ?

=== Vivre en autonomie, produire son électricité, son chauffage et gérer l’eau : une réalité ===
L’autonomie a toujours été relative à nos besoins. Cependant, ces dernières années, le développement de certaines technologies, l’accès à l’information ultra rapide et les volontés de mettre en place des modes de fonctionnements écologiques, tous ces facteurs ont permis la démocratisation des moyens pour vivre en autonomie.
En dehors des villes, des villages, nous avons la possibilité de nous "désabonner" de certains services par un équipement en matériels alliant les nouvelles technologies : panneaux solaires, batteries, téléphonies mobile... et des moyens plus traditionnels comme le chauffage au bois et les toilettes sèches.

=== Partie technique du projet ===

Les études et réalisations techniques à faire sur le projet :

*Régulation de température

L'habitat/serre aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C.
Ce qui requiert un système de régulation de température : avec des capteurs, un système de traitement et un régulateur (chauffage ou refroidissement).

*Approvisionnement en énergie

On effectuera des recherches sur l’exploitation des mouvements oscillatoires des feuilles/branches des arbres pour générer de l’énergie.
On peut aussi utiliser des moteurs à air comprimé pour exploiter le mouvement du vent.

*Data visualisation : lumière
**Exploitation des études menées sur la communication des arbres entre eux (chimiques, acidité, communication à travers la racine) et essayer de les appliquer (collecte des signaux et transformation en signaux lumineux)
** Production de l’électricité à partir des arbres

*récupération d’eau, Stockage, et filtrage
Un habitat qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, c'est une maison intelligente qui capte l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation.

*les étapes d'exploitation:
**Récupération de l'eau
**Filtrage
**stockage

=='''État de l'art'''==
=== Energy Harvesting / Récupération d'énergie ===

La récupération d'énergie (Energy Harvesting en anglais) est un domaine en plein essor. En effet, si les systèmes de récupération d'énergie existent depuis très longtemps, comme les dynamos pour s'éclairer à vélo ou les allumes gaz mécaniques, de nouveaux systèmes ingénieux sont aujourd'hui mis au point pour récupérer l'énergie depuis de multiples sources.
La récupération d'énergie au sens "Energy Harvesting" consiste à exploiter les sources d'énergie faibles et diffuses présentes dans notre environnement. Les énergies renouvelables comme le solaire, le photovoltaïque et l'éolien sont à contrario des sources très importantes de récupération d'énergie, mais à plus grande échelle.
Le terme "Energy Harvesting" peut également être traduit en "récolte d'énergie" ou "moissonnage d'énergie". En fait, cela s'apparente aussi dans certains cas à un recyclage de l'énergie utilisée...
Pour faire du Energy Harvesting, différentes techniques peuvent être employées :exploiter les mouvements d'un corps, la chaleur, les vibrations ou encore les ondes électromagnétiques. De nouvelles découvertes scientifiques permettent aujourd'hui d'exploiter plus facilement ces sources d'énergies.
Les avancées dans le domaine des nanotechnologies permettent notamment de créer des systèmes miniatures et très sensibles pour récupérer de faibles sources d'énergies mais suffisantes pour faire fonctionner de petits capteurs sans-fils.
Voici quelques unes des techniques de récupération d'énergie qui vont se développer :
* '''La piézoélectricité''' : récupération de l'énergie générée lorsqu'une pression est exercée sur un matériau piézoélectrique. Les vibrations peuvent également être transformées ainsi en électricité.
* '''La thermoélectricité''' : récupération de l'énergie résultant de la différence de température entre deux éléments. Tout appareil émettant de la chaleur peut être source d'énergie.
* '''Le photovoltaïque''' : récupération de l'énergie solaire mais aussi recyclage de la lumière artificielle.
* '''L'énergie cinétique''' : énergie issue des mouvements d'un corps.
* '''L'électromagnétisme''' : collecte de l'énergie véhiculée par les ondes électromagnétiques.
La récupération d'énergie par capteurs n'est pas réservée aux fanatiques d'écologie, c'est un vrai marché qui devrait peser près de 4 milliards de dollars en 2020.

=== Récupération de l'eau ===

La récupération d'eau est un point très important pour la maison car c'est un élément vital. Le système auquel nous avons pensé n'est pas très original mais a le mérite d'être simple et efficace. Il s'agit d'une cuve enterrée,afin d'éviter le gel de l'eau, équipé d'une pompe à bras (voir photo) pour récupérer l'eau. La cuve sera équipée d'un capteur permettant de connaître le niveau d'eau et ainsi leur autonomie restante.
[[Fichier:Pompe.png|vignette|centré|Pompe à bras]]

=='''Solutions'''==
==='''Problème: "Chauffage / perte de chaleur" -Vs- Solution : "Maison passive"'''===
[[Fichier:Maison passive.png|vignette|centré|Schéma d'une maison passive]]

Imaginez un habitat parfaitement isolé, comme s’il avait été recouvert d’un manteau qui le protège autant l’hiver que l’été. Il fait bon à l’intérieur, puisque vous l’occupez et y rejetez de la chaleur. Si, en plus, le temps est ensoleillé, c’est encore mieux, et vous n’avez plus besoin de chauffer. Mais il faut éviter que le soleil n’y entre l’été, pour éviter les surchauffes.
Le concept du bâtiment passif est que la chaleur dégagée à l’intérieur de la construction (êtres vivants, appareils électriques) et celle apportée par l’extérieur (ensoleillement) suffisent à répondre aux besoins de chauffage. Un bâtiment occupé qui ne perd pas la chaleur interne n’a pas besoin de chauffage pour rester agréable à vivre. Dans un bâtiment traditionnel, le chauffage ne sert qu’à compenser les pertes de chaleur.

''' COMMENT GARDER LA CHALEUR ? '''

*'''Isolation''':
Il est assez évident que pour garder la chaleur dans une construction (ou la laisser dehors lorsqu’il fait chaud), il faut bien isoler les parois. Car les principales pertes se font lors du passage de la chaleur à travers ces parois : tout d’abord le toit (l’air chaud monte), puis les murs et enfin le sol. Les portes et fenêtres sont considérées comme des parois particulières (transparentes et/ou ouvrantes).

En plus d’une isolation performante des parois, une attention particulière doit être portée à la suppression du passage de la chaleur par des points particuliers de la structure, appelés « ponts thermiques » car ce sont des passages (ponts) qui favorisent les pertes thermiques. Dans la pratique, l’isolation par l’extérieur doit être privilégiée, car elle supprime ces points de passage.

Les portes et fenêtres, moins isolantes que les parois opaques fixes, doivent aussi atteindre un niveau d’isolation supérieure. Le recours au '''triple vitrage''' est conseillé, voire nécessaire pour atteindre une performance suffisante d’isolation dans un bâtiment passif.

*'''Récupération de la chaleur sortante''':
L’idée est donc simple : on récupère la chaleur de l’air sortant (pas l’air lui-même, juste sa chaleur) pour réchauffer l’air entrant. En période froide, plus question de faire rentrer de l’air gelé !
Il est désormais possible, pour faire encore plus d’économies, de récupérer la chaleur des eaux « grises » (lave-vaisselle, lave-linge, douche, lavabos) sortantes pour préchauffer les eaux entrantes venant du réseau (ou l’air entrant).

==='''Production d'énergie électrique'''===

==== Panneau solaire souple / Membrane photovoltaïque ====
[[Fichier:membrane.png|vignette|centré|Membrane photovoltaïque]]

Une membrane d'étanchéité synthétique pour toitures terrasses sur laquelle sont intégrés en usine des modules photovoltaïques souples produisant de l'électricité avec des rendements supérieurs de 20% supérieur au rendement des cellules photovoltaïques classiques qui s'installent un peu partout en Europe. Elle est simple à mettre en œuvre et s'adapte à toutes les formes de toiture.

* Installation : En France l’orientation est au sud et il faut garder un angle optimal situé entre 30 et 45 degrés.

==== L’arbre à vent ====
[[Fichier:Courbe.png|vignette|centré| Courbe pour une hélice de diamètre D = 1m ]]

A base de la courbe ci-dessus et vu qu’il est quasiment impossible d’avoir du vent à vitesse supérieur à 4.5 m/s à l’intérieur d’une forêt surtout s’elle est dense en arbres, nous proposons une nouvelle solution « made in France » qui vient de se déployer petit à petit en France : <big>'''Arbre à vent!'''</big>

[[Fichier:arbre à vent.png|vignette|centré| L’arbre à vent ]]

Cet arbre est composé d’un tronc soutenant des dizaines de feuilles appelées « Aeroleafs », petites turbines capables de produire de l’électricité en silence, avec des vents de moins de 2 m/s (environ 7km/h). Les Aeroleafs tournent sur leur axe et l’électricité produite grâce au petit générateur situé à leur base est envoyée vers un onduleur. Ce dernier redistribue ensuite cette électricité pour qu’elle soit consommée.

==== Amener la lumière au fin fond de la forêt : Plantalámpara ====

Des scientifiques ont imaginé un système autonome et durable capable de capter l’énergie de la photosynthèse d’une plante pour ainsi créer de l’électricité. Un modèle nommé "Plantalámpara" permet désormais d’apporter la lumière aux populations vivantes dans la forêt.

[[Fichier:photosynthèse.png|vignette|centré| Plantalámpara ]]

Le projet Plantalámpara (traduite par lampe à énergie végétale) repose sur une idée simple, celle de placer des électrodes dans la terre et ainsi récupérer l’énergie libérer par la plante pour créer un flux de courant et recharger une batterie.

=== '''La récupération d'énergie à partir des mouvements des arbres''' ===
La récupération d'énergie (souvent connu sous le terme "Energy Harvesting") à partir des mouvements des arbres consiste à récupérer de l'énergie à partir des mouvements des branches et des feuilles. Pour ce faire, des générateurs piézoélectriques sont installés sur les branches. Lorsque l'air exerce une pression sur ces capteurs, ils produisent une tension.

==== Mécanisme ====
En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique.
On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres.
La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm.

==== Le système de conversion d’énergie====
La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie.
Ci-dessous un tableau présentant le taux de conversion que l'on peut avoir selon le type de matériau utilisé
{| class="wikitable"
|-
! Matériau !! Taux de conversion maximal
|-
| Polyfluorures de vinylidène (PVFD) || 1-5%
|-
| Céramiques de PZT || 35-50%
|-
| Monocristaux || 70-90%
|}

La conversion peut se faire aussi de manière indirecte en convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique en suivant plusieurs cycles de compression-décompression successifs. On pourrait aussi fixer l'élément piézoélectrique sur un système vibratoire.

==== Paramètres à considérer ====
D'après des simulations effectuées par des étudiants de l'université de Lahore, Pakistan et celle de Bangkok, Thaïlande (FUZZY LOGIC BASED ENERGY HARVESTING WITH THE MOVEMENT OF PLANTS BRANCHES AND LEAVES, Basit Ali1, Muhammad Waseem Ashraf, Shahzadi Tayyaba, Muhammad Zahid Qureshi1, Ghulam Sarwar, Muhammad Faisal Wasim1 and Nitin Afzulpurkar, GC University, Lahore, Pakistan; The University of Lahore, Pakistan; Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.), les deux paramètres à considérer pour la génération de l'énergie électrique à partir des mouvements des branches causés par le vent sont la vitesse du vent et l'angle à laquelle le vent attaque le capteur.

=== '''La production de l'électricité à partir des arbres''' ===
Un arbre peut produire de l'électricité... de faible intensité, certes, mais suffisamment pour alimenter un appareil de très basse consommation (Exemple : des capteurs de température pour émettre un signal d'alerte en cas d'incendie)

Trois chercheurs ont publié dans la revue scientifique "PlosOne" les résultats d'expériences effectuées sur le Ficus benjamina, le figuier pleureur, une plante d'appartement bien connue. Une électrode est plantée dans la tige de manière à pénétrer dans le xylème, cet ensemble de fibres dont les canaux font monter vers les feuilles la sève brute aspirée depuis le sol. L'autre est enfichée dans le sol ou plongée dans diverses solutions.
Les chercheurs observent entre les deux une différence de potentiel (ou tension électrique) de 50 à 200 millivolts. En poussant plus loin l'investigation, ces biologistes ont prouvé que cette tension n'était pas due à des réactions d'oxydoréduction, comme on le pensait. On les met facilement en évidence dans cette expérience classique des cours de sciences au collège, consistant à planter dans un fruit (orange, citron...) ou une pomme de terre deux objets composés de métaux différents. Faisant office d'électrodes, ils produisent une petite tension, grâce à laquelle on peut obtenir un courant de faible intensité. C'est l'acidité de la phase liquide à l'intérieur du végétal qui entretient le phénomène. Des électrons sont arrachés à l'une des électrodes (l'anode), ce qui correspond à une oxydation, tandis que ces particules s'accumulent vers l'autre électrode (la cathode), y entraînant une réaction que les chimistes appellent une réduction.

Ci-dessous le schéma général des expériences réalisées sur le Ficus benjamina.
La plante est placée dans un pot et enfermée dans une cage de Faraday (pour éviter les champs électromagnétiques éventuels qui fausseraient les mesures d'aussi faibles tensions). Une électrode est plantée jusque dans le xylème, l'autre placée dans une boîte de Pétri emplie d'une solution à pH variable. Ce liquide est électriquement en contact avec le sol par un pont en gel d'agar-agar contenant du chlorure de potassium (KCl).

B: la tension mesurée ne dépend pas de la hauteur à laquelle est plantée l'électrode (bark, écorce; phloem, phloème; xylem, xylème) mais elle disparaît lorsqu'un lame de rasoir coupe le xylème au-dessus ou au-dessous de l'électrode.

C : le potentiel mesuré varie avec le potentiel zêta (électrostatique) entre le centre du vaisseau capillaire et ses parois, avec la variation de pression (delta-P) et avec la vitesse de la sève (Vsapstream).

[[Fichier: production_d'énergie.jpg]]

=== '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' ===

Chez les plantes, les cellules sont en communications constante entre elles. Les cellules végétales communiquent pour coordonner leurs activités en réponse aux conditions changeantes de la lumière, l'obscurité et de la température qui guident le cycle de croissance, la floraison et la fructification de la plante. Les cellules végétales communiquent également pour coordonner ce qui se passe dans leur racines, tiges et feuilles.

Ici, on va s'intéresser à l'exploitation de cette communication végétale, en cherchant une méthode pour transformer cette dernière en signaux électriques qui serviront à éclairer l'habitat.

=== ''' Récupération d’eau, filtrage, et stockage ''' ===
Notre habitat est une maison qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, en passant par plusieurs étapes, capter l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation. pour par exemple:
*Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge...
*Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
*Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet. ( a voir )

Le principe proposé par cette maison intelligente est simple : les jours de pluie, le toit de la maison recueille l’eau.
Cette pluie est ensuite purifiée grâce à un processus biologique basé sur la distillation solaire. A noter que ce procédé nommé Bio-concrete bannit tout produit chimique. Il permet également de réguler le pH de l’eau, ceci dans un but : la rendre potable.
Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement de chaque étape. Le schéma ci-dessous permet de visualiser de manière générale, la façon dont on envisage récupérer, stocker et utiliser l'eau de pluie :
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau.jpg]]
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau|centré]]

#L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
#Elle glisse vers les gouttières.
#Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
#Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
#Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
#Ensuite elle est stockée dans la cuve.
#Distribution :
*Soit par robinets (cuve hors sol).
*Soit par pompage (cuve enterrée) : l'eau est distribuée dans la maison via un réseau indépendant du réseau d'eau de ville.
==== Récupération d’eau ====
Le récupérateur d’eau de pluie permet de stocker les eaux pluviales. La capacité d’un récupérateur peut aller de 200 à 10000 litres selon les modèles. La pluie qui tombe sur le toit de la maison est canalisée par les gouttières, qui sont directement reliées à la cuve grâce à un collecteur d’eau. l’utilisation de gouttière en PVC, en zinc ou en faïence. Les toits en ardoise ou en tuiles permettent de récupérer une eau plus pure que les revêtements en aluminium, en goudron, et en matériaux synthétiques. il faut aussi placer une grille de protection sur nos gouttières afin d’éviter l’introduction de feuilles ou d’insectes dans les descentes reliées au récupérateur. Enfin, on a pensé à nettoyer les gouttières deux fois par an.
*Quantité récupérée et besoin en eau de pluie
Selon la région, nous pouvons récupérer en moyenne 600 litres d’eau de pluie par m² de toiture chaque année. Même en été, nous pouvons récupérer jusqu’à 40 litres d’eau par m² de toiture.
la méthode dont on a procédé pour calculer le volume d’eau que vous pouvons récupérer. C'est de multiplier la surface au sol de notre habitat par la pluviosité (en mètre).On a Retranché 10% du résultat obtenu, qui symboliseront les pertes dues à l’évaporation.
On a estimé que notre habitat fait 2 m² et qu’il tombe environ 0.75m (moyenne nationale) dans la France chaque année, nous pourrons récupérer 1.35 m3 d’eau : 2 x 0.75 = 1.5 m3 - 10% =1.35 m3.
nos besoins peuvent être définis grâce au tableau suivant :

==== Récupération intelligente ====

Notre système est dit "intelligent", en effet celui ci va connecter sur des sites donnant la météo (www.openweathermap.org par exemple) grâce à des API. Il fera aussi des moyennes dans le temps mais avec des durées différentes :
• Moyenne sur les 3 derniers jours
• Moyenne sur les 2 dernières semaines

Si la météo prévoit du grand soleil pour les semaines qui arrivent, notre système va prévenir l'utilisateur de faire attention. En fonction des différentes moyennes calculés nous pourrons connaître le nombre de jours avant de ne plus avoir d'eau.

=== '''Le système de régulation de température''' ===
Notre habitat aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C. En vue de répondre a cette problématique, nous avons décidé d'utiliser un capteur 1-Wire DS18B20 pour mesurer une température au moyen d'une carte Arduino / Genuino. et selon un seuil défini, nous allons agir sur un système de chauffage.
===='''Descriptif des composants '''====
*Le capteur DS1B20 :
Ce composant est un capteur de température numérique intégrant tout le nécessaire requis pour faire la mesure : capteur analogique, convertisseur analogique / numérique, électronique de communication et alimentation.
Il communique via un bus 1-Wire et possède une résolution numérique de 12 bits avec une plage de mesure de -55°C à +125°C. La précision analogique du capteur est de 0,5°C entre -10°C et +85°C, ce qui rend ce capteur très intéressant pour une utilisation "normale".

[[Fichier:Capteur_DS18B20.jpg]]

Le capteur DS18B20 est un capteur 1-Wire, cela signifie qu'il communique avec une carte maître au moyen d'un bus 1-Wire. Plusieurs capteurs peuvent être reliés sur un même bus 1-Wire. De plus, chaque capteur dispose d'une adresse unique gravée lors de la fabrication, il n'y a donc pas de risque de conflit.
Un bus 1-Wire est composé classiquement des trois fils : un fil de masse, un fil d'alimentation (5 volts) et un fil de données. Un seul composant externe est nécessaire pour faire fonctionner un bus 1-Wire : une simple résistance de 4.7K ohms en résistance de tirage à l'alimentation sur la broche de données.

[[Fichier:Schema_ds18b20.jpg|Câblage du capteur DS18B20]] [[Fichier:Pinout_ds18b20.jpg|Illustration pinout]]

PS: Il existe aussi un mode "parasite" ne nécessitant que deux fils (masse et données),Mais ce mode n'est pas le plus adapté pour faire de la mesure.
===='''Le montage'''====
il faut que je la dessine sur le logiciel fritzing

[[Fichier:montage_ds18b20_bb.jpg|Montage de branchement DS18B20]]

=='''Bilan énergétique'''==
=== Etude de cas ===

Vivre dans une maison passive, c’est bien. Dire que ça ne consomme pas beaucoup, c’est bien. Mais le prouver au quotidien c’est mieux !
Les statistiques présentées ci-dessous sont envoyées par un couple, qu’on a contacté, qui habite dans une maison passive en Normandie

*'''L’éclairage''' :
Ne représente quasiment rien dans la consommation. On se rend compte ici que les lampes basse consommations ne servent à rien, elles ont permis de diviser par trois le poste de consommation le moins important !

*'''La ventilation''' :
Le renouvellement de l’air est important dans une maison passive car elle n’a pas de fuite, la ventilation doit donc tourner en permanence. Le moins qu’on puisse dire, c’est que cela ne représente pas grand-chose.

*'''Le puits canadien''' :
Il sert de préchauffage de l’air entrant dans la maison en hivers et de « climatiseur » en été, il tourne aussi toute l’année et sa consommation ne varie pas trop.

*'''La pompe à chaleur''' :
Son utilité est double, elle sert à la fois à nous chauffer et à chauffer notre eau chaude quand le soleil ne suffit pas. Sa consommation est donc forte en hiver et très faible en été.

*'''Le chauffe-eau solaire''' :
Il suit la courbe inverse de la pompe à chaleur, il fonctionne surtout aux beaux jours. Mais l’avantage c’est qu’il ne consomme quasiment rien (juste une pompe de 60 W pour chauffer 300 L d’eau).

*'''Les autres consommations''' :
Il s’agit pour nous essentiellement de la machine à laver, le lave-vaisselle, la cuisine et les ordinateurs. Nous ne consommons pas de télé.

*'''Sur la globalité''' :
La consommation monte à 44 kWh/an/m² en janvier tout compris, si on enlève la partie « autres consommations », on arrive à 30 kWh/an/m². Soit… entre 6 et 10 fois moins que le logement moyen français.

Donc pour notre cas si on considère que notre habitat fait 20 m² on aura don une consommation moyenne de '''1000 kWh/an''' maximum.

On remarque bien que ces deux solutions sont assez suffisantes, de point de vue production énergétique, pour alimenter notre habitat avec de l’énergie électrique ainsi que pour le chauffage.

=== Chiffrage de puissance produite par les solutions envisagées ===

*'''Caractéristiques techniques de la membrane photovoltaïque posée sur le bâtiment:'''

{| class="wikitable"
|-
| Taux d’exploitation de la toiture || 16%
|-
| Production d’énergie annuelle || 2166 KWh/an
|-
| Gain estimé par an (0,57€/KWh) || 1235 €/an
|}

*'''L'arbre à vent : '''
Il permet aussi d’engranger 3 KW/j, ce qui garantit les besoins électriques d’un foyer de 4 personnes hors chauffage.

*'''Plantalámpara:'''
Un ensoleillement journalier permet de générer de la lumière pendant environ deux heures.

=='''Prototype'''==

==='''Matériels utilisés'''===

==== 1-ère version : Maquette cible ====
* Raspberry Pi
* Atmega 328P avec bootloader / Arduino Uno
* Arduino Uno
* Non-invasive AC Current Sensor : YHDC SCT-013-000 CT 100A max
* 2 modules NRF24L01
* Capteur de niveau de l’eau
* Autres composants:
• Résistances
• condensateurs
• Resonator 16mhz

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Raspberry.png|200px|thumb|left|Raspberry Pi]]
[[Fichier:Atmega.png|200px|thumb|right|Atmega 328P avec bootloader]]
[[Fichier:Uno.png|200px|thumb|centre|Arduino Uno]]
[[Fichier:Current Sensor.png|200px|thumb|left|SYHDC SCT-013-000 CT 100A max]]
[[Fichier:Module rf.png|200px|thumb|right|modules NRF24L01]]
[[Fichier:Niveau eau.png|200px|thumb|centre|Capteur de niveau de l’eau]]
 
 
 

==== Montage ====
* Partie Raspberry:

[[Fichier:Partie Raspberry.png|vignette|centré|]]

* Partie Arduino/Atmega

[[Fichier:Partie Arduino.png|vignette|centré|]]

* Le schéma suivant explique le principe de fonctionnement de notre solution :

[[Fichier:Schéma.png|vignette|centré|principe de fonctionnement]]

==== 2-ème version : Prototype réalisé ====
* Arduino Yun
* Base shield V2
* Grove / yhdc ta12-200
* US - 020 Ultrasonic Range Finder

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Arduino Yun.png|200px|thumb|left|Arduino Yun]]
[[Fichier:Base shield.png|200px|thumb|right|Base shield V2]]
[[Fichier:Grove.png|200px|thumb|centre|Grove / yhdc ta12-200]]
[[Fichier:US-020 Ultrasonic Range Finder.png|200px|thumb|centre|US - 020 Ultrasonic Range Finder]]
 
 
 

===== Maquette =====

[[Fichier:Face1.jpg|200px|thumb|left|]]
[[Fichier:Face2.jpg|200px|thumb|right|]]
[[Fichier:Face3.jpg|230px|thumb|centre|]]
 
 
 

==='''Code Arduino'''===
<pre>

const int USTrig = A2; // T pour tgri
const int USEcho = A3; // E pour echo
#include <Bridge.h>
#include <Console.h>
#include <Process.h>
#include "EmonLib.h" // Include Emon Library
EnergyMonitor emon1; // Create an instance
#define ARRAY_SIZE 5

void setup()
{
pinMode(USTrig, OUTPUT);
pinMode(USEcho, INPUT);
// Serial.begin(9600);
Bridge.begin();
Console.begin();
emon1.voltage(2, 234.26, 1.7); // Voltage: input pin, calibration, phase_shift
emon1.current(1, 111.1); // Current: input pin, calibration.

digitalWrite(USTrig, LOW);

Serial.begin(9600);

}

#define VITESSE 340 //vitesse du son 340 m/s

// setup()
void postToThingSpeak(String key, float value[]) {
Process p;
String cmd = "curl --data \"key="+key;
for (int i=0;i<ARRAY_SIZE;i++) {
cmd = cmd + "&field"+ (i+1) + "=" + value[i];
}
cmd = cmd + "\" http://api.thingspeak.com/update";
p.runShellCommand(cmd);
Console.println(cmd);
p.close();
}

void loop()
{

emon1.calcVI(20,2000); // Calculate all. No.of half wavelengths (crossings), time-out

float vol[ARRAY_SIZE];
float realPower = emon1.realPower; //extract Real Power into variable
float powerFActor = emon1.powerFactor; //extract Power Factor into Variable
float supplyVoltage = emon1.Vrms; //extract Vrms into Variable
float Irms = emon1.Irms; //extract Irms into Variable

vol[0] = (float)realPower;
vol[1] = (float)powerFActor;
vol[2] = (float)supplyVoltage;
vol[3] = (float)Irms;

Serial.println(" ******************************");
Serial.println(" Projet: Habitat dans une foret");
Serial.println(" ******************************");
Serial.print("Puissance reelle = ");
Serial.println(realPower);
Serial.print("Facteur de puissance = ");
Serial.println(powerFActor);
Serial.print("Tension d'alimentation = ");
Serial.println(supplyVoltage);
Serial.print("Valeur efficace du courant = ");
Serial.println(Irms);

postToThingSpeak("LO67SWQ4RDUJ5MOO",vol);
// 1. Un état haut de 10 microsecondes est mis sur la broche "Trig"
digitalWrite(USTrig, HIGH);
delayMicroseconds(5); //on attend 10 µs
// 2. On remet à l’état bas la broche Trig
digitalWrite(USTrig, LOW);

// 3. On lit la durée d’état haut sur la broche "Echo"
unsigned long duree = pulseIn(USEcho, HIGH);

if(duree > 3000000)
{
// si la durée est supérieure à 30ms, l'onde est perdue
Serial.println("Onde perdue, mesure échouée !");
}
else
{
// 4. On divise cette durée par deux pour n'avoir qu'un trajet
duree = duree/2;

// 5. On calcule la distance avec la formule d=v*t
float temps = duree/1000000.0; //on met en secondes
float distance = temps*VITESSE; //on multiplie par la vitesse, d=t*v

// 6. On affiche la distance
Serial.print("Niveau de l'eau = ");
Serial.println(distance); //affiche la distance mesurée (en mètres)
Serial.println("//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////");
}

// petite pause
delay(1000);
}

</pre>

==='''Interface de Visualisation'''===

Le module « Captation & Data visualisation » se propose d'allier techniques de captation analogique et numérique et dispositifs de datavisualisation.

La solution qu’on a proposé – en relation avec le but du cours– est de visualiser en temps réel la consommation de l’énergie électrique et la quantité de l’eau dont il possède ce qui va permettre à l’habitant de bien gérer sa consommation journalière.

Il faut donc installer les capteurs à la sortie du compteur ou à la sortie du groupe batteries pour notre cas et dans la cuve de l’eau en bas de l’habitat.

En fait, on a utilisé la solution « thingspeak » qui permet de visualiser en temps réel des données acquises des objets connectés en général.

[[Fichier:Thingspeak.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

Les photos ci-dessous présentent l’affichage –à titre indicatif- des valeurs de consommations électriques.

[[Fichier:Thingspeak2.png|500px|thumb|centre|]]
[[Fichier:Thingspeak3.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]
[[Fichier:Thingspeak4.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

[[Catégorie:TELECOM]]
[[Catégorie:ESADSE]]

Fichier:Montage ds18b20 bb.jpg

2017-01-15T21:19:15Z

Sana Bousairi :

Habitat auto-suffisant sur un arbre

2017-01-15T21:16:04Z

Sana Bousairi : /* Le système de régulation de température */

=='''Le projet'''==
=== Descriptif du projet ===

* Le principe du projet
Produire un écosystème auto-suffisant à l'échelle d'un arbre, pouvant s'étendre à une forêt.

* Guide d'utilisation
Imaginez vous au milieu de la forêt, avec pour seule outil d'habitation votre sac à dos. En défaisant ce sac, vous vous apercevez qu'il forme en fait une toile faite d'un matériau composite aussi imperméable qu'isolant. Il ne vous reste plus qu'à trouver un bel arbre vif pour y tendre celle-ci en prenant soin d'accrocher aux branches les anneaux extensibles qui se trouvent aux extrémités de cette toile. Une fois tendue, elle fait office de niche, qui vous permettra d'abord de vous isoler du froid. Dans votre sac à dos se trouve aussi un disque qu'il faudra suspendre à cet arbre de manière à ce qu'il soit centré par rapport au centre de votre niche. En cas d'intempéries, ce disque déploie des arceaux qui viennent s'accrocher directement au bord de la niche, créant ainsi un habitat parfaitement isolé. La structure supérieure permet également de pouvoir récupérer l'eau de pluie qui, en ruisselant sur les parois va passer dans les rainures du tissu de la structure inférieure avant d'être dirigée vers l'extérieur.

* Implantation et mise en situation réelle
En partant du principe que ce kit peut aussi bien faire office d'habitat pérenne qu’éphémère, nous envisageons donc une implantation de cet habitat modulable, sans durée de temps définie, à l'échelle d'un petit lotissement d'environ personnes 25 résidents.
Surface habitable:
Nombre de personnes par logement :
Type d'arbre :

* Dans quel but ?
Permettre de créer une civilisation hybride et désengorger les villes, pour une meilleure utilisation des ressources naturelles. Ce pourrait être une solution d'avenir, qui dans un premier temps serait testée.

* Les limites du projet
Implantation limité à un type de relief pour le moment. Mais pourquoi ne pas envisager ce "kit" comme un moyen possible de survivre en milieu hostile ?

=== Vivre en autonomie, produire son électricité, son chauffage et gérer l’eau : une réalité ===
L’autonomie a toujours été relative à nos besoins. Cependant, ces dernières années, le développement de certaines technologies, l’accès à l’information ultra rapide et les volontés de mettre en place des modes de fonctionnements écologiques, tous ces facteurs ont permis la démocratisation des moyens pour vivre en autonomie.
En dehors des villes, des villages, nous avons la possibilité de nous "désabonner" de certains services par un équipement en matériels alliant les nouvelles technologies : panneaux solaires, batteries, téléphonies mobile... et des moyens plus traditionnels comme le chauffage au bois et les toilettes sèches.

=== Partie technique du projet ===

Les études et réalisations techniques à faire sur le projet :

*Régulation de température

L'habitat/serre aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C.
Ce qui requiert un système de régulation de température : avec des capteurs, un système de traitement et un régulateur (chauffage ou refroidissement).

*Approvisionnement en énergie

On effectuera des recherches sur l’exploitation des mouvements oscillatoires des feuilles/branches des arbres pour générer de l’énergie.
On peut aussi utiliser des moteurs à air comprimé pour exploiter le mouvement du vent.

*Data visualisation : lumière
**Exploitation des études menées sur la communication des arbres entre eux (chimiques, acidité, communication à travers la racine) et essayer de les appliquer (collecte des signaux et transformation en signaux lumineux)
** Production de l’électricité à partir des arbres

*récupération d’eau, Stockage, et filtrage
Un habitat qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, c'est une maison intelligente qui capte l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation.

*les étapes d'exploitation:
**Récupération de l'eau
**Filtrage
**stockage

=='''État de l'art'''==
=== Energy Harvesting / Récupération d'énergie ===

La récupération d'énergie (Energy Harvesting en anglais) est un domaine en plein essor. En effet, si les systèmes de récupération d'énergie existent depuis très longtemps, comme les dynamos pour s'éclairer à vélo ou les allumes gaz mécaniques, de nouveaux systèmes ingénieux sont aujourd'hui mis au point pour récupérer l'énergie depuis de multiples sources.
La récupération d'énergie au sens "Energy Harvesting" consiste à exploiter les sources d'énergie faibles et diffuses présentes dans notre environnement. Les énergies renouvelables comme le solaire, le photovoltaïque et l'éolien sont à contrario des sources très importantes de récupération d'énergie, mais à plus grande échelle.
Le terme "Energy Harvesting" peut également être traduit en "récolte d'énergie" ou "moissonnage d'énergie". En fait, cela s'apparente aussi dans certains cas à un recyclage de l'énergie utilisée...
Pour faire du Energy Harvesting, différentes techniques peuvent être employées :exploiter les mouvements d'un corps, la chaleur, les vibrations ou encore les ondes électromagnétiques. De nouvelles découvertes scientifiques permettent aujourd'hui d'exploiter plus facilement ces sources d'énergies.
Les avancées dans le domaine des nanotechnologies permettent notamment de créer des systèmes miniatures et très sensibles pour récupérer de faibles sources d'énergies mais suffisantes pour faire fonctionner de petits capteurs sans-fils.
Voici quelques unes des techniques de récupération d'énergie qui vont se développer :
* '''La piézoélectricité''' : récupération de l'énergie générée lorsqu'une pression est exercée sur un matériau piézoélectrique. Les vibrations peuvent également être transformées ainsi en électricité.
* '''La thermoélectricité''' : récupération de l'énergie résultant de la différence de température entre deux éléments. Tout appareil émettant de la chaleur peut être source d'énergie.
* '''Le photovoltaïque''' : récupération de l'énergie solaire mais aussi recyclage de la lumière artificielle.
* '''L'énergie cinétique''' : énergie issue des mouvements d'un corps.
* '''L'électromagnétisme''' : collecte de l'énergie véhiculée par les ondes électromagnétiques.
La récupération d'énergie par capteurs n'est pas réservée aux fanatiques d'écologie, c'est un vrai marché qui devrait peser près de 4 milliards de dollars en 2020.

=== Récupération de l'eau ===

La récupération d'eau est un point très important pour la maison car c'est un élément vital. Le système auquel nous avons pensé n'est pas très original mais a le mérite d'être simple et efficace. Il s'agit d'une cuve enterrée,afin d'éviter le gel de l'eau, équipé d'une pompe à bras (voir photo) pour récupérer l'eau. La cuve sera équipée d'un capteur permettant de connaître le niveau d'eau et ainsi leur autonomie restante.
[[Fichier:Pompe.png|vignette|centré|Pompe à bras]]

=='''Solutions'''==
==='''Problème: "Chauffage / perte de chaleur" -Vs- Solution : "Maison passive"'''===
[[Fichier:Maison passive.png|vignette|centré|Schéma d'une maison passive]]

Imaginez un habitat parfaitement isolé, comme s’il avait été recouvert d’un manteau qui le protège autant l’hiver que l’été. Il fait bon à l’intérieur, puisque vous l’occupez et y rejetez de la chaleur. Si, en plus, le temps est ensoleillé, c’est encore mieux, et vous n’avez plus besoin de chauffer. Mais il faut éviter que le soleil n’y entre l’été, pour éviter les surchauffes.
Le concept du bâtiment passif est que la chaleur dégagée à l’intérieur de la construction (êtres vivants, appareils électriques) et celle apportée par l’extérieur (ensoleillement) suffisent à répondre aux besoins de chauffage. Un bâtiment occupé qui ne perd pas la chaleur interne n’a pas besoin de chauffage pour rester agréable à vivre. Dans un bâtiment traditionnel, le chauffage ne sert qu’à compenser les pertes de chaleur.

''' COMMENT GARDER LA CHALEUR ? '''

*'''Isolation''':
Il est assez évident que pour garder la chaleur dans une construction (ou la laisser dehors lorsqu’il fait chaud), il faut bien isoler les parois. Car les principales pertes se font lors du passage de la chaleur à travers ces parois : tout d’abord le toit (l’air chaud monte), puis les murs et enfin le sol. Les portes et fenêtres sont considérées comme des parois particulières (transparentes et/ou ouvrantes).

En plus d’une isolation performante des parois, une attention particulière doit être portée à la suppression du passage de la chaleur par des points particuliers de la structure, appelés « ponts thermiques » car ce sont des passages (ponts) qui favorisent les pertes thermiques. Dans la pratique, l’isolation par l’extérieur doit être privilégiée, car elle supprime ces points de passage.

Les portes et fenêtres, moins isolantes que les parois opaques fixes, doivent aussi atteindre un niveau d’isolation supérieure. Le recours au '''triple vitrage''' est conseillé, voire nécessaire pour atteindre une performance suffisante d’isolation dans un bâtiment passif.

*'''Récupération de la chaleur sortante''':
L’idée est donc simple : on récupère la chaleur de l’air sortant (pas l’air lui-même, juste sa chaleur) pour réchauffer l’air entrant. En période froide, plus question de faire rentrer de l’air gelé !
Il est désormais possible, pour faire encore plus d’économies, de récupérer la chaleur des eaux « grises » (lave-vaisselle, lave-linge, douche, lavabos) sortantes pour préchauffer les eaux entrantes venant du réseau (ou l’air entrant).

==='''Production d'énergie électrique'''===

==== Panneau solaire souple / Membrane photovoltaïque ====
[[Fichier:membrane.png|vignette|centré|Membrane photovoltaïque]]

Une membrane d'étanchéité synthétique pour toitures terrasses sur laquelle sont intégrés en usine des modules photovoltaïques souples produisant de l'électricité avec des rendements supérieurs de 20% supérieur au rendement des cellules photovoltaïques classiques qui s'installent un peu partout en Europe. Elle est simple à mettre en œuvre et s'adapte à toutes les formes de toiture.

* Installation : En France l’orientation est au sud et il faut garder un angle optimal situé entre 30 et 45 degrés.

==== L’arbre à vent ====
[[Fichier:Courbe.png|vignette|centré| Courbe pour une hélice de diamètre D = 1m ]]

A base de la courbe ci-dessus et vu qu’il est quasiment impossible d’avoir du vent à vitesse supérieur à 4.5 m/s à l’intérieur d’une forêt surtout s’elle est dense en arbres, nous proposons une nouvelle solution « made in France » qui vient de se déployer petit à petit en France : <big>'''Arbre à vent!'''</big>

[[Fichier:arbre à vent.png|vignette|centré| L’arbre à vent ]]

Cet arbre est composé d’un tronc soutenant des dizaines de feuilles appelées « Aeroleafs », petites turbines capables de produire de l’électricité en silence, avec des vents de moins de 2 m/s (environ 7km/h). Les Aeroleafs tournent sur leur axe et l’électricité produite grâce au petit générateur situé à leur base est envoyée vers un onduleur. Ce dernier redistribue ensuite cette électricité pour qu’elle soit consommée.

==== Amener la lumière au fin fond de la forêt : Plantalámpara ====

Des scientifiques ont imaginé un système autonome et durable capable de capter l’énergie de la photosynthèse d’une plante pour ainsi créer de l’électricité. Un modèle nommé "Plantalámpara" permet désormais d’apporter la lumière aux populations vivantes dans la forêt.

[[Fichier:photosynthèse.png|vignette|centré| Plantalámpara ]]

Le projet Plantalámpara (traduite par lampe à énergie végétale) repose sur une idée simple, celle de placer des électrodes dans la terre et ainsi récupérer l’énergie libérer par la plante pour créer un flux de courant et recharger une batterie.

=== '''La récupération d'énergie à partir des mouvements des arbres''' ===
La récupération d'énergie (souvent connu sous le terme "Energy Harvesting") à partir des mouvements des arbres consiste à récupérer de l'énergie à partir des mouvements des branches et des feuilles. Pour ce faire, des générateurs piézoélectriques sont installés sur les branches. Lorsque l'air exerce une pression sur ces capteurs, ils produisent une tension.

==== Mécanisme ====
En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique.
On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres.
La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm.

==== Le système de conversion d’énergie====
La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie.
Ci-dessous un tableau présentant le taux de conversion que l'on peut avoir selon le type de matériau utilisé
{| class="wikitable"
|-
! Matériau !! Taux de conversion maximal
|-
| Polyfluorures de vinylidène (PVFD) || 1-5%
|-
| Céramiques de PZT || 35-50%
|-
| Monocristaux || 70-90%
|}

La conversion peut se faire aussi de manière indirecte en convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique en suivant plusieurs cycles de compression-décompression successifs. On pourrait aussi fixer l'élément piézoélectrique sur un système vibratoire.

==== Paramètres à considérer ====
D'après des simulations effectuées par des étudiants de l'université de Lahore, Pakistan et celle de Bangkok, Thaïlande (FUZZY LOGIC BASED ENERGY HARVESTING WITH THE MOVEMENT OF PLANTS BRANCHES AND LEAVES, Basit Ali1, Muhammad Waseem Ashraf, Shahzadi Tayyaba, Muhammad Zahid Qureshi1, Ghulam Sarwar, Muhammad Faisal Wasim1 and Nitin Afzulpurkar, GC University, Lahore, Pakistan; The University of Lahore, Pakistan; Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.), les deux paramètres à considérer pour la génération de l'énergie électrique à partir des mouvements des branches causés par le vent sont la vitesse du vent et l'angle à laquelle le vent attaque le capteur.

=== '''La production de l'électricité à partir des arbres''' ===
Un arbre peut produire de l'électricité... de faible intensité, certes, mais suffisamment pour alimenter un appareil de très basse consommation (Exemple : des capteurs de température pour émettre un signal d'alerte en cas d'incendie)

Trois chercheurs ont publié dans la revue scientifique "PlosOne" les résultats d'expériences effectuées sur le Ficus benjamina, le figuier pleureur, une plante d'appartement bien connue. Une électrode est plantée dans la tige de manière à pénétrer dans le xylème, cet ensemble de fibres dont les canaux font monter vers les feuilles la sève brute aspirée depuis le sol. L'autre est enfichée dans le sol ou plongée dans diverses solutions.
Les chercheurs observent entre les deux une différence de potentiel (ou tension électrique) de 50 à 200 millivolts. En poussant plus loin l'investigation, ces biologistes ont prouvé que cette tension n'était pas due à des réactions d'oxydoréduction, comme on le pensait. On les met facilement en évidence dans cette expérience classique des cours de sciences au collège, consistant à planter dans un fruit (orange, citron...) ou une pomme de terre deux objets composés de métaux différents. Faisant office d'électrodes, ils produisent une petite tension, grâce à laquelle on peut obtenir un courant de faible intensité. C'est l'acidité de la phase liquide à l'intérieur du végétal qui entretient le phénomène. Des électrons sont arrachés à l'une des électrodes (l'anode), ce qui correspond à une oxydation, tandis que ces particules s'accumulent vers l'autre électrode (la cathode), y entraînant une réaction que les chimistes appellent une réduction.

Ci-dessous le schéma général des expériences réalisées sur le Ficus benjamina.
La plante est placée dans un pot et enfermée dans une cage de Faraday (pour éviter les champs électromagnétiques éventuels qui fausseraient les mesures d'aussi faibles tensions). Une électrode est plantée jusque dans le xylème, l'autre placée dans une boîte de Pétri emplie d'une solution à pH variable. Ce liquide est électriquement en contact avec le sol par un pont en gel d'agar-agar contenant du chlorure de potassium (KCl).

B: la tension mesurée ne dépend pas de la hauteur à laquelle est plantée l'électrode (bark, écorce; phloem, phloème; xylem, xylème) mais elle disparaît lorsqu'un lame de rasoir coupe le xylème au-dessus ou au-dessous de l'électrode.

C : le potentiel mesuré varie avec le potentiel zêta (électrostatique) entre le centre du vaisseau capillaire et ses parois, avec la variation de pression (delta-P) et avec la vitesse de la sève (Vsapstream).

[[Fichier: production_d'énergie.jpg]]

=== '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' ===

Chez les plantes, les cellules sont en communications constante entre elles. Les cellules végétales communiquent pour coordonner leurs activités en réponse aux conditions changeantes de la lumière, l'obscurité et de la température qui guident le cycle de croissance, la floraison et la fructification de la plante. Les cellules végétales communiquent également pour coordonner ce qui se passe dans leur racines, tiges et feuilles.

Ici, on va s'intéresser à l'exploitation de cette communication végétale, en cherchant une méthode pour transformer cette dernière en signaux électriques qui serviront à éclairer l'habitat.

=== ''' Récupération d’eau, filtrage, et stockage ''' ===
Notre habitat est une maison qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, en passant par plusieurs étapes, capter l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation. pour par exemple:
*Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge...
*Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
*Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet. ( a voir )

Le principe proposé par cette maison intelligente est simple : les jours de pluie, le toit de la maison recueille l’eau.
Cette pluie est ensuite purifiée grâce à un processus biologique basé sur la distillation solaire. A noter que ce procédé nommé Bio-concrete bannit tout produit chimique. Il permet également de réguler le pH de l’eau, ceci dans un but : la rendre potable.
Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement de chaque étape. Le schéma ci-dessous permet de visualiser de manière générale, la façon dont on envisage récupérer, stocker et utiliser l'eau de pluie :
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau.jpg]]
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau|centré]]

#L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
#Elle glisse vers les gouttières.
#Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
#Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
#Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
#Ensuite elle est stockée dans la cuve.
#Distribution :
*Soit par robinets (cuve hors sol).
*Soit par pompage (cuve enterrée) : l'eau est distribuée dans la maison via un réseau indépendant du réseau d'eau de ville.
==== Récupération d’eau ====
Le récupérateur d’eau de pluie permet de stocker les eaux pluviales. La capacité d’un récupérateur peut aller de 200 à 10000 litres selon les modèles. La pluie qui tombe sur le toit de la maison est canalisée par les gouttières, qui sont directement reliées à la cuve grâce à un collecteur d’eau. l’utilisation de gouttière en PVC, en zinc ou en faïence. Les toits en ardoise ou en tuiles permettent de récupérer une eau plus pure que les revêtements en aluminium, en goudron, et en matériaux synthétiques. il faut aussi placer une grille de protection sur nos gouttières afin d’éviter l’introduction de feuilles ou d’insectes dans les descentes reliées au récupérateur. Enfin, on a pensé à nettoyer les gouttières deux fois par an.
*Quantité récupérée et besoin en eau de pluie
Selon la région, nous pouvons récupérer en moyenne 600 litres d’eau de pluie par m² de toiture chaque année. Même en été, nous pouvons récupérer jusqu’à 40 litres d’eau par m² de toiture.
la méthode dont on a procédé pour calculer le volume d’eau que vous pouvons récupérer. C'est de multiplier la surface au sol de notre habitat par la pluviosité (en mètre).On a Retranché 10% du résultat obtenu, qui symboliseront les pertes dues à l’évaporation.
On a estimé que notre habitat fait 2 m² et qu’il tombe environ 0.75m (moyenne nationale) dans la France chaque année, nous pourrons récupérer 1.35 m3 d’eau : 2 x 0.75 = 1.5 m3 - 10% =1.35 m3.
nos besoins peuvent être définis grâce au tableau suivant :

==== Récupération intelligente ====

Notre système est dit "intelligent", en effet celui ci va connecter sur des sites donnant la météo (www.openweathermap.org par exemple) grâce à des API. Il fera aussi des moyennes dans le temps mais avec des durées différentes :
• Moyenne sur les 3 derniers jours
• Moyenne sur les 2 dernières semaines

Si la météo prévoit du grand soleil pour les semaines qui arrivent, notre système va prévenir l'utilisateur de faire attention. En fonction des différentes moyennes calculés nous pourrons connaître le nombre de jours avant de ne plus avoir d'eau.

=== '''Le système de régulation de température''' ===
Notre habitat aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C. En vue de répondre a cette problématique, nous avons décidé d'utiliser un capteur 1-Wire DS18B20 pour mesurer une température au moyen d'une carte Arduino / Genuino. et selon un seuil défini, nous allons agir sur un système de chauffage.
===='''Descriptif des composants '''====
*Le capteur DS1B20 :
Ce composant est un capteur de température numérique intégrant tout le nécessaire requis pour faire la mesure : capteur analogique, convertisseur analogique / numérique, électronique de communication et alimentation.
Il communique via un bus 1-Wire et possède une résolution numérique de 12 bits avec une plage de mesure de -55°C à +125°C. La précision analogique du capteur est de 0,5°C entre -10°C et +85°C, ce qui rend ce capteur très intéressant pour une utilisation "normale".

[[Fichier:Capteur_DS18B20.jpg]]

Le capteur DS18B20 est un capteur 1-Wire, cela signifie qu'il communique avec une carte maître au moyen d'un bus 1-Wire. Plusieurs capteurs peuvent être reliés sur un même bus 1-Wire. De plus, chaque capteur dispose d'une adresse unique gravée lors de la fabrication, il n'y a donc pas de risque de conflit.
Un bus 1-Wire est composé classiquement des trois fils : un fil de masse, un fil d'alimentation (5 volts) et un fil de données. Un seul composant externe est nécessaire pour faire fonctionner un bus 1-Wire : une simple résistance de 4.7K ohms en résistance de tirage à l'alimentation sur la broche de données.

[[Fichier:Schema_ds18b20.jpg|Câblage du capteur DS18B20]] [[Fichier:Pinout_ds18b20.jpg|Illustration pinout]]

PS: Il existe aussi un mode "parasite" ne nécessitant que deux fils (masse et données),Mais ce mode n'est pas le plus adapté pour faire de la mesure.

=='''Bilan énergétique'''==
=== Etude de cas ===

Vivre dans une maison passive, c’est bien. Dire que ça ne consomme pas beaucoup, c’est bien. Mais le prouver au quotidien c’est mieux !
Les statistiques présentées ci-dessous sont envoyées par un couple, qu’on a contacté, qui habite dans une maison passive en Normandie

*'''L’éclairage''' :
Ne représente quasiment rien dans la consommation. On se rend compte ici que les lampes basse consommations ne servent à rien, elles ont permis de diviser par trois le poste de consommation le moins important !

*'''La ventilation''' :
Le renouvellement de l’air est important dans une maison passive car elle n’a pas de fuite, la ventilation doit donc tourner en permanence. Le moins qu’on puisse dire, c’est que cela ne représente pas grand-chose.

*'''Le puits canadien''' :
Il sert de préchauffage de l’air entrant dans la maison en hivers et de « climatiseur » en été, il tourne aussi toute l’année et sa consommation ne varie pas trop.

*'''La pompe à chaleur''' :
Son utilité est double, elle sert à la fois à nous chauffer et à chauffer notre eau chaude quand le soleil ne suffit pas. Sa consommation est donc forte en hiver et très faible en été.

*'''Le chauffe-eau solaire''' :
Il suit la courbe inverse de la pompe à chaleur, il fonctionne surtout aux beaux jours. Mais l’avantage c’est qu’il ne consomme quasiment rien (juste une pompe de 60 W pour chauffer 300 L d’eau).

*'''Les autres consommations''' :
Il s’agit pour nous essentiellement de la machine à laver, le lave-vaisselle, la cuisine et les ordinateurs. Nous ne consommons pas de télé.

*'''Sur la globalité''' :
La consommation monte à 44 kWh/an/m² en janvier tout compris, si on enlève la partie « autres consommations », on arrive à 30 kWh/an/m². Soit… entre 6 et 10 fois moins que le logement moyen français.

Donc pour notre cas si on considère que notre habitat fait 20 m² on aura don une consommation moyenne de '''1000 kWh/an''' maximum.

On remarque bien que ces deux solutions sont assez suffisantes, de point de vue production énergétique, pour alimenter notre habitat avec de l’énergie électrique ainsi que pour le chauffage.

=== Chiffrage de puissance produite par les solutions envisagées ===

*'''Caractéristiques techniques de la membrane photovoltaïque posée sur le bâtiment:'''

{| class="wikitable"
|-
| Taux d’exploitation de la toiture || 16%
|-
| Production d’énergie annuelle || 2166 KWh/an
|-
| Gain estimé par an (0,57€/KWh) || 1235 €/an
|}

*'''L'arbre à vent : '''
Il permet aussi d’engranger 3 KW/j, ce qui garantit les besoins électriques d’un foyer de 4 personnes hors chauffage.

*'''Plantalámpara:'''
Un ensoleillement journalier permet de générer de la lumière pendant environ deux heures.

=='''Prototype'''==

==='''Matériels utilisés'''===

==== 1-ère version : Maquette cible ====
* Raspberry Pi
* Atmega 328P avec bootloader / Arduino Uno
* Arduino Uno
* Non-invasive AC Current Sensor : YHDC SCT-013-000 CT 100A max
* 2 modules NRF24L01
* Capteur de niveau de l’eau
* Autres composants:
• Résistances
• condensateurs
• Resonator 16mhz

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Raspberry.png|200px|thumb|left|Raspberry Pi]]
[[Fichier:Atmega.png|200px|thumb|right|Atmega 328P avec bootloader]]
[[Fichier:Uno.png|200px|thumb|centre|Arduino Uno]]
[[Fichier:Current Sensor.png|200px|thumb|left|SYHDC SCT-013-000 CT 100A max]]
[[Fichier:Module rf.png|200px|thumb|right|modules NRF24L01]]
[[Fichier:Niveau eau.png|200px|thumb|centre|Capteur de niveau de l’eau]]
 
 
 

==== Montage ====
* Partie Raspberry:

[[Fichier:Partie Raspberry.png|vignette|centré|]]

* Partie Arduino/Atmega

[[Fichier:Partie Arduino.png|vignette|centré|]]

* Le schéma suivant explique le principe de fonctionnement de notre solution :

[[Fichier:Schéma.png|vignette|centré|principe de fonctionnement]]

==== 2-ème version : Prototype réalisé ====
* Arduino Yun
* Base shield V2
* Grove / yhdc ta12-200
* US - 020 Ultrasonic Range Finder

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Arduino Yun.png|200px|thumb|left|Arduino Yun]]
[[Fichier:Base shield.png|200px|thumb|right|Base shield V2]]
[[Fichier:Grove.png|200px|thumb|centre|Grove / yhdc ta12-200]]
[[Fichier:US-020 Ultrasonic Range Finder.png|200px|thumb|centre|US - 020 Ultrasonic Range Finder]]
 
 
 

===== Maquette =====

[[Fichier:Face1.jpg|200px|thumb|left|]]
[[Fichier:Face2.jpg|200px|thumb|right|]]
[[Fichier:Face3.jpg|230px|thumb|centre|]]
 
 
 

==='''Code Arduino'''===
<pre>

const int USTrig = A2; // T pour tgri
const int USEcho = A3; // E pour echo
#include <Bridge.h>
#include <Console.h>
#include <Process.h>
#include "EmonLib.h" // Include Emon Library
EnergyMonitor emon1; // Create an instance
#define ARRAY_SIZE 5

void setup()
{
pinMode(USTrig, OUTPUT);
pinMode(USEcho, INPUT);
// Serial.begin(9600);
Bridge.begin();
Console.begin();
emon1.voltage(2, 234.26, 1.7); // Voltage: input pin, calibration, phase_shift
emon1.current(1, 111.1); // Current: input pin, calibration.

digitalWrite(USTrig, LOW);

Serial.begin(9600);

}

#define VITESSE 340 //vitesse du son 340 m/s

// setup()
void postToThingSpeak(String key, float value[]) {
Process p;
String cmd = "curl --data \"key="+key;
for (int i=0;i<ARRAY_SIZE;i++) {
cmd = cmd + "&field"+ (i+1) + "=" + value[i];
}
cmd = cmd + "\" http://api.thingspeak.com/update";
p.runShellCommand(cmd);
Console.println(cmd);
p.close();
}

void loop()
{

emon1.calcVI(20,2000); // Calculate all. No.of half wavelengths (crossings), time-out

float vol[ARRAY_SIZE];
float realPower = emon1.realPower; //extract Real Power into variable
float powerFActor = emon1.powerFactor; //extract Power Factor into Variable
float supplyVoltage = emon1.Vrms; //extract Vrms into Variable
float Irms = emon1.Irms; //extract Irms into Variable

vol[0] = (float)realPower;
vol[1] = (float)powerFActor;
vol[2] = (float)supplyVoltage;
vol[3] = (float)Irms;

Serial.println(" ******************************");
Serial.println(" Projet: Habitat dans une foret");
Serial.println(" ******************************");
Serial.print("Puissance reelle = ");
Serial.println(realPower);
Serial.print("Facteur de puissance = ");
Serial.println(powerFActor);
Serial.print("Tension d'alimentation = ");
Serial.println(supplyVoltage);
Serial.print("Valeur efficace du courant = ");
Serial.println(Irms);

postToThingSpeak("LO67SWQ4RDUJ5MOO",vol);
// 1. Un état haut de 10 microsecondes est mis sur la broche "Trig"
digitalWrite(USTrig, HIGH);
delayMicroseconds(5); //on attend 10 µs
// 2. On remet à l’état bas la broche Trig
digitalWrite(USTrig, LOW);

// 3. On lit la durée d’état haut sur la broche "Echo"
unsigned long duree = pulseIn(USEcho, HIGH);

if(duree > 3000000)
{
// si la durée est supérieure à 30ms, l'onde est perdue
Serial.println("Onde perdue, mesure échouée !");
}
else
{
// 4. On divise cette durée par deux pour n'avoir qu'un trajet
duree = duree/2;

// 5. On calcule la distance avec la formule d=v*t
float temps = duree/1000000.0; //on met en secondes
float distance = temps*VITESSE; //on multiplie par la vitesse, d=t*v

// 6. On affiche la distance
Serial.print("Niveau de l'eau = ");
Serial.println(distance); //affiche la distance mesurée (en mètres)
Serial.println("//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////");
}

// petite pause
delay(1000);
}

</pre>

==='''Interface de Visualisation'''===

Le module « Captation & Data visualisation » se propose d'allier techniques de captation analogique et numérique et dispositifs de datavisualisation.

La solution qu’on a proposé – en relation avec le but du cours– est de visualiser en temps réel la consommation de l’énergie électrique et la quantité de l’eau dont il possède ce qui va permettre à l’habitant de bien gérer sa consommation journalière.

Il faut donc installer les capteurs à la sortie du compteur ou à la sortie du groupe batteries pour notre cas et dans la cuve de l’eau en bas de l’habitat.

En fait, on a utilisé la solution « thingspeak » qui permet de visualiser en temps réel des données acquises des objets connectés en général.

[[Fichier:Thingspeak.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

Les photos ci-dessous présentent l’affichage –à titre indicatif- des valeurs de consommations électriques.

[[Fichier:Thingspeak2.png|500px|thumb|centre|]]
[[Fichier:Thingspeak3.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]
[[Fichier:Thingspeak4.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

[[Catégorie:TELECOM]]
[[Catégorie:ESADSE]]

Habitat auto-suffisant sur un arbre

2017-01-15T21:14:30Z

Sana Bousairi : /* Le système de régulation de température */

=='''Le projet'''==
=== Descriptif du projet ===

* Le principe du projet
Produire un écosystème auto-suffisant à l'échelle d'un arbre, pouvant s'étendre à une forêt.

* Guide d'utilisation
Imaginez vous au milieu de la forêt, avec pour seule outil d'habitation votre sac à dos. En défaisant ce sac, vous vous apercevez qu'il forme en fait une toile faite d'un matériau composite aussi imperméable qu'isolant. Il ne vous reste plus qu'à trouver un bel arbre vif pour y tendre celle-ci en prenant soin d'accrocher aux branches les anneaux extensibles qui se trouvent aux extrémités de cette toile. Une fois tendue, elle fait office de niche, qui vous permettra d'abord de vous isoler du froid. Dans votre sac à dos se trouve aussi un disque qu'il faudra suspendre à cet arbre de manière à ce qu'il soit centré par rapport au centre de votre niche. En cas d'intempéries, ce disque déploie des arceaux qui viennent s'accrocher directement au bord de la niche, créant ainsi un habitat parfaitement isolé. La structure supérieure permet également de pouvoir récupérer l'eau de pluie qui, en ruisselant sur les parois va passer dans les rainures du tissu de la structure inférieure avant d'être dirigée vers l'extérieur.

* Implantation et mise en situation réelle
En partant du principe que ce kit peut aussi bien faire office d'habitat pérenne qu’éphémère, nous envisageons donc une implantation de cet habitat modulable, sans durée de temps définie, à l'échelle d'un petit lotissement d'environ personnes 25 résidents.
Surface habitable:
Nombre de personnes par logement :
Type d'arbre :

* Dans quel but ?
Permettre de créer une civilisation hybride et désengorger les villes, pour une meilleure utilisation des ressources naturelles. Ce pourrait être une solution d'avenir, qui dans un premier temps serait testée.

* Les limites du projet
Implantation limité à un type de relief pour le moment. Mais pourquoi ne pas envisager ce "kit" comme un moyen possible de survivre en milieu hostile ?

=== Vivre en autonomie, produire son électricité, son chauffage et gérer l’eau : une réalité ===
L’autonomie a toujours été relative à nos besoins. Cependant, ces dernières années, le développement de certaines technologies, l’accès à l’information ultra rapide et les volontés de mettre en place des modes de fonctionnements écologiques, tous ces facteurs ont permis la démocratisation des moyens pour vivre en autonomie.
En dehors des villes, des villages, nous avons la possibilité de nous "désabonner" de certains services par un équipement en matériels alliant les nouvelles technologies : panneaux solaires, batteries, téléphonies mobile... et des moyens plus traditionnels comme le chauffage au bois et les toilettes sèches.

=== Partie technique du projet ===

Les études et réalisations techniques à faire sur le projet :

*Régulation de température

L'habitat/serre aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C.
Ce qui requiert un système de régulation de température : avec des capteurs, un système de traitement et un régulateur (chauffage ou refroidissement).

*Approvisionnement en énergie

On effectuera des recherches sur l’exploitation des mouvements oscillatoires des feuilles/branches des arbres pour générer de l’énergie.
On peut aussi utiliser des moteurs à air comprimé pour exploiter le mouvement du vent.

*Data visualisation : lumière
**Exploitation des études menées sur la communication des arbres entre eux (chimiques, acidité, communication à travers la racine) et essayer de les appliquer (collecte des signaux et transformation en signaux lumineux)
** Production de l’électricité à partir des arbres

*récupération d’eau, Stockage, et filtrage
Un habitat qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, c'est une maison intelligente qui capte l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation.

*les étapes d'exploitation:
**Récupération de l'eau
**Filtrage
**stockage

=='''État de l'art'''==
=== Energy Harvesting / Récupération d'énergie ===

La récupération d'énergie (Energy Harvesting en anglais) est un domaine en plein essor. En effet, si les systèmes de récupération d'énergie existent depuis très longtemps, comme les dynamos pour s'éclairer à vélo ou les allumes gaz mécaniques, de nouveaux systèmes ingénieux sont aujourd'hui mis au point pour récupérer l'énergie depuis de multiples sources.
La récupération d'énergie au sens "Energy Harvesting" consiste à exploiter les sources d'énergie faibles et diffuses présentes dans notre environnement. Les énergies renouvelables comme le solaire, le photovoltaïque et l'éolien sont à contrario des sources très importantes de récupération d'énergie, mais à plus grande échelle.
Le terme "Energy Harvesting" peut également être traduit en "récolte d'énergie" ou "moissonnage d'énergie". En fait, cela s'apparente aussi dans certains cas à un recyclage de l'énergie utilisée...
Pour faire du Energy Harvesting, différentes techniques peuvent être employées :exploiter les mouvements d'un corps, la chaleur, les vibrations ou encore les ondes électromagnétiques. De nouvelles découvertes scientifiques permettent aujourd'hui d'exploiter plus facilement ces sources d'énergies.
Les avancées dans le domaine des nanotechnologies permettent notamment de créer des systèmes miniatures et très sensibles pour récupérer de faibles sources d'énergies mais suffisantes pour faire fonctionner de petits capteurs sans-fils.
Voici quelques unes des techniques de récupération d'énergie qui vont se développer :
* '''La piézoélectricité''' : récupération de l'énergie générée lorsqu'une pression est exercée sur un matériau piézoélectrique. Les vibrations peuvent également être transformées ainsi en électricité.
* '''La thermoélectricité''' : récupération de l'énergie résultant de la différence de température entre deux éléments. Tout appareil émettant de la chaleur peut être source d'énergie.
* '''Le photovoltaïque''' : récupération de l'énergie solaire mais aussi recyclage de la lumière artificielle.
* '''L'énergie cinétique''' : énergie issue des mouvements d'un corps.
* '''L'électromagnétisme''' : collecte de l'énergie véhiculée par les ondes électromagnétiques.
La récupération d'énergie par capteurs n'est pas réservée aux fanatiques d'écologie, c'est un vrai marché qui devrait peser près de 4 milliards de dollars en 2020.

=== Récupération de l'eau ===

La récupération d'eau est un point très important pour la maison car c'est un élément vital. Le système auquel nous avons pensé n'est pas très original mais a le mérite d'être simple et efficace. Il s'agit d'une cuve enterrée,afin d'éviter le gel de l'eau, équipé d'une pompe à bras (voir photo) pour récupérer l'eau. La cuve sera équipée d'un capteur permettant de connaître le niveau d'eau et ainsi leur autonomie restante.
[[Fichier:Pompe.png|vignette|centré|Pompe à bras]]

=='''Solutions'''==
==='''Problème: "Chauffage / perte de chaleur" -Vs- Solution : "Maison passive"'''===
[[Fichier:Maison passive.png|vignette|centré|Schéma d'une maison passive]]

Imaginez un habitat parfaitement isolé, comme s’il avait été recouvert d’un manteau qui le protège autant l’hiver que l’été. Il fait bon à l’intérieur, puisque vous l’occupez et y rejetez de la chaleur. Si, en plus, le temps est ensoleillé, c’est encore mieux, et vous n’avez plus besoin de chauffer. Mais il faut éviter que le soleil n’y entre l’été, pour éviter les surchauffes.
Le concept du bâtiment passif est que la chaleur dégagée à l’intérieur de la construction (êtres vivants, appareils électriques) et celle apportée par l’extérieur (ensoleillement) suffisent à répondre aux besoins de chauffage. Un bâtiment occupé qui ne perd pas la chaleur interne n’a pas besoin de chauffage pour rester agréable à vivre. Dans un bâtiment traditionnel, le chauffage ne sert qu’à compenser les pertes de chaleur.

''' COMMENT GARDER LA CHALEUR ? '''

*'''Isolation''':
Il est assez évident que pour garder la chaleur dans une construction (ou la laisser dehors lorsqu’il fait chaud), il faut bien isoler les parois. Car les principales pertes se font lors du passage de la chaleur à travers ces parois : tout d’abord le toit (l’air chaud monte), puis les murs et enfin le sol. Les portes et fenêtres sont considérées comme des parois particulières (transparentes et/ou ouvrantes).

En plus d’une isolation performante des parois, une attention particulière doit être portée à la suppression du passage de la chaleur par des points particuliers de la structure, appelés « ponts thermiques » car ce sont des passages (ponts) qui favorisent les pertes thermiques. Dans la pratique, l’isolation par l’extérieur doit être privilégiée, car elle supprime ces points de passage.

Les portes et fenêtres, moins isolantes que les parois opaques fixes, doivent aussi atteindre un niveau d’isolation supérieure. Le recours au '''triple vitrage''' est conseillé, voire nécessaire pour atteindre une performance suffisante d’isolation dans un bâtiment passif.

*'''Récupération de la chaleur sortante''':
L’idée est donc simple : on récupère la chaleur de l’air sortant (pas l’air lui-même, juste sa chaleur) pour réchauffer l’air entrant. En période froide, plus question de faire rentrer de l’air gelé !
Il est désormais possible, pour faire encore plus d’économies, de récupérer la chaleur des eaux « grises » (lave-vaisselle, lave-linge, douche, lavabos) sortantes pour préchauffer les eaux entrantes venant du réseau (ou l’air entrant).

==='''Production d'énergie électrique'''===

==== Panneau solaire souple / Membrane photovoltaïque ====
[[Fichier:membrane.png|vignette|centré|Membrane photovoltaïque]]

Une membrane d'étanchéité synthétique pour toitures terrasses sur laquelle sont intégrés en usine des modules photovoltaïques souples produisant de l'électricité avec des rendements supérieurs de 20% supérieur au rendement des cellules photovoltaïques classiques qui s'installent un peu partout en Europe. Elle est simple à mettre en œuvre et s'adapte à toutes les formes de toiture.

* Installation : En France l’orientation est au sud et il faut garder un angle optimal situé entre 30 et 45 degrés.

==== L’arbre à vent ====
[[Fichier:Courbe.png|vignette|centré| Courbe pour une hélice de diamètre D = 1m ]]

A base de la courbe ci-dessus et vu qu’il est quasiment impossible d’avoir du vent à vitesse supérieur à 4.5 m/s à l’intérieur d’une forêt surtout s’elle est dense en arbres, nous proposons une nouvelle solution « made in France » qui vient de se déployer petit à petit en France : <big>'''Arbre à vent!'''</big>

[[Fichier:arbre à vent.png|vignette|centré| L’arbre à vent ]]

Cet arbre est composé d’un tronc soutenant des dizaines de feuilles appelées « Aeroleafs », petites turbines capables de produire de l’électricité en silence, avec des vents de moins de 2 m/s (environ 7km/h). Les Aeroleafs tournent sur leur axe et l’électricité produite grâce au petit générateur situé à leur base est envoyée vers un onduleur. Ce dernier redistribue ensuite cette électricité pour qu’elle soit consommée.

==== Amener la lumière au fin fond de la forêt : Plantalámpara ====

Des scientifiques ont imaginé un système autonome et durable capable de capter l’énergie de la photosynthèse d’une plante pour ainsi créer de l’électricité. Un modèle nommé "Plantalámpara" permet désormais d’apporter la lumière aux populations vivantes dans la forêt.

[[Fichier:photosynthèse.png|vignette|centré| Plantalámpara ]]

Le projet Plantalámpara (traduite par lampe à énergie végétale) repose sur une idée simple, celle de placer des électrodes dans la terre et ainsi récupérer l’énergie libérer par la plante pour créer un flux de courant et recharger une batterie.

=== '''La récupération d'énergie à partir des mouvements des arbres''' ===
La récupération d'énergie (souvent connu sous le terme "Energy Harvesting") à partir des mouvements des arbres consiste à récupérer de l'énergie à partir des mouvements des branches et des feuilles. Pour ce faire, des générateurs piézoélectriques sont installés sur les branches. Lorsque l'air exerce une pression sur ces capteurs, ils produisent une tension.

==== Mécanisme ====
En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique.
On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres.
La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm.

==== Le système de conversion d’énergie====
La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie.
Ci-dessous un tableau présentant le taux de conversion que l'on peut avoir selon le type de matériau utilisé
{| class="wikitable"
|-
! Matériau !! Taux de conversion maximal
|-
| Polyfluorures de vinylidène (PVFD) || 1-5%
|-
| Céramiques de PZT || 35-50%
|-
| Monocristaux || 70-90%
|}

La conversion peut se faire aussi de manière indirecte en convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique en suivant plusieurs cycles de compression-décompression successifs. On pourrait aussi fixer l'élément piézoélectrique sur un système vibratoire.

==== Paramètres à considérer ====
D'après des simulations effectuées par des étudiants de l'université de Lahore, Pakistan et celle de Bangkok, Thaïlande (FUZZY LOGIC BASED ENERGY HARVESTING WITH THE MOVEMENT OF PLANTS BRANCHES AND LEAVES, Basit Ali1, Muhammad Waseem Ashraf, Shahzadi Tayyaba, Muhammad Zahid Qureshi1, Ghulam Sarwar, Muhammad Faisal Wasim1 and Nitin Afzulpurkar, GC University, Lahore, Pakistan; The University of Lahore, Pakistan; Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.), les deux paramètres à considérer pour la génération de l'énergie électrique à partir des mouvements des branches causés par le vent sont la vitesse du vent et l'angle à laquelle le vent attaque le capteur.

=== '''La production de l'électricité à partir des arbres''' ===
Un arbre peut produire de l'électricité... de faible intensité, certes, mais suffisamment pour alimenter un appareil de très basse consommation (Exemple : des capteurs de température pour émettre un signal d'alerte en cas d'incendie)

Trois chercheurs ont publié dans la revue scientifique "PlosOne" les résultats d'expériences effectuées sur le Ficus benjamina, le figuier pleureur, une plante d'appartement bien connue. Une électrode est plantée dans la tige de manière à pénétrer dans le xylème, cet ensemble de fibres dont les canaux font monter vers les feuilles la sève brute aspirée depuis le sol. L'autre est enfichée dans le sol ou plongée dans diverses solutions.
Les chercheurs observent entre les deux une différence de potentiel (ou tension électrique) de 50 à 200 millivolts. En poussant plus loin l'investigation, ces biologistes ont prouvé que cette tension n'était pas due à des réactions d'oxydoréduction, comme on le pensait. On les met facilement en évidence dans cette expérience classique des cours de sciences au collège, consistant à planter dans un fruit (orange, citron...) ou une pomme de terre deux objets composés de métaux différents. Faisant office d'électrodes, ils produisent une petite tension, grâce à laquelle on peut obtenir un courant de faible intensité. C'est l'acidité de la phase liquide à l'intérieur du végétal qui entretient le phénomène. Des électrons sont arrachés à l'une des électrodes (l'anode), ce qui correspond à une oxydation, tandis que ces particules s'accumulent vers l'autre électrode (la cathode), y entraînant une réaction que les chimistes appellent une réduction.

Ci-dessous le schéma général des expériences réalisées sur le Ficus benjamina.
La plante est placée dans un pot et enfermée dans une cage de Faraday (pour éviter les champs électromagnétiques éventuels qui fausseraient les mesures d'aussi faibles tensions). Une électrode est plantée jusque dans le xylème, l'autre placée dans une boîte de Pétri emplie d'une solution à pH variable. Ce liquide est électriquement en contact avec le sol par un pont en gel d'agar-agar contenant du chlorure de potassium (KCl).

B: la tension mesurée ne dépend pas de la hauteur à laquelle est plantée l'électrode (bark, écorce; phloem, phloème; xylem, xylème) mais elle disparaît lorsqu'un lame de rasoir coupe le xylème au-dessus ou au-dessous de l'électrode.

C : le potentiel mesuré varie avec le potentiel zêta (électrostatique) entre le centre du vaisseau capillaire et ses parois, avec la variation de pression (delta-P) et avec la vitesse de la sève (Vsapstream).

[[Fichier: production_d'énergie.jpg]]

=== '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' ===

Chez les plantes, les cellules sont en communications constante entre elles. Les cellules végétales communiquent pour coordonner leurs activités en réponse aux conditions changeantes de la lumière, l'obscurité et de la température qui guident le cycle de croissance, la floraison et la fructification de la plante. Les cellules végétales communiquent également pour coordonner ce qui se passe dans leur racines, tiges et feuilles.

Ici, on va s'intéresser à l'exploitation de cette communication végétale, en cherchant une méthode pour transformer cette dernière en signaux électriques qui serviront à éclairer l'habitat.

=== ''' Récupération d’eau, filtrage, et stockage ''' ===
Notre habitat est une maison qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, en passant par plusieurs étapes, capter l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation. pour par exemple:
*Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge...
*Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
*Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet. ( a voir )

Le principe proposé par cette maison intelligente est simple : les jours de pluie, le toit de la maison recueille l’eau.
Cette pluie est ensuite purifiée grâce à un processus biologique basé sur la distillation solaire. A noter que ce procédé nommé Bio-concrete bannit tout produit chimique. Il permet également de réguler le pH de l’eau, ceci dans un but : la rendre potable.
Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement de chaque étape. Le schéma ci-dessous permet de visualiser de manière générale, la façon dont on envisage récupérer, stocker et utiliser l'eau de pluie :
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau.jpg]]
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau|centré]]

#L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
#Elle glisse vers les gouttières.
#Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
#Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
#Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
#Ensuite elle est stockée dans la cuve.
#Distribution :
*Soit par robinets (cuve hors sol).
*Soit par pompage (cuve enterrée) : l'eau est distribuée dans la maison via un réseau indépendant du réseau d'eau de ville.
==== Récupération d’eau ====
Le récupérateur d’eau de pluie permet de stocker les eaux pluviales. La capacité d’un récupérateur peut aller de 200 à 10000 litres selon les modèles. La pluie qui tombe sur le toit de la maison est canalisée par les gouttières, qui sont directement reliées à la cuve grâce à un collecteur d’eau. l’utilisation de gouttière en PVC, en zinc ou en faïence. Les toits en ardoise ou en tuiles permettent de récupérer une eau plus pure que les revêtements en aluminium, en goudron, et en matériaux synthétiques. il faut aussi placer une grille de protection sur nos gouttières afin d’éviter l’introduction de feuilles ou d’insectes dans les descentes reliées au récupérateur. Enfin, on a pensé à nettoyer les gouttières deux fois par an.
*Quantité récupérée et besoin en eau de pluie
Selon la région, nous pouvons récupérer en moyenne 600 litres d’eau de pluie par m² de toiture chaque année. Même en été, nous pouvons récupérer jusqu’à 40 litres d’eau par m² de toiture.
la méthode dont on a procédé pour calculer le volume d’eau que vous pouvons récupérer. C'est de multiplier la surface au sol de notre habitat par la pluviosité (en mètre).On a Retranché 10% du résultat obtenu, qui symboliseront les pertes dues à l’évaporation.
On a estimé que notre habitat fait 2 m² et qu’il tombe environ 0.75m (moyenne nationale) dans la France chaque année, nous pourrons récupérer 1.35 m3 d’eau : 2 x 0.75 = 1.5 m3 - 10% =1.35 m3.
nos besoins peuvent être définis grâce au tableau suivant :

==== Récupération intelligente ====

Notre système est dit "intelligent", en effet celui ci va connecter sur des sites donnant la météo (www.openweathermap.org par exemple) grâce à des API. Il fera aussi des moyennes dans le temps mais avec des durées différentes :
• Moyenne sur les 3 derniers jours
• Moyenne sur les 2 dernières semaines

Si la météo prévoit du grand soleil pour les semaines qui arrivent, notre système va prévenir l'utilisateur de faire attention. En fonction des différentes moyennes calculés nous pourrons connaître le nombre de jours avant de ne plus avoir d'eau.

=== '''Le système de régulation de température''' ===
Notre habitat aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C. En vue de répondre a cette problématique, nous avons décidé d'utiliser un capteur 1-Wire DS18B20 pour mesurer une température au moyen d'une carte Arduino / Genuino. et selon un seuil défini, nous allons agir sur un système de chauffage.
===='''Descriptif des composants '''====
*Le capteur DS1B20 :
Ce composant est un capteur de température numérique intégrant tout le nécessaire requis pour faire la mesure : capteur analogique, convertisseur analogique / numérique, électronique de communication et alimentation.
Il communique via un bus 1-Wire et possède une résolution numérique de 12 bits avec une plage de mesure de -55°C à +125°C. La précision analogique du capteur est de 0,5°C entre -10°C et +85°C, ce qui rend ce capteur très intéressant pour une utilisation "normale".

[[Fichier:Capteur_DS18B20.jpg]]

Le capteur DS18B20 est un capteur 1-Wire, cela signifie qu'il communique avec une carte maître au moyen d'un bus 1-Wire. Plusieurs capteurs peuvent être reliés sur un même bus 1-Wire. De plus, chaque capteur dispose d'une adresse unique gravée lors de la fabrication, il n'y a donc pas de risque de conflit.
Un bus 1-Wire est composé classiquement des trois fils : un fil de masse, un fil d'alimentation (5 volts) et un fil de données. Un seul composant externe est nécessaire pour faire fonctionner un bus 1-Wire : une simple résistance de 4.7K ohms en résistance de tirage à l'alimentation sur la broche de données.

[[Fichier:Schema_ds18b20.jpg|Câblage du capteur DS18B20]] [[Fichier:Pinout_ds18b20.jpg|Illustration pinout]]

PS: Il existe aussi un mode "parasite" ne nécessitant que deux fils (masse et données), mais cela ne sera pas traité dans l'article. De plus, le mode parasite n'est pas le plus adapté pour faire de la mesure.

=='''Bilan énergétique'''==
=== Etude de cas ===

Vivre dans une maison passive, c’est bien. Dire que ça ne consomme pas beaucoup, c’est bien. Mais le prouver au quotidien c’est mieux !
Les statistiques présentées ci-dessous sont envoyées par un couple, qu’on a contacté, qui habite dans une maison passive en Normandie

*'''L’éclairage''' :
Ne représente quasiment rien dans la consommation. On se rend compte ici que les lampes basse consommations ne servent à rien, elles ont permis de diviser par trois le poste de consommation le moins important !

*'''La ventilation''' :
Le renouvellement de l’air est important dans une maison passive car elle n’a pas de fuite, la ventilation doit donc tourner en permanence. Le moins qu’on puisse dire, c’est que cela ne représente pas grand-chose.

*'''Le puits canadien''' :
Il sert de préchauffage de l’air entrant dans la maison en hivers et de « climatiseur » en été, il tourne aussi toute l’année et sa consommation ne varie pas trop.

*'''La pompe à chaleur''' :
Son utilité est double, elle sert à la fois à nous chauffer et à chauffer notre eau chaude quand le soleil ne suffit pas. Sa consommation est donc forte en hiver et très faible en été.

*'''Le chauffe-eau solaire''' :
Il suit la courbe inverse de la pompe à chaleur, il fonctionne surtout aux beaux jours. Mais l’avantage c’est qu’il ne consomme quasiment rien (juste une pompe de 60 W pour chauffer 300 L d’eau).

*'''Les autres consommations''' :
Il s’agit pour nous essentiellement de la machine à laver, le lave-vaisselle, la cuisine et les ordinateurs. Nous ne consommons pas de télé.

*'''Sur la globalité''' :
La consommation monte à 44 kWh/an/m² en janvier tout compris, si on enlève la partie « autres consommations », on arrive à 30 kWh/an/m². Soit… entre 6 et 10 fois moins que le logement moyen français.

Donc pour notre cas si on considère que notre habitat fait 20 m² on aura don une consommation moyenne de '''1000 kWh/an''' maximum.

On remarque bien que ces deux solutions sont assez suffisantes, de point de vue production énergétique, pour alimenter notre habitat avec de l’énergie électrique ainsi que pour le chauffage.

=== Chiffrage de puissance produite par les solutions envisagées ===

*'''Caractéristiques techniques de la membrane photovoltaïque posée sur le bâtiment:'''

{| class="wikitable"
|-
| Taux d’exploitation de la toiture || 16%
|-
| Production d’énergie annuelle || 2166 KWh/an
|-
| Gain estimé par an (0,57€/KWh) || 1235 €/an
|}

*'''L'arbre à vent : '''
Il permet aussi d’engranger 3 KW/j, ce qui garantit les besoins électriques d’un foyer de 4 personnes hors chauffage.

*'''Plantalámpara:'''
Un ensoleillement journalier permet de générer de la lumière pendant environ deux heures.

=='''Prototype'''==

==='''Matériels utilisés'''===

==== 1-ère version : Maquette cible ====
* Raspberry Pi
* Atmega 328P avec bootloader / Arduino Uno
* Arduino Uno
* Non-invasive AC Current Sensor : YHDC SCT-013-000 CT 100A max
* 2 modules NRF24L01
* Capteur de niveau de l’eau
* Autres composants:
• Résistances
• condensateurs
• Resonator 16mhz

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Raspberry.png|200px|thumb|left|Raspberry Pi]]
[[Fichier:Atmega.png|200px|thumb|right|Atmega 328P avec bootloader]]
[[Fichier:Uno.png|200px|thumb|centre|Arduino Uno]]
[[Fichier:Current Sensor.png|200px|thumb|left|SYHDC SCT-013-000 CT 100A max]]
[[Fichier:Module rf.png|200px|thumb|right|modules NRF24L01]]
[[Fichier:Niveau eau.png|200px|thumb|centre|Capteur de niveau de l’eau]]
 
 
 

==== Montage ====
* Partie Raspberry:

[[Fichier:Partie Raspberry.png|vignette|centré|]]

* Partie Arduino/Atmega

[[Fichier:Partie Arduino.png|vignette|centré|]]

* Le schéma suivant explique le principe de fonctionnement de notre solution :

[[Fichier:Schéma.png|vignette|centré|principe de fonctionnement]]

==== 2-ème version : Prototype réalisé ====
* Arduino Yun
* Base shield V2
* Grove / yhdc ta12-200
* US - 020 Ultrasonic Range Finder

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Arduino Yun.png|200px|thumb|left|Arduino Yun]]
[[Fichier:Base shield.png|200px|thumb|right|Base shield V2]]
[[Fichier:Grove.png|200px|thumb|centre|Grove / yhdc ta12-200]]
[[Fichier:US-020 Ultrasonic Range Finder.png|200px|thumb|centre|US - 020 Ultrasonic Range Finder]]
 
 
 

===== Maquette =====

[[Fichier:Face1.jpg|200px|thumb|left|]]
[[Fichier:Face2.jpg|200px|thumb|right|]]
[[Fichier:Face3.jpg|230px|thumb|centre|]]
 
 
 

==='''Code Arduino'''===
<pre>

const int USTrig = A2; // T pour tgri
const int USEcho = A3; // E pour echo
#include <Bridge.h>
#include <Console.h>
#include <Process.h>
#include "EmonLib.h" // Include Emon Library
EnergyMonitor emon1; // Create an instance
#define ARRAY_SIZE 5

void setup()
{
pinMode(USTrig, OUTPUT);
pinMode(USEcho, INPUT);
// Serial.begin(9600);
Bridge.begin();
Console.begin();
emon1.voltage(2, 234.26, 1.7); // Voltage: input pin, calibration, phase_shift
emon1.current(1, 111.1); // Current: input pin, calibration.

digitalWrite(USTrig, LOW);

Serial.begin(9600);

}

#define VITESSE 340 //vitesse du son 340 m/s

// setup()
void postToThingSpeak(String key, float value[]) {
Process p;
String cmd = "curl --data \"key="+key;
for (int i=0;i<ARRAY_SIZE;i++) {
cmd = cmd + "&field"+ (i+1) + "=" + value[i];
}
cmd = cmd + "\" http://api.thingspeak.com/update";
p.runShellCommand(cmd);
Console.println(cmd);
p.close();
}

void loop()
{

emon1.calcVI(20,2000); // Calculate all. No.of half wavelengths (crossings), time-out

float vol[ARRAY_SIZE];
float realPower = emon1.realPower; //extract Real Power into variable
float powerFActor = emon1.powerFactor; //extract Power Factor into Variable
float supplyVoltage = emon1.Vrms; //extract Vrms into Variable
float Irms = emon1.Irms; //extract Irms into Variable

vol[0] = (float)realPower;
vol[1] = (float)powerFActor;
vol[2] = (float)supplyVoltage;
vol[3] = (float)Irms;

Serial.println(" ******************************");
Serial.println(" Projet: Habitat dans une foret");
Serial.println(" ******************************");
Serial.print("Puissance reelle = ");
Serial.println(realPower);
Serial.print("Facteur de puissance = ");
Serial.println(powerFActor);
Serial.print("Tension d'alimentation = ");
Serial.println(supplyVoltage);
Serial.print("Valeur efficace du courant = ");
Serial.println(Irms);

postToThingSpeak("LO67SWQ4RDUJ5MOO",vol);
// 1. Un état haut de 10 microsecondes est mis sur la broche "Trig"
digitalWrite(USTrig, HIGH);
delayMicroseconds(5); //on attend 10 µs
// 2. On remet à l’état bas la broche Trig
digitalWrite(USTrig, LOW);

// 3. On lit la durée d’état haut sur la broche "Echo"
unsigned long duree = pulseIn(USEcho, HIGH);

if(duree > 3000000)
{
// si la durée est supérieure à 30ms, l'onde est perdue
Serial.println("Onde perdue, mesure échouée !");
}
else
{
// 4. On divise cette durée par deux pour n'avoir qu'un trajet
duree = duree/2;

// 5. On calcule la distance avec la formule d=v*t
float temps = duree/1000000.0; //on met en secondes
float distance = temps*VITESSE; //on multiplie par la vitesse, d=t*v

// 6. On affiche la distance
Serial.print("Niveau de l'eau = ");
Serial.println(distance); //affiche la distance mesurée (en mètres)
Serial.println("//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////");
}

// petite pause
delay(1000);
}

</pre>

==='''Interface de Visualisation'''===

Le module « Captation & Data visualisation » se propose d'allier techniques de captation analogique et numérique et dispositifs de datavisualisation.

La solution qu’on a proposé – en relation avec le but du cours– est de visualiser en temps réel la consommation de l’énergie électrique et la quantité de l’eau dont il possède ce qui va permettre à l’habitant de bien gérer sa consommation journalière.

Il faut donc installer les capteurs à la sortie du compteur ou à la sortie du groupe batteries pour notre cas et dans la cuve de l’eau en bas de l’habitat.

En fait, on a utilisé la solution « thingspeak » qui permet de visualiser en temps réel des données acquises des objets connectés en général.

[[Fichier:Thingspeak.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

Les photos ci-dessous présentent l’affichage –à titre indicatif- des valeurs de consommations électriques.

[[Fichier:Thingspeak2.png|500px|thumb|centre|]]
[[Fichier:Thingspeak3.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]
[[Fichier:Thingspeak4.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

[[Catégorie:TELECOM]]
[[Catégorie:ESADSE]]

Fichier:Pinout ds18b20.jpg

2017-01-15T17:04:26Z

Sana Bousairi : Illustration du Pinout

Illustration du Pinout

Fichier:Schema ds18b20.jpg

2017-01-15T17:02:49Z

Sana Bousairi : Schéma de câblage du capteur DS18B20

Schéma de câblage du capteur DS18B20

Fichier:Capteur DS18B20.jpg

2017-01-15T16:56:20Z

Sana Bousairi :

Habitat auto-suffisant sur un arbre

2017-01-15T16:54:28Z

Sana Bousairi : /* Le système de régulation de température */

=='''Le projet'''==
=== Descriptif du projet ===

* Le principe du projet
Produire un écosystème auto-suffisant à l'échelle d'un arbre, pouvant s'étendre à une forêt.

* Guide d'utilisation
Imaginez vous au milieu de la forêt, avec pour seule outil d'habitation votre sac à dos. En défaisant ce sac, vous vous apercevez qu'il forme en fait une toile faite d'un matériau composite aussi imperméable qu'isolant. Il ne vous reste plus qu'à trouver un bel arbre vif pour y tendre celle-ci en prenant soin d'accrocher aux branches les anneaux extensibles qui se trouvent aux extrémités de cette toile. Une fois tendue, elle fait office de niche, qui vous permettra d'abord de vous isoler du froid. Dans votre sac à dos se trouve aussi un disque qu'il faudra suspendre à cet arbre de manière à ce qu'il soit centré par rapport au centre de votre niche. En cas d'intempéries, ce disque déploie des arceaux qui viennent s'accrocher directement au bord de la niche, créant ainsi un habitat parfaitement isolé. La structure supérieure permet également de pouvoir récupérer l'eau de pluie qui, en ruisselant sur les parois va passer dans les rainures du tissu de la structure inférieure avant d'être dirigée vers l'extérieur.

* Implantation et mise en situation réelle
En partant du principe que ce kit peut aussi bien faire office d'habitat pérenne qu’éphémère, nous envisageons donc une implantation de cet habitat modulable, sans durée de temps définie, à l'échelle d'un petit lotissement d'environ personnes 25 résidents.
Surface habitable:
Nombre de personnes par logement :
Type d'arbre :

* Dans quel but ?
Permettre de créer une civilisation hybride et désengorger les villes, pour une meilleure utilisation des ressources naturelles. Ce pourrait être une solution d'avenir, qui dans un premier temps serait testée.

* Les limites du projet
Implantation limité à un type de relief pour le moment. Mais pourquoi ne pas envisager ce "kit" comme un moyen possible de survivre en milieu hostile ?

=== Vivre en autonomie, produire son électricité, son chauffage et gérer l’eau : une réalité ===
L’autonomie a toujours été relative à nos besoins. Cependant, ces dernières années, le développement de certaines technologies, l’accès à l’information ultra rapide et les volontés de mettre en place des modes de fonctionnements écologiques, tous ces facteurs ont permis la démocratisation des moyens pour vivre en autonomie.
En dehors des villes, des villages, nous avons la possibilité de nous "désabonner" de certains services par un équipement en matériels alliant les nouvelles technologies : panneaux solaires, batteries, téléphonies mobile... et des moyens plus traditionnels comme le chauffage au bois et les toilettes sèches.

=== Partie technique du projet ===

Les études et réalisations techniques à faire sur le projet :

*Régulation de température

L'habitat/serre aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C.
Ce qui requiert un système de régulation de température : avec des capteurs, un système de traitement et un régulateur (chauffage ou refroidissement).

*Approvisionnement en énergie

On effectuera des recherches sur l’exploitation des mouvements oscillatoires des feuilles/branches des arbres pour générer de l’énergie.
On peut aussi utiliser des moteurs à air comprimé pour exploiter le mouvement du vent.

*Data visualisation : lumière
**Exploitation des études menées sur la communication des arbres entre eux (chimiques, acidité, communication à travers la racine) et essayer de les appliquer (collecte des signaux et transformation en signaux lumineux)
** Production de l’électricité à partir des arbres

*récupération d’eau, Stockage, et filtrage
Un habitat qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, c'est une maison intelligente qui capte l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation.

*les étapes d'exploitation:
**Récupération de l'eau
**Filtrage
**stockage

=='''État de l'art'''==
=== Energy Harvesting / Récupération d'énergie ===

La récupération d'énergie (Energy Harvesting en anglais) est un domaine en plein essor. En effet, si les systèmes de récupération d'énergie existent depuis très longtemps, comme les dynamos pour s'éclairer à vélo ou les allumes gaz mécaniques, de nouveaux systèmes ingénieux sont aujourd'hui mis au point pour récupérer l'énergie depuis de multiples sources.
La récupération d'énergie au sens "Energy Harvesting" consiste à exploiter les sources d'énergie faibles et diffuses présentes dans notre environnement. Les énergies renouvelables comme le solaire, le photovoltaïque et l'éolien sont à contrario des sources très importantes de récupération d'énergie, mais à plus grande échelle.
Le terme "Energy Harvesting" peut également être traduit en "récolte d'énergie" ou "moissonnage d'énergie". En fait, cela s'apparente aussi dans certains cas à un recyclage de l'énergie utilisée...
Pour faire du Energy Harvesting, différentes techniques peuvent être employées :exploiter les mouvements d'un corps, la chaleur, les vibrations ou encore les ondes électromagnétiques. De nouvelles découvertes scientifiques permettent aujourd'hui d'exploiter plus facilement ces sources d'énergies.
Les avancées dans le domaine des nanotechnologies permettent notamment de créer des systèmes miniatures et très sensibles pour récupérer de faibles sources d'énergies mais suffisantes pour faire fonctionner de petits capteurs sans-fils.
Voici quelques unes des techniques de récupération d'énergie qui vont se développer :
* '''La piézoélectricité''' : récupération de l'énergie générée lorsqu'une pression est exercée sur un matériau piézoélectrique. Les vibrations peuvent également être transformées ainsi en électricité.
* '''La thermoélectricité''' : récupération de l'énergie résultant de la différence de température entre deux éléments. Tout appareil émettant de la chaleur peut être source d'énergie.
* '''Le photovoltaïque''' : récupération de l'énergie solaire mais aussi recyclage de la lumière artificielle.
* '''L'énergie cinétique''' : énergie issue des mouvements d'un corps.
* '''L'électromagnétisme''' : collecte de l'énergie véhiculée par les ondes électromagnétiques.
La récupération d'énergie par capteurs n'est pas réservée aux fanatiques d'écologie, c'est un vrai marché qui devrait peser près de 4 milliards de dollars en 2020.

=== Récupération de l'eau ===

La récupération d'eau est un point très important pour la maison car c'est un élément vital. Le système auquel nous avons pensé n'est pas très original mais a le mérite d'être simple et efficace. Il s'agit d'une cuve enterrée,afin d'éviter le gel de l'eau, équipé d'une pompe à bras (voir photo) pour récupérer l'eau. La cuve sera équipée d'un capteur permettant de connaître le niveau d'eau et ainsi leur autonomie restante.
[[Fichier:Pompe.png|vignette|centré|Pompe à bras]]

=='''Solutions'''==
==='''Problème: "Chauffage / perte de chaleur" -Vs- Solution : "Maison passive"'''===
[[Fichier:Maison passive.png|vignette|centré|Schéma d'une maison passive]]

Imaginez un habitat parfaitement isolé, comme s’il avait été recouvert d’un manteau qui le protège autant l’hiver que l’été. Il fait bon à l’intérieur, puisque vous l’occupez et y rejetez de la chaleur. Si, en plus, le temps est ensoleillé, c’est encore mieux, et vous n’avez plus besoin de chauffer. Mais il faut éviter que le soleil n’y entre l’été, pour éviter les surchauffes.
Le concept du bâtiment passif est que la chaleur dégagée à l’intérieur de la construction (êtres vivants, appareils électriques) et celle apportée par l’extérieur (ensoleillement) suffisent à répondre aux besoins de chauffage. Un bâtiment occupé qui ne perd pas la chaleur interne n’a pas besoin de chauffage pour rester agréable à vivre. Dans un bâtiment traditionnel, le chauffage ne sert qu’à compenser les pertes de chaleur.

''' COMMENT GARDER LA CHALEUR ? '''

*'''Isolation''':
Il est assez évident que pour garder la chaleur dans une construction (ou la laisser dehors lorsqu’il fait chaud), il faut bien isoler les parois. Car les principales pertes se font lors du passage de la chaleur à travers ces parois : tout d’abord le toit (l’air chaud monte), puis les murs et enfin le sol. Les portes et fenêtres sont considérées comme des parois particulières (transparentes et/ou ouvrantes).

En plus d’une isolation performante des parois, une attention particulière doit être portée à la suppression du passage de la chaleur par des points particuliers de la structure, appelés « ponts thermiques » car ce sont des passages (ponts) qui favorisent les pertes thermiques. Dans la pratique, l’isolation par l’extérieur doit être privilégiée, car elle supprime ces points de passage.

Les portes et fenêtres, moins isolantes que les parois opaques fixes, doivent aussi atteindre un niveau d’isolation supérieure. Le recours au '''triple vitrage''' est conseillé, voire nécessaire pour atteindre une performance suffisante d’isolation dans un bâtiment passif.

*'''Récupération de la chaleur sortante''':
L’idée est donc simple : on récupère la chaleur de l’air sortant (pas l’air lui-même, juste sa chaleur) pour réchauffer l’air entrant. En période froide, plus question de faire rentrer de l’air gelé !
Il est désormais possible, pour faire encore plus d’économies, de récupérer la chaleur des eaux « grises » (lave-vaisselle, lave-linge, douche, lavabos) sortantes pour préchauffer les eaux entrantes venant du réseau (ou l’air entrant).

==='''Production d'énergie électrique'''===

==== Panneau solaire souple / Membrane photovoltaïque ====
[[Fichier:membrane.png|vignette|centré|Membrane photovoltaïque]]

Une membrane d'étanchéité synthétique pour toitures terrasses sur laquelle sont intégrés en usine des modules photovoltaïques souples produisant de l'électricité avec des rendements supérieurs de 20% supérieur au rendement des cellules photovoltaïques classiques qui s'installent un peu partout en Europe. Elle est simple à mettre en œuvre et s'adapte à toutes les formes de toiture.

* Installation : En France l’orientation est au sud et il faut garder un angle optimal situé entre 30 et 45 degrés.

==== L’arbre à vent ====
[[Fichier:Courbe.png|vignette|centré| Courbe pour une hélice de diamètre D = 1m ]]

A base de la courbe ci-dessus et vu qu’il est quasiment impossible d’avoir du vent à vitesse supérieur à 4.5 m/s à l’intérieur d’une forêt surtout s’elle est dense en arbres, nous proposons une nouvelle solution « made in France » qui vient de se déployer petit à petit en France : <big>'''Arbre à vent!'''</big>

[[Fichier:arbre à vent.png|vignette|centré| L’arbre à vent ]]

Cet arbre est composé d’un tronc soutenant des dizaines de feuilles appelées « Aeroleafs », petites turbines capables de produire de l’électricité en silence, avec des vents de moins de 2 m/s (environ 7km/h). Les Aeroleafs tournent sur leur axe et l’électricité produite grâce au petit générateur situé à leur base est envoyée vers un onduleur. Ce dernier redistribue ensuite cette électricité pour qu’elle soit consommée.

==== Amener la lumière au fin fond de la forêt : Plantalámpara ====

Des scientifiques ont imaginé un système autonome et durable capable de capter l’énergie de la photosynthèse d’une plante pour ainsi créer de l’électricité. Un modèle nommé "Plantalámpara" permet désormais d’apporter la lumière aux populations vivantes dans la forêt.

[[Fichier:photosynthèse.png|vignette|centré| Plantalámpara ]]

Le projet Plantalámpara (traduite par lampe à énergie végétale) repose sur une idée simple, celle de placer des électrodes dans la terre et ainsi récupérer l’énergie libérer par la plante pour créer un flux de courant et recharger une batterie.

=== '''La récupération d'énergie à partir des mouvements des arbres''' ===
La récupération d'énergie (souvent connu sous le terme "Energy Harvesting") à partir des mouvements des arbres consiste à récupérer de l'énergie à partir des mouvements des branches et des feuilles. Pour ce faire, des générateurs piézoélectriques sont installés sur les branches. Lorsque l'air exerce une pression sur ces capteurs, ils produisent une tension.

==== Mécanisme ====
En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique.
On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres.
La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm.

==== Le système de conversion d’énergie====
La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie.
Ci-dessous un tableau présentant le taux de conversion que l'on peut avoir selon le type de matériau utilisé
{| class="wikitable"
|-
! Matériau !! Taux de conversion maximal
|-
| Polyfluorures de vinylidène (PVFD) || 1-5%
|-
| Céramiques de PZT || 35-50%
|-
| Monocristaux || 70-90%
|}

La conversion peut se faire aussi de manière indirecte en convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique en suivant plusieurs cycles de compression-décompression successifs. On pourrait aussi fixer l'élément piézoélectrique sur un système vibratoire.

==== Paramètres à considérer ====
D'après des simulations effectuées par des étudiants de l'université de Lahore, Pakistan et celle de Bangkok, Thaïlande (FUZZY LOGIC BASED ENERGY HARVESTING WITH THE MOVEMENT OF PLANTS BRANCHES AND LEAVES, Basit Ali1, Muhammad Waseem Ashraf, Shahzadi Tayyaba, Muhammad Zahid Qureshi1, Ghulam Sarwar, Muhammad Faisal Wasim1 and Nitin Afzulpurkar, GC University, Lahore, Pakistan; The University of Lahore, Pakistan; Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.), les deux paramètres à considérer pour la génération de l'énergie électrique à partir des mouvements des branches causés par le vent sont la vitesse du vent et l'angle à laquelle le vent attaque le capteur.

=== '''La production de l'électricité à partir des arbres''' ===
Un arbre peut produire de l'électricité... de faible intensité, certes, mais suffisamment pour alimenter un appareil de très basse consommation (Exemple : des capteurs de température pour émettre un signal d'alerte en cas d'incendie)

Trois chercheurs ont publié dans la revue scientifique "PlosOne" les résultats d'expériences effectuées sur le Ficus benjamina, le figuier pleureur, une plante d'appartement bien connue. Une électrode est plantée dans la tige de manière à pénétrer dans le xylème, cet ensemble de fibres dont les canaux font monter vers les feuilles la sève brute aspirée depuis le sol. L'autre est enfichée dans le sol ou plongée dans diverses solutions.
Les chercheurs observent entre les deux une différence de potentiel (ou tension électrique) de 50 à 200 millivolts. En poussant plus loin l'investigation, ces biologistes ont prouvé que cette tension n'était pas due à des réactions d'oxydoréduction, comme on le pensait. On les met facilement en évidence dans cette expérience classique des cours de sciences au collège, consistant à planter dans un fruit (orange, citron...) ou une pomme de terre deux objets composés de métaux différents. Faisant office d'électrodes, ils produisent une petite tension, grâce à laquelle on peut obtenir un courant de faible intensité. C'est l'acidité de la phase liquide à l'intérieur du végétal qui entretient le phénomène. Des électrons sont arrachés à l'une des électrodes (l'anode), ce qui correspond à une oxydation, tandis que ces particules s'accumulent vers l'autre électrode (la cathode), y entraînant une réaction que les chimistes appellent une réduction.

Ci-dessous le schéma général des expériences réalisées sur le Ficus benjamina.
La plante est placée dans un pot et enfermée dans une cage de Faraday (pour éviter les champs électromagnétiques éventuels qui fausseraient les mesures d'aussi faibles tensions). Une électrode est plantée jusque dans le xylème, l'autre placée dans une boîte de Pétri emplie d'une solution à pH variable. Ce liquide est électriquement en contact avec le sol par un pont en gel d'agar-agar contenant du chlorure de potassium (KCl).

B: la tension mesurée ne dépend pas de la hauteur à laquelle est plantée l'électrode (bark, écorce; phloem, phloème; xylem, xylème) mais elle disparaît lorsqu'un lame de rasoir coupe le xylème au-dessus ou au-dessous de l'électrode.

C : le potentiel mesuré varie avec le potentiel zêta (électrostatique) entre le centre du vaisseau capillaire et ses parois, avec la variation de pression (delta-P) et avec la vitesse de la sève (Vsapstream).

[[Fichier: production_d'énergie.jpg]]

=== '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' ===

Chez les plantes, les cellules sont en communications constante entre elles. Les cellules végétales communiquent pour coordonner leurs activités en réponse aux conditions changeantes de la lumière, l'obscurité et de la température qui guident le cycle de croissance, la floraison et la fructification de la plante. Les cellules végétales communiquent également pour coordonner ce qui se passe dans leur racines, tiges et feuilles.

Ici, on va s'intéresser à l'exploitation de cette communication végétale, en cherchant une méthode pour transformer cette dernière en signaux électriques qui serviront à éclairer l'habitat.

=== ''' Récupération d’eau, filtrage, et stockage ''' ===
Notre habitat est une maison qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, en passant par plusieurs étapes, capter l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation. pour par exemple:
*Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge...
*Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
*Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet. ( a voir )

Le principe proposé par cette maison intelligente est simple : les jours de pluie, le toit de la maison recueille l’eau.
Cette pluie est ensuite purifiée grâce à un processus biologique basé sur la distillation solaire. A noter que ce procédé nommé Bio-concrete bannit tout produit chimique. Il permet également de réguler le pH de l’eau, ceci dans un but : la rendre potable.
Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement de chaque étape. Le schéma ci-dessous permet de visualiser de manière générale, la façon dont on envisage récupérer, stocker et utiliser l'eau de pluie :
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau.jpg]]
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau|centré]]

#L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
#Elle glisse vers les gouttières.
#Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
#Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
#Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
#Ensuite elle est stockée dans la cuve.
#Distribution :
*Soit par robinets (cuve hors sol).
*Soit par pompage (cuve enterrée) : l'eau est distribuée dans la maison via un réseau indépendant du réseau d'eau de ville.
==== Récupération d’eau ====
Le récupérateur d’eau de pluie permet de stocker les eaux pluviales. La capacité d’un récupérateur peut aller de 200 à 10000 litres selon les modèles. La pluie qui tombe sur le toit de la maison est canalisée par les gouttières, qui sont directement reliées à la cuve grâce à un collecteur d’eau. l’utilisation de gouttière en PVC, en zinc ou en faïence. Les toits en ardoise ou en tuiles permettent de récupérer une eau plus pure que les revêtements en aluminium, en goudron, et en matériaux synthétiques. il faut aussi placer une grille de protection sur nos gouttières afin d’éviter l’introduction de feuilles ou d’insectes dans les descentes reliées au récupérateur. Enfin, on a pensé à nettoyer les gouttières deux fois par an.
*Quantité récupérée et besoin en eau de pluie
Selon la région, nous pouvons récupérer en moyenne 600 litres d’eau de pluie par m² de toiture chaque année. Même en été, nous pouvons récupérer jusqu’à 40 litres d’eau par m² de toiture.
la méthode dont on a procédé pour calculer le volume d’eau que vous pouvons récupérer. C'est de multiplier la surface au sol de notre habitat par la pluviosité (en mètre).On a Retranché 10% du résultat obtenu, qui symboliseront les pertes dues à l’évaporation.
On a estimé que notre habitat fait 2 m² et qu’il tombe environ 0.75m (moyenne nationale) dans la France chaque année, nous pourrons récupérer 1.35 m3 d’eau : 2 x 0.75 = 1.5 m3 - 10% =1.35 m3.
nos besoins peuvent être définis grâce au tableau suivant :

==== Récupération intelligente ====

Notre système est dit "intelligent", en effet celui ci va connecter sur des sites donnant la météo (www.openweathermap.org par exemple) grâce à des API. Il fera aussi des moyennes dans le temps mais avec des durées différentes :
• Moyenne sur les 3 derniers jours
• Moyenne sur les 2 dernières semaines

Si la météo prévoit du grand soleil pour les semaines qui arrivent, notre système va prévenir l'utilisateur de faire attention. En fonction des différentes moyennes calculés nous pourrons connaître le nombre de jours avant de ne plus avoir d'eau.

=== '''Le système de régulation de température''' ===
Notre habitat aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C. En vue de répondre a cette problématique, nous avons décidé d'utiliser un capteur 1-Wire DS18B20 pour mesurer une température au moyen d'une carte Arduino / Genuino. et selon un seuil défini, nous allons agir sur un système de chauffage.
===='''Descriptif des composants '''====
*Le capteur DS1B20 :
Ce composant est un capteur de température numérique intégrant tout le nécessaire requis pour faire la mesure : capteur analogique, convertisseur analogique / numérique, électronique de communication et alimentation.
Il communique via un bus 1-Wire et possède une résolution numérique de 12 bits avec une plage de mesure de -55°C à +125°C. La précision analogique du capteur est de 0,5°C entre -10°C et +85°C, ce qui rend ce capteur très intéressant pour une utilisation "normale".

=='''Bilan énergétique'''==
=== Etude de cas ===

Vivre dans une maison passive, c’est bien. Dire que ça ne consomme pas beaucoup, c’est bien. Mais le prouver au quotidien c’est mieux !
Les statistiques présentées ci-dessous sont envoyées par un couple, qu’on a contacté, qui habite dans une maison passive en Normandie

*'''L’éclairage''' :
Ne représente quasiment rien dans la consommation. On se rend compte ici que les lampes basse consommations ne servent à rien, elles ont permis de diviser par trois le poste de consommation le moins important !

*'''La ventilation''' :
Le renouvellement de l’air est important dans une maison passive car elle n’a pas de fuite, la ventilation doit donc tourner en permanence. Le moins qu’on puisse dire, c’est que cela ne représente pas grand-chose.

*'''Le puits canadien''' :
Il sert de préchauffage de l’air entrant dans la maison en hivers et de « climatiseur » en été, il tourne aussi toute l’année et sa consommation ne varie pas trop.

*'''La pompe à chaleur''' :
Son utilité est double, elle sert à la fois à nous chauffer et à chauffer notre eau chaude quand le soleil ne suffit pas. Sa consommation est donc forte en hiver et très faible en été.

*'''Le chauffe-eau solaire''' :
Il suit la courbe inverse de la pompe à chaleur, il fonctionne surtout aux beaux jours. Mais l’avantage c’est qu’il ne consomme quasiment rien (juste une pompe de 60 W pour chauffer 300 L d’eau).

*'''Les autres consommations''' :
Il s’agit pour nous essentiellement de la machine à laver, le lave-vaisselle, la cuisine et les ordinateurs. Nous ne consommons pas de télé.

*'''Sur la globalité''' :
La consommation monte à 44 kWh/an/m² en janvier tout compris, si on enlève la partie « autres consommations », on arrive à 30 kWh/an/m². Soit… entre 6 et 10 fois moins que le logement moyen français.

Donc pour notre cas si on considère que notre habitat fait 20 m² on aura don une consommation moyenne de '''1000 kWh/an''' maximum.

On remarque bien que ces deux solutions sont assez suffisantes, de point de vue production énergétique, pour alimenter notre habitat avec de l’énergie électrique ainsi que pour le chauffage.

=== Chiffrage de puissance produite par les solutions envisagées ===

*'''Caractéristiques techniques de la membrane photovoltaïque posée sur le bâtiment:'''

{| class="wikitable"
|-
| Taux d’exploitation de la toiture || 16%
|-
| Production d’énergie annuelle || 2166 KWh/an
|-
| Gain estimé par an (0,57€/KWh) || 1235 €/an
|}

*'''L'arbre à vent : '''
Il permet aussi d’engranger 3 KW/j, ce qui garantit les besoins électriques d’un foyer de 4 personnes hors chauffage.

*'''Plantalámpara:'''
Un ensoleillement journalier permet de générer de la lumière pendant environ deux heures.

=='''Prototype'''==

==='''Matériels utilisés'''===

==== 1-ère version : Maquette cible ====
* Raspberry Pi
* Atmega 328P avec bootloader / Arduino Uno
* Arduino Uno
* Non-invasive AC Current Sensor : YHDC SCT-013-000 CT 100A max
* 2 modules NRF24L01
* Capteur de niveau de l’eau
* Autres composants:
• Résistances
• condensateurs
• Resonator 16mhz

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Raspberry.png|200px|thumb|left|Raspberry Pi]]
[[Fichier:Atmega.png|200px|thumb|right|Atmega 328P avec bootloader]]
[[Fichier:Uno.png|200px|thumb|centre|Arduino Uno]]
[[Fichier:Current Sensor.png|200px|thumb|left|SYHDC SCT-013-000 CT 100A max]]
[[Fichier:Module rf.png|200px|thumb|right|modules NRF24L01]]
[[Fichier:Niveau eau.png|200px|thumb|centre|Capteur de niveau de l’eau]]
 
 
 

==== Montage ====
* Partie Raspberry:

[[Fichier:Partie Raspberry.png|vignette|centré|]]

* Partie Arduino/Atmega

[[Fichier:Partie Arduino.png|vignette|centré|]]

* Le schéma suivant explique le principe de fonctionnement de notre solution :

[[Fichier:Schéma.png|vignette|centré|principe de fonctionnement]]

==== 2-ème version : Prototype réalisé ====
* Arduino Yun
* Base shield V2
* Grove / yhdc ta12-200
* US - 020 Ultrasonic Range Finder

Voici les différents éléments en image :
[[Fichier:Arduino Yun.png|200px|thumb|left|Arduino Yun]]
[[Fichier:Base shield.png|200px|thumb|right|Base shield V2]]
[[Fichier:Grove.png|200px|thumb|centre|Grove / yhdc ta12-200]]
[[Fichier:US-020 Ultrasonic Range Finder.png|200px|thumb|centre|US - 020 Ultrasonic Range Finder]]
 
 
 

===== Maquette =====

[[Fichier:Face1.jpg|200px|thumb|left|]]
[[Fichier:Face2.jpg|200px|thumb|right|]]
[[Fichier:Face3.jpg|230px|thumb|centre|]]
 
 
 

==='''Code Arduino'''===
<pre>

const int USTrig = A2; // T pour tgri
const int USEcho = A3; // E pour echo
#include <Bridge.h>
#include <Console.h>
#include <Process.h>
#include "EmonLib.h" // Include Emon Library
EnergyMonitor emon1; // Create an instance
#define ARRAY_SIZE 5

void setup()
{
pinMode(USTrig, OUTPUT);
pinMode(USEcho, INPUT);
// Serial.begin(9600);
Bridge.begin();
Console.begin();
emon1.voltage(2, 234.26, 1.7); // Voltage: input pin, calibration, phase_shift
emon1.current(1, 111.1); // Current: input pin, calibration.

digitalWrite(USTrig, LOW);

Serial.begin(9600);

}

#define VITESSE 340 //vitesse du son 340 m/s

// setup()
void postToThingSpeak(String key, float value[]) {
Process p;
String cmd = "curl --data \"key="+key;
for (int i=0;i<ARRAY_SIZE;i++) {
cmd = cmd + "&field"+ (i+1) + "=" + value[i];
}
cmd = cmd + "\" http://api.thingspeak.com/update";
p.runShellCommand(cmd);
Console.println(cmd);
p.close();
}

void loop()
{

emon1.calcVI(20,2000); // Calculate all. No.of half wavelengths (crossings), time-out

float vol[ARRAY_SIZE];
float realPower = emon1.realPower; //extract Real Power into variable
float powerFActor = emon1.powerFactor; //extract Power Factor into Variable
float supplyVoltage = emon1.Vrms; //extract Vrms into Variable
float Irms = emon1.Irms; //extract Irms into Variable

vol[0] = (float)realPower;
vol[1] = (float)powerFActor;
vol[2] = (float)supplyVoltage;
vol[3] = (float)Irms;

Serial.println(" ******************************");
Serial.println(" Projet: Habitat dans une foret");
Serial.println(" ******************************");
Serial.print("Puissance reelle = ");
Serial.println(realPower);
Serial.print("Facteur de puissance = ");
Serial.println(powerFActor);
Serial.print("Tension d'alimentation = ");
Serial.println(supplyVoltage);
Serial.print("Valeur efficace du courant = ");
Serial.println(Irms);

postToThingSpeak("LO67SWQ4RDUJ5MOO",vol);
// 1. Un état haut de 10 microsecondes est mis sur la broche "Trig"
digitalWrite(USTrig, HIGH);
delayMicroseconds(5); //on attend 10 µs
// 2. On remet à l’état bas la broche Trig
digitalWrite(USTrig, LOW);

// 3. On lit la durée d’état haut sur la broche "Echo"
unsigned long duree = pulseIn(USEcho, HIGH);

if(duree > 3000000)
{
// si la durée est supérieure à 30ms, l'onde est perdue
Serial.println("Onde perdue, mesure échouée !");
}
else
{
// 4. On divise cette durée par deux pour n'avoir qu'un trajet
duree = duree/2;

// 5. On calcule la distance avec la formule d=v*t
float temps = duree/1000000.0; //on met en secondes
float distance = temps*VITESSE; //on multiplie par la vitesse, d=t*v

// 6. On affiche la distance
Serial.print("Niveau de l'eau = ");
Serial.println(distance); //affiche la distance mesurée (en mètres)
Serial.println("//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////");
}

// petite pause
delay(1000);
}

</pre>

==='''Interface de Visualisation'''===

Le module « Captation & Data visualisation » se propose d'allier techniques de captation analogique et numérique et dispositifs de datavisualisation.

La solution qu’on a proposé – en relation avec le but du cours– est de visualiser en temps réel la consommation de l’énergie électrique et la quantité de l’eau dont il possède ce qui va permettre à l’habitant de bien gérer sa consommation journalière.

Il faut donc installer les capteurs à la sortie du compteur ou à la sortie du groupe batteries pour notre cas et dans la cuve de l’eau en bas de l’habitat.

En fait, on a utilisé la solution « thingspeak » qui permet de visualiser en temps réel des données acquises des objets connectés en général.

[[Fichier:Thingspeak.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

Les photos ci-dessous présentent l’affichage –à titre indicatif- des valeurs de consommations électriques.

[[Fichier:Thingspeak2.png|500px|thumb|centre|]]
[[Fichier:Thingspeak3.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]
[[Fichier:Thingspeak4.png|500px|thumb|centre|THINGSPEAK]]

[[Catégorie:TELECOM]]
[[Catégorie:ESADSE]]

Habitat auto-suffisant sur un arbre

2016-11-15T16:51:16Z

Sana Bousairi : /* Récupération d’eau */

=='''Le projet'''==
==='''Descriptif du projet''' ===
==='''Partie technique du projet''' ===
Les études et réalisations techniques à faire sur le projet :
*Régulation de température
L'habitat/serre aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C.
Ce qui requiert un système de régulation de température : avec des capteurs, un système de traitement et un régulateur (chauffage ou refroidissement).
*Approvisionnement en énergie
On effectuera des recherches sur l’exploitation des mouvements oscillatoires des feuilles/branches des arbres pour générer de l’énergie.
On peut aussi utiliser des moteurs à air comprimé pour exploiter le mouvement du vent.
*Besoin en lumière:
**Éclairage
**Exploitation des études menées sur la communication des arbres entre eux (chimiques, acidité, communication à travers la racine) et essayer de les appliquer (collecte des signaux et transformation en signal lumineux)
*récupération d’eau, Stockage, et filtrage
Un habitat qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, c'est une maison intelligente qui capte l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation.

*les étapes d'exploitation:
**Récupération de l'eau
**Filtrage
**stockage

=='''État de l'art'''==
=== '''La récupération d'énergie à partir des mouvements des arbres''' ===
La récupération d'énergie (souvent connu sous le terme "Energy Harvesting") à partir des mouvements des arbres consiste à récupérer de l'énergie à partir des mouvements des branches et des feuilles. Pour ce faire, des générateurs piézoélectriques sont installés sur les branches. Lorsque l'air exerce une pression sur ces capteurs, ils produisent une tension.

==== Mécanisme ====
En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique.
On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres.
La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm.

==== Le système de conversion d’énergie====
La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie.
Ci-dessous un tableau présentant le taux de conversion que l'on peut avoir selon le type de matériau utilisé
{| class="wikitable"
|-
! Matériau !! Taux de conversion maximal
|-
| Polyfluorures de vinylidène (PVFD) || 1-5%
|-
| Céramiques de PZT || 35-50%
|-
| Monocristaux || 70-90%
|}

La conversion peut se faire aussi de manière indirecte en convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique en suivant plusieurs cycles de compression-décompression successifs. On pourrait aussi fixer l'élément piézoélectrique sur un système vibratoire.

==== Paramètres à considérer ====
D'après des simulations effectuées par des étudiants de l'université de Lahore, Pakistan et celle de Bangkok, Thaïlande (FUZZY LOGIC BASED ENERGY HARVESTING WITH THE MOVEMENT OF PLANTS BRANCHES AND LEAVES, Basit Ali1, Muhammad Waseem Ashraf, Shahzadi Tayyaba, Muhammad Zahid Qureshi1, Ghulam Sarwar, Muhammad Faisal Wasim1 and Nitin Afzulpurkar, GC University, Lahore, Pakistan; The University of Lahore, Pakistan; Asian Institute of Technology, Bangkok, Thailand.), les deux paramètres à considérer pour la génération de l'énergie électrique à partir des mouvements des branches causés par le vent sont la vitesse du vent et l'angle à laquelle le vent attaque le capteur.

=== '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' ===

=== ''' Récupération d’eau, filtrage, et stockage ''' ===
Notre habitat est une maison qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, en passant par plusieurs étapes, capter l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation. pour par exemple:
*Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge...
*Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
*Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet. ( a voir )

Le principe proposé par cette maison intelligente est simple : les jours de pluie, le toit de la maison recueille l’eau.
Cette pluie est ensuite purifiée grâce à un processus biologique basé sur la distillation solaire. A noter que ce procédé nommé Bio-concrete bannit tout produit chimique. Il permet également de réguler le pH de l’eau, ceci dans un but : la rendre potable.
Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement de chaque étape. Le schéma ci-dessous permet de visualiser de manière générale, la façon dont on envisage récupérer, stocker et utiliser l'eau de pluie :
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau.jpg]]
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau|centré]]

#L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
#Elle glisse vers les gouttières.
#Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
#Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
#Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
#Ensuite elle est stockée dans la cuve.
#Distribution :
*Soit par robinets (cuve hors sol).
*Soit par pompage (cuve enterrée) : l'eau est distribuée dans la maison via un réseau indépendant du réseau d'eau de ville.
==== ''' Récupération d’eau ''' ====
Le récupérateur d’eau de pluie permet de stocker les eaux pluviales. La capacité d’un récupérateur peut aller de 200 à 10000 litres selon les modèles. La pluie qui tombe sur le toit de la maison est canalisée par les gouttières, qui sont directement reliées à la cuve grâce à un collecteur d’eau. l’utilisation de gouttière en PVC, en zinc ou en faïence. Les toits en ardoise ou en tuiles permettent de récupérer une eau plus pure que les revêtements en aluminium, en goudron, et en matériaux synthétiques. il faut aussi placer une grille de protection sur nos gouttières afin d’éviter l’introduction de feuilles ou d’insectes dans les descentes reliées au récupérateur. Enfin, on a pensé à nettoyer les gouttières deux fois par an.
*Quantité récupérée et besoin en eau de pluie
Selon la région, nous pouvons récupérer en moyenne 600 litres d’eau de pluie par m² de toiture chaque année. Même en été, nous pouvons récupérer jusqu’à 40 litres d’eau par m² de toiture.
la méthode dont on a procédé pour calculer le volume d’eau que vous pouvons récupérer. C'est de multiplier la surface au sol de notre habitat par la pluviosité (en mètre).On a Retranché 10% du résultat obtenu, qui symboliseront les pertes dues à l’évaporation.
On a estimé que notre habitat fait 2 m² et qu’il tombe environ 0.75m (moyenne nationale) dans la France chaque année, nous pourrons récupérer 1.35 m3 d’eau : 2 x 0.75 = 1.5 m3 - 10% =1.35 m3.
nos besoins peuvent être définis grâce au tableau suivant :

==== ''' Filtrage ''' ====

==== ''' Stockage et/ou distribution ''' ====
[[Catégorie:TELECOM]]
[[Catégorie:ESADSE]]

Habitat auto-suffisant sur un arbre

2016-11-15T16:13:30Z

Sana Bousairi :

=='''Le projet'''==
==='''Descriptif du projet''' ===
==='''Partie technique du projet''' ===
Les études et réalisations techniques à faire sur le projet :
*Régulation de température
L'habitat/serre aura besoin d’une température ambiante d’environ 17 - 19°C.
Ce qui requiert un système de régulation de température : avec des capteurs, un système de traitement et un régulateur (chauffage ou refroidissement).
*Approvisionnement en énergie
On effectuera des recherches sur l’exploitation des mouvements oscillatoires des feuilles/branches des arbres pour générer de l’énergie.
On peut aussi utiliser des moteurs à air comprimé pour exploiter le mouvement du vent.
*Besoin en lumière:
**Éclairage
**Exploitation des études menées sur la communication des arbres entre eux (chimiques, acidité, communication à travers la racine) et essayer de les appliquer (collecte des signaux et transformation en signal lumineux)
*récupération d’eau, Stockage, et filtrage
Un habitat qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, c'est une maison intelligente qui capte l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation.

*les étapes d'exploitation:
**Récupération de l'eau
**Filtrage
**stockage

=='''État de l'art'''==
=== '''La récupération d'énergie à partir des mouvements des arbres''' ===
La récupération d'énergie (souvent connu sous le terme "Energy Harvesting") à partir des mouvements des arbres consiste à récupérer de l'énergie à partir des mouvements des branches et des feuilles. Pour ce faire, des générateurs piézoélectriques sont installés sur les branches. Lorsque l'air exerce une pression sur ces capteurs, ils produisent une tension.

==== Mécanisme ====
En effet, la piézoélectricité est cette propriété qu'ont certains matériaux comme le quartz ou le cristal de produire de l'électricité sous une contrainte mécanique.
On s’intéressera surtout, pour notre étude, aux générateurs micro ou nano-piézoélétriques (céramique de polymère par exemple), bien plus adaptés à notre environnement de travail constitué par les feuilles et les branches des arbres.
La vitesse de la brise douce à modérée est de 3,3 à 8,5 m/s. La force mécanique qui peut en résulter est de l'ordre de 6.9 à 19mW et cette force peut être convertie en énergie électrique d'environ 1.2 à 3.2mW. Pour produire cette énergie, il faut que l'arbre effectue un mouvement de va-et-vient sur environ 20cm.

==== Le système de conversion d’énergie====
La conversion et la récupération de l'énergie peut se faire directement en faisant un transfert mécanique-électrique directe. Il n'y a donc pas de stockage intermédiaire d'énergie.
Ci-dessous un tableau présentant le taux de conversion que l'on peut avoir selon le type de matériau utilisé
{| class="wikitable"
|-
! Matériau !! Taux de conversion maximal
|-
| Polyfluorures de vinylidène (PVFD) || 1-5%
|-
| Céramiques de PZT || 35-50%
|-
| Monocristaux || 70-90%
|}

La conversion peut se faire aussi de manière indirecte en convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique en suivant plusieurs cycles de compression-décompression successifs. On pourrait aussi fixer l'élément piézoélectrique sur un système vibratoire.

==== Paramètres à considérer ====

=== '''La transformation des communications entre les arbres en signaux lumineux''' ===

=== ''' Récupération d’eau, filtrage, et stockage ''' ===
Notre habitat est une maison qui serait capable de transformer l’eau de pluie directement en eau potable, en passant par plusieurs étapes, capter l’eau de pluie sur son toit, la purifie par un processus biologique et la rend immédiatement disponible, propre à la consommation. pour par exemple:
*Usage à l'intérieur de la maison : chasses d'eau, lavage des sols. En principe, le lave linge...
*Arrosage de l'arbre habitat , lavage de surface ...
*Piscine : possible avec un système de filtration pour un appoint mais pas pour un remplissage complet. ( a voir )

Le principe proposé par cette maison intelligente est simple : les jours de pluie, le toit de la maison recueille l’eau.
Cette pluie est ensuite purifiée grâce à un processus biologique basé sur la distillation solaire. A noter que ce procédé nommé Bio-concrete bannit tout produit chimique. Il permet également de réguler le pH de l’eau, ceci dans un but : la rendre potable.
Dans cette partie, nous avons bien détaillé le fonctionnement de chaque étape. Le schéma ci-dessous permet de visualiser de manière générale, la façon dont on envisage récupérer, stocker et utiliser l'eau de pluie :
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau.jpg]]
[[Fichier: Schéma Récupération d'eau|centré]]

#L'eau de pluie tombe sur le toit de l'habitat.
#Elle glisse vers les gouttières.
#Elle tombe dans les descentes de gouttières, le long du mur de la maison (possibilité d'une première filtration anti feuilles appelée crapaudine).
#Via un tuyau qui relie les gouttières à la cuve, l'eau est acheminée vers la cuve d'eau de pluie.
#Avant de tomber dans la cuve, l'eau de pluie est filtrée (les impuretés sont évacuées).
#Ensuite elle est stockée dans la cuve.
#Distribution :
*Soit par robinets (cuve hors sol).
*Soit par pompage (cuve enterrée) : l'eau est distribuée dans la maison via un réseau indépendant du réseau d'eau de ville.
==== ''' Récupération d’eau ''' ====

==== ''' Filtrage ''' ====

==== ''' Stockage et/ou distribution ''' ====
[[Catégorie:TELECOM]]
[[Catégorie:ESADSE]]

Habitat auto-suffisant sur un arbre

2016-11-02T15:09:46Z

2016-06-09T22:59:48Z

Sana Bousairi :

Lors de l'option robotique de deuxième année de Télécom Saint Etienne, nous devons réaliser quatre robots. Le projet a été pensé par les professeurs d'électronique de notre école, M. Eric Verney et M. Thierry Bru, en association avec [http://www.fablabouffe.org/ FABLABouffe].
Il s'agit de robots serveurs parisiens, en effet c'est en se basant sur le comportement ingrat des serveurs parisiens que l'idée de ces quatre scénarios est née.
Le premier robot est Pépé le porte-plateaux, le deuxième Le Gueulard, le troisième Chaud-Devant et enfin le dernier, Hermès. La description de chacun d'eux est donnée postérieurement.

Le workshop se tiendra sur deux semaines. La première semaine se déroulera à la Préfabrique de l'innovation et la seconde au bâtiment du FABLABouffe, tous les deux situés aux Forces Motrices à l'ancienne manufacture de Saint Etienne, voir [http://les-guinguettes.org/wp-content/uploads/2015/05/Plan-acces-2015.png plan d'accès]
[[Fichier:Robot.jpg|vignette|droite|Base robot Stinger et sa carte contrôleur]]
=Partie commune aux robots=
Cette partie a été développée par Fatima-Zahra Benhammou, Bastien Beridot et Yessine Feki.
==Documentation Technique==
*Le robot fonctionne par l'intermédiaire d'une carte Teensy dont vous avez l'architecture sur le lien suivant : [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png Carte Teensy]
*PCB de la carte moteur contenant la Teensy : [[Fichier:PCB_Project_TeensyRobotL298N_Orange.PDF]]
==Déplacement du robot==
*Dans un premier temps, on a installé l'environnement Teensy sous Arduino. Puis, il suffit de compiler et téléverser le programme suivant pour faire fonctionner les deux moteurs :
- Code Teensy asservissement vitesse moteurs ( en K ) : [[Fichier:TeensyVSL298AsservissementVitesse.zip]]
A ce stade, le robot fonctionne par l'intermédiaire d'ordres donnés directement via le moniteur série.

==Suiveur de ligne==
Pour notre projet, nos robots doivent suivre une ligne tracée au sol. Pour effectuer cette action, on choisit d'utiliser deux capteurs "suiveurs de ligne" QRE1113 composés chacun d'un émetteur IR et d'un photo-transistor.

[[Fichier:Suiveur1.jpg|vignette|centre|Capteur QRE1113 embarqué sur la base robot]] 
[[Fichier:Suiveur2.jpg|vignette|centre|Capteur QRE1113]] 

*Vous trouverez la Datasheet du capteur QRE1113 dans le lien suivant: https://www.sparkfun.com/datasheets/Robotics/QR_QRE1113.GR.pdf

Après plusieurs tests et ajustements du code Arduino, on arrive à un résultat assez concluant que l'on vous présente dans cette vidéo :
{{#ev:youtube|https://youtu.be/absPJ4wBRAc}}

*Code Arduino pour le suiveur de ligne : [[Fichier:Suiveur_ligne.zip|vignette]] 

==Détection des obstacles==
*On utilisera pour réaliser cette fonction un capteur à ultrasons SRF08 dont vous trouverez la documentation ci joint : [[Fichier:Capteur SRF08.docx]] 
*Ce capteur est positionné au milieu à l'avant du robot :
[[Fichier:Capteur_ultrason.jpg|vignette|centre|Capteur à ultrasons]] 

*Le capteur est branché sur le bus I2C de la carte Teensy de commande moteurs (voir pins 18 (SDA) et 19 (SCL) sur le PCB de la carte). 
*Code pour l'arrêt du robot inclus dans le code de suiveur de ligne : [[Fichier:Suiveur_detecteur.zip]] 
*Voici la vidéo qui montre l'arrêt du robot à la détection d'un obstacle :
{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=QRY7wBcaxUk}}

=Scénario 1 : Pépé le porte plateau=
Ce scénario a été réalisé par Andrea Saez, Kevin Herbillon et Yessine Feki
==Présentation du scénario==

Ce robot a pour objectif d’apporter quelque chose à une personne qui serait alors assimilée à une source de chaleur importante.
Dans ce contexte, il attendrait à son point de départ qu'on lui remette quelque chose à servir (verres, apéritifs, etc...). 
Initialement positionné sur le circuit, Pépé le porte-plateau suivrait la ligne tracée devant lui tant qu'il ne détecterait pas la présence d'une personne dans son champ de vision. Une fois la personne détectée, en supposant que celle-ci reste au même endroit durant le processus, Pépé quitterait le circuit pour se diriger en ligne droite vers sa cible, s'arrêterait à une certaine distance de celle-ci et lui laisserait le temps de prendre les objets posés sur le plateau avant de faire demi-tour et de revenir à sa position initiale. 
Dans l'idéal, le robot se remettrait en place sur le circuit et recommencerait les étapes décrites précédemment tant qu'il détecterait la présence d'objets sur le plateau. Si le plateau est "vide", il s'arrêterait alors et attendrait qu'on lui remette de nouveaux objets à servir. 

==Documentation technique==

Pour faire fonctionner ce robot nous allons utiliser une seule carte Teensy qui sera responsable de la commande des moteurs, et de la gestion des différents capteurs associés au suivi de ligne, à la détection d'obstacle et à la détection de personne.

'''Datasheets:''' 
* Teensy 3.1: ''Voir "Partie commune aux robots" > "Documentation Technique".''
* QRE1113: ''Voir "Partie commune aux robots" > "Suiveur de ligne".''
* Capteur à ultrasons SRF08: ''Voir "Partie commune aux robots" > "Détection d'obstacles".''
* Grid-Eye: [[Fichier:GrideyeDatasheet1.pdf ‎]] + [[Fichier:GrideyeDatasheet2.pdf ]]

==Etapes de réalisation==
===Etape 1 : Visualisation des données fournies par le GridEye ===

Les environnements qui ont été utilisés pour ce projet sont Arduino IDE, Teensyduino, et Processing. 
'''Arduino & Teensyduino''' 
''Cette partie permet de retourner les données numériques du GridEye.''
# Télécharger la dernière version de Arduino IDE sur le site officiel: https://www.arduino.cc/
# Télécharger Teensyduino: https://www.pjrc.com/teensy/td_download.html
# Télécharger et compiler sous Arduino IDE le code suivant: [[Fichier:Grid-eye.zip]]
# Effectuer les branchements entre la carte Teensy et le capteur GridEye selon le schéma ci-dessous:
# Connecter le tout à votre ordinateur, vérifier que la carte est bien reconnue et sélectionner le bon port dans Arduino IDE (MenuBar>Tools).
# Téléverser le code qui a été compilé précédemment.
[[Fichier:Scheme.jpg|vignette|centre|Schéma du branchement]]
 
Selon les besoins, on pourra visualiser les données telles quelles grâce au moniteur série fourni par Arduino IDE ou les visualiser via le GUI développé sous Processing (voir ci-dessous) 
'''Processing''' 
# Télécharger la version 2.0 de Processing sur le site officiel: https://processing.org/
# Lier Arduino IDE à Processing en suivant les étapes décrites dans ce lien: http://playground.arduino.cc/Interfacing/Processing
# Télécharger le code permettant de générer le GUI sous Processing: [[Fichier:Gui.zip]]
# Charger le code. Vérifier que Processing prend en compte le bon port (en liaison série, c'est le même qu'utilise Arduino IDE). Veiller avant de lancer Processing à ce que le moniteur série d'Arduino IDE ne soit pas ouvert.
# Lancer le tout et enjoy!
[[Fichier:charte_couleurs.png|vignette|centre|Charte de couleurs]] 
Ci-dessus la charte de couleur du GUI, de gauche à droite les couleurs correspondent au froid et au chaud, la dernière colonne (blanche) étant réservée aux valeurs aberrantes (comme 500 celsius). 
 
Cette étape nous a surtout permis de récupérer les valeurs des pixels que l'on pouvait associer à la présence d'humains. L'environnement (température ambiante, présence de radiateurs ou non) étant évolutif, il était important de réadapter les seuils de températures en début de chaque journée pour que le fonctionnement du robot, en asservissement, soit optimal. 
''L'étape 1 peut aussi être retrouvée en suivant ce lien Github: https://github.com/racoon-tse/GridEye-Teensy3.1.git'' 
<'' Nota Bene ''>'' : pour ceux qui voudraient reprendre le code GUI, notez bien qu'un des pixels a été assignée à une valeur aberrante (500 en celsius). Ce pixel correspond à un pixel mort, spécifique au GridEye que nous avons utilisé au cours de ce projet. Il sert surtout de repère au niveau software pour faire la différence entre le début et la fin de chaque matrice de valeurs retournée par le capteur. Nous conseillons en conséquence de garder le code tel quel.''

===Etape 2 : Suivi de personne simple dans un environnement ouvert.===

Cette étape a consisté à caractériser le "champ de vision" du robot, et à asservir celui-ci en déplacement. Pour ce faire, nous avons utilisé les codes de motorisation communs à l'ensemble des robots serveurs parisiens et nous les avons combinés avec la récupération des données fournies par le GridEye. Cette étape était cruciale car elle permettait de réguler la sensibilité du robot, et d'adapter sa vitesse de déplacement à sa capacité de détection de personne.

Nous avons défini de manière arbitraire 5 sous-matrices 8x2 (voir ci-dessous) pour décomposer le champ de vision du robot (une matrice 8x8 fournie par le GridEye). Chaque sous-matrice correspond à une direction spécifique. De manière naturelle, on comprend que si un humain apparaît dans le rectangle le plus à gauche, et s'il n'y a rien dans les autres, alors le robot devra aller à gauche. Si il y a plus d'une personne dans le champ de vision, le robot s'arrêtera momentanément, et manifestera une préférence pour la personne la plus à droite. S'il ne trouve rien, il tournera indéfiniment à droite. 

''Une personne est détectée lorsque le nombre de pixels qui la localisent, soit compris dans une fourchette de température "humaine", dépasse un certain seuil.'' 

[[Fichier:Champs_vision.png|vignette|centre|Champs de vision]]

 
Pour l'instant, le robot n'était pas en mesure de détecter les obstacles. Cependant, celui-ci parvenait parfaitement à cibler une personne dans son champ de vision et à se déplacer dans sa direction. Voir vidéo ci-dessous: 

{{#ev:youtube|https://youtu.be/0sptA8WtcX0||center}}

 
Cette étape nous a permis de faire une première version du robot porte-plateau. 

'''Code:''' [[Fichier:Robot_v1.zip]]

===Etape 3 : Scénario complet===

Voir ''"Pépé, le robot porte-plateau" > "Présentation du scénario".'' 
Voici un diagramme SDL permettant d'expliciter chaque étape dans l'asservissement du robot: 

[[Fichier:SDL.png|vignette|center|Diagramme SDL du scénario complet.]] 

Le scénario étant assez complexe, nous avons voulu décomposer l'asservissement en fonctions que nous avons réalisées une par une. Aussi, nous avons écrit différentes versions d'un robot à chaque fois plus élaboré. 
Afin de réaliser le suivi de ligne, nous avons tout simplement repris le même code qui était utilisé par tous les autres robots. 
Ci-dessous la description et le code associés aux fonctions Détection de chaleur, Positionnement et Service. 

'''Service''' 
Après avoir réalisé la mise en oeuvre du Grid-Eye et le suivi de personne en environnement ouvert, nous avons programmé la fonction Service, ce qui a constitué une deuxième version de notre robot. 
On suppose que le robot est bien positionné, soit à l'arrêt et bien en face de la personne (=source de chaleur importante détectée). Le robot se déplace alors en ligne droite et s'arrête à 20cm de la personne ciblée ou d'un obstacle rencontré en chemin, puis fait demi-tour.
Sur le chemin du retour, s'il rencontre un obstacle il s'arrête et ne repart que si l'obstacle n'est plus la. Il regagne alors sa position de départ. 
'''Code''': [[Fichier:Robot_v2.rar|vignette|center|Robot_v2.rar]] 

'''Positionnement''' 
Nous avons ensuite implémenté la fonction Positionnement. Version 3.0!
Le robot est à l'arrêt, on suppose qu'il a déjà repéré une source de chaleur "intéressante", en l'occurence, une source de chaleur associée à la présence d'un humain. Par pas de 10 acquisitions, il décide de quel côté il doit se tourner. Il réitère jusqu'à être en face de la source de chaleur détectée et s'arrête. On considère que la source de chaleur est bien en face lorsque les pixels les plus "chauds" sont majoritairement compris dans le rectangle orange foncé dans le schéma "Champs de vision" (Voir "Pépé, le robot porte-plateau" > "Suivi de personne dans un environnement ouvert"). Ce comportement correspond à la fonction "Positionnement". 
'''Code''': [[Fichier:Robot_v3.rar|vignette|center|Robot_v3.rar]] 

'''Positionnement + Service''' 
Nous avons ainsi réalisé une version 4.0 du robot. A ce moment-la, le robot est en mesure de combiner les deux fonctions décrites précédemment. Après s'être correctement positionné à l'aide de la fonction "Positionnement", il effectue son service et revient à sa position initiale grâce à la fonction "Service". 
{{#ev:youtube|https://youtu.be/V7oKJ7Nh498||center}}
'''Code''': [[Fichier:Robot_v4.rar|vignette|center|Robot_v4.rar]] 

'''Scénario complet = Suivi de ligne + Détection de personne -> Positionnement + Service''' 
Et enfin, la version finale du robot!
En plus des fonctionnalités de la version précédente notre robot a la possibilité de suivre une ligne, de se rendre compte qu'un humain est dans son champ de vision, de s'arrêter avant de décider si il doit continuer sur la ligne ou s'il doit se rendre vers l'humain. Cette décision est prise en fonction de la distance qui le sépare de l'humain le plus proche et du potentiel mouvement de l'humain (si l'humain est sorti de son champ de vision, il retournera sur sa ligne). Si un humain a été ciblé, il exécute alors les fonctions précédemment décrites avec des conditions supplémentaires permettant par la suite de se ré-orienter sur la ligne à la fin de son service et de reprendre le chemin sur la ligne pour aller chercher d'autres clients. 
Remarques:
*Pour l'instant et sur la version proposée, il n'y a pas de temps minimum de suivi de ligne mais un temps pourrait être implanté sans trop de difficultés.
*Nous n'avons pas implémenté de contrôle sur le plateau du robot, afin que celui-ci fasse la distinction entre le moment où il a des objets à servir et le moment où il n'en a pas. 
{{#ev:youtube|https://youtu.be/2ZucF-5nAYY||center}}
'''Code''': [[Fichier:Robot_v5.zip|vignette|center|Robot_v5.zip]] 

===Etape 4 : [Bonus] Liaison Bluetooth===

Puisque nous avions développé un GUI, il était intéressant d'établir une liaison bluetooth afin de voir ce que le robot "voyait" via le GridEye. Nous avons utilisé un module HC-06 pour mettre cette liaison sans fil.

'''Datasheet:''' [[Fichier:Hc06_datasheet.pdf]]

# Effectuer les branchements entre la carte Teensy et le module selon le schéma ci-dessous:
# Modifier le code pour établir la liaison bluetooth, en fonction des broches Tx/Rx utilisées.
# Téléverser le code ainsi modifié.
# Passer en mode Bluetooth sur l'ordinateur, afin que celui-ci retrouve le module. Pour une première connexion, un mot de passe sera demandé. Par défaut, c'est 1234.
# Regarder sur quel port virtuel l'ordinateur a placé le module.
# Éventuellement, regarder si l'ordinateur reçoit bien des données en utilisant Putty: http://www.putty.org/
# Ouvrir Processing, charger le code du GUI et vérifier que celui-ci lit les données sur le bon port.
# Démarrer le robot, et lancer Processing en parallèle.

Ci-dessous un test en vidéo du code Arduino [[Fichier:Grid-eye.zip]] avec le code Processing [[Fichier:gui.zip]] pour faire fonctionner le GUI en liaison bluetooth: 
 
{{#ev:youtube|https://youtu.be/8wQAVFlGn-I||center}} 
Nous avons mise en oeuvre cette liaison un peu avant d'avoir fini de coder le scénario complet du robot, ce qui nous a bien servis pour débugger, car on pouvait retourner des messages en temps réel sur la console d'erreur de nos ordinateurs sans que ceux-ci soient connectés en filiaire au robot.

==Robot opérationnel==

Voici l'allure de notre robot final: 
[[Fichier:Robot_3.jpg|500px|center|N'est-il pas mignon?]]
 
Entouré en rouge: carte Teensy 3.1. 
Entouré en blanc: batterie servant à alimenter la carte Teensy 3.1. 
Entouré en bleu: batterie servant à alimenter les moteurs. 
Entouré en vert: GridEye. 
Entouré en orange: capteur à ultrasons. 
Entouré en rose: module Bluetooth. 

=Scénario 2 : Le Gueulard=
Ce scénario a été réalisé par Constance Hersant et Nicolas Rivat
==Présentation du scénario==

Ce robot a pour objectif de stopper le bruit en « gueulant » sur les gens.
Le robot se déplacera comme les autres le long du parcours tracé avec une ligne noire. Son capteur, un microphone, sera placé sur celui ci. Lorsque le signal sonore dépassera un seuil donné, le robot se stoppera alors et une phrase préenregistrée sera émise via les haut-parleurs afin de faire taire le perturbateur. Il ne reprendra alors son chemin que lorsque le bruit sera en dessous du seuil. 
 
Il s'agira également d'un robot lunatique, mi-ange, mi-démon. Le robot sera muni d'un capteur couleur. La ligne noire sera parsemée de tâches de couleur (cf photo ci-après). Lorsque le robot détectera la couleur bleu, il énoncera une phrase préenregistrée "gentille" et lorsqu'il détectera du rouge, ce sera alors une phrase préenregistrée "méchante" qui sera émise. 
 
Le robot sera également muni des fonctions "suivi de ligne" et "détection d'obstacles".

==Documentation technique==
Nous utiliserons deux cartes Arduino Teensy pour la réalisation de ce robot : une responsable de la commande moteurs, du suivi de ligne, de la détection d'obstacles par capteurs ultrasons et de la détection sonore (détection de bruit) et la deuxième responsable de l'envoi de messages audio avec une audio-cape Arduino. 
 

* Teensy 3.1: ''Voir "Partie commune aux robots" > "Documentation Technique".''
* QRE1113: ''Voir "Partie commune aux robots" > "Suiveur de ligne".''
* Capteur à ultrasons SRF08: ''Voir "Partie commune aux robots" > "Détection d'obstacles".''
*Capteur sonore SEN 12642 (capteur de base non disponible): [[Fichier:résumé_datasheet.docx]] 
*Microphone ADMP401 (en remplacement) : [[Fichier:ADMP401_datasheet.pdf]] 
*Capteur couleur :
[[Fichier:TSC3200_Resumefonctionnement.pdf]] 
[[Fichier:TSC3200_Datasheet.pdf]] 

==Étapes de réalisation==
===Microphone===
====Etape 0 : Test du microphone====
Cette étape permet de vérifier que le capteur fonctionne correctement. Le but du programme test est d'allumer une LED à partir d'un certain seuil.

Matériel :
* Une [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] 3.1/3.2
* Un microphone ADMP401
* Une LED
* Fils

Branchements :
* Brancher VCC (3.3V) et la masse GND à la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy].
* Brancher la sortie analogique du microphone à une des pins analogiques de la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy].
* Brancher la LED à la masse et à un pin digital de la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy].

Code :
[[Fichier:microphone_admp401.zip]]

Vidéo :
{{#ev:youtube|https://youtu.be/blArNN51XVQ||center}}

====Etape 1 : Mise en oeuvre du microphone ====
Matériel :
* Une [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] 3.1/3.2
* Un Shield Audio (connecté à la Teensy)
* Une carte SD contenant les fichiers sons, à mettre dans le shield audio
* Un microphone ADMP401
* Un haut parleur équipé d'une prise Jack
* Fils femelle/femelle

Branchements :
* Brancher VCC (3.3V) et la masse GND à la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy].
* Brancher la sortie analogique du microphone à une des pins analogiques de la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy].
* Pluguer le shield audio sur la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy].
* Brancher le haut parleur à la sortie Jack du shield audio.
* Relier la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] "audio" à la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] "moteur" (ports digitaux) de manière à pouvoir envoyer l'ordre d’arrêter les moteurs lorsqu'un son est détecté.

Code :
[[Fichier:gueulard.rar]]

Le robot est alors capable de suivre la ligne, émettre une phrase lorsqu'il entend un bruit trop fort ainsi que se stopper lorsqu'un obstacle se trouve devant lui.

Vidéos :

{{#ev:youtube|https://youtu.be/rc7E5KTCYvM||center}}

{{#ev:youtube|https://youtu.be/8ojvWP0jADY||center}}

===Capteur couleur===
====Etape 0 : Test du capteur couleur====
Cette étape permet de vérifier que le capteur fonctionne correctement. Le but du programme test est d'allumer la LED de la couleur du scotch détectée par le capteur. Nous avons deux LEDs, une rouge et une bleu.

Matériel :
* Une [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] 3.1/3.2
* Un capteur couleur TCS3200
* Une LED rouge et une LED bleu
* Fils
* Scotch de couleur bleu et rouge

Mécanique :
*Il faut stabiliser le capteur à une distance constante du support sur lequel sera placé le scotch de couleur. Nous avons accroché le capteur couleur sous le robot (cf photo). Si cette étape n'est pas réalisée les valeurs ne seront pas stabilisées. Lors de l'étalonnage et lors de la mesure du test final, il y aura des valeurs trop éloignées les unes des autres ce qui impliquera un non fonctionnement du test.
[[Fichier:FixationCapteur.jpg|vignette|centre|Fixation du capteur couleur sous le robot]] 
*Il faut impérativement que la taille du scotch soit supérieure à la distance séparant les photodiodes. Sinon le capteur ne pourra pas fonctionner. Nous mesurons ??????mm.

Branchements :
*[https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy].
[[Fichier:schéma_brochage_TCS3200.jpg|vignette|centre|Brochage pour le test du capteur avec les LED]]

*On choisit d'allumer la LED du capteur. La zone colorée est alors éclairée. On élimine ainsi les quelques problèmes liés à l'éclairage environnant non contrôlable qui influenceraient les données du capteur. On a donc une certaine constance dans les données couleur renvoyées par le capteur.
*Après avoir effectuer les branchements, vérifiez et téléversez le code suivant :
Code :
[[Fichier:test_capteur_couleur_TCS3200.zip]]
*Il faut maintenant étalonner. Positionnez le capteur sur le scotch de couleur, ouvrez le moniteur série. Les quatre valeurs White, Red, Green et Blue s'affichent alors. Il y a un léger écart dû à la sensibilité du capteur entre deux mesures. C'est pourquoi il faut choisir une plage de valeurs pour chaque composante couleur : +/-5 de la valeur plus ou moins stable. Entrez ces valeurs dans le code (boucle if). Faites de même avec l'autre scotch coloré.
*Vous avez terminé.
Vous pouvez observer que lorsque la capteur se trouve au dessus du scotch de couleur, la LED de la même couleur s'allume.

Vidéo résultat:
{{#ev:youtube|https://youtu.be/Bq1JjWFCIqs||center}}

====Etape 1 : Mise en oeuvre du capteur couleur====
Matériel :
* Une [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] 3.1/3.2
* Un capteur couleur TCS3200
* Fils
* Scotch de couleur bleu et rouge

Mécanique :
*Comme vu dans l'étape précédente, le scotch doit être assez large pour que les photodiodes reçoivent les informations de la couleur. Nous décidons alors de réaliser un circuit de ce type :
[[Fichier:Circuit.jpg|vignette|centre|Circuit avec scotchs de couleur]] 

Les scotchs de couleur rouge et bleu sont à différents endroits, de largeur suffisante (photodiodes) mais pas excessive (suivi de ligne) et d'une longueur choisie de telle façon que le capteur puisse détecter la couleur sachant que le robot est en marche.

Branchements :
* Reprendre les branchements entre le capteur de couleur et la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] "moteur" comme dans le test du capteur de couleur.
* Pluguer le shield audio sur la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] "audio".
* Brancher le haut parleur à la sortie Jack du shield audio.
* Relier la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] "audio" à la [https://www.pjrc.com/teensy/teensy31_front_pinout.png carte Teensy] "moteur" (ports digitaux) de manière à pouvoir envoyer l'information sur la detection de couleur.

Code :
[[Fichier: test_capteur_couleur_et_audio.rar]]

Vidéo :
Nous avons choisi d'attribuer la voix de Nicolas à la couleur rouge et la voix de Davy à la couleur bleue pour réaliser le test.

{{#ev:youtube|https://youtu.be/uGi5zBCkslc||center}}

==Robot opérationnel==
Voici l'allure de notre robot final :
[[Fichier:Robot_Geulard.png|vignette|gauche|Robot Gueulard vu de dessus]]
[[Fichier:Robot_Gueulard.png|vignette|droite|Robot Gueulard vu de dessous]]
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Voici la vidéo présentant notre robot suivant la ligne blanche. Lorsqu'il entend du bruit, il se stoppe et émet une phrase pré-enregistrée.
{{#ev:youtube|https://youtu.be/8YIp-_UyymE||center}}
 

=Scénario 3 : Chaud-Devant=
Ce scénario a été réalisé par Fatima-Zahra Benhammou, Lucas Nahon , Sana Bousairi
==Présentation du scénario==

Le robot parisien "Chaud-Devant" est un robot suiveur de ligne qui va suivre un itinéraire tracé sur le sol jusqu'à ce qu'il rencontre un obstacle. Le robot va alors s'arrêter et diffuser des messages audios pour qu'on lui libère le passage. Une fois le passage libéré, "Chaud-Devant" reprend sa route.

==Documentation technique==

Ce robot, de la même façon que le robot Gueulard, aura besoin de deux cartes Arduino Teensy pour fonctionner : la première pour gérer la commande des moteurs, le suivi de ligne et la détection d'obstacles par capteurs ultrasons et une deuxième pour l'envoi de messages audio grâce à une audio-cape. 
 
===Partie Motrice===

Le déplacement du robot se base sur le code Arduino présent au début du wiki. On utilise donc le suiveur de ligne avec la détection d'obstacles.

===Partie Audio===

Pour la partie audio, la solution retenue pour le moment est l'utilisation d'une teensy munie d'un shield audio pour la lecture et la diffusion du message audio. Le message audio, de type .wav, sera enregistré dans une carte SD.

Code pour lancer un message audio préalablement enregistré dans une carte SD (adapté pour le shield audio) :
[[Fichier:Teensy audio.ino.zip|vignette]]

Code pour lancer différents messages audio depuis la carte SD :
[[Fichier:WavFilePlayer.ino.zip|vignette]]

==Etapes de réalisation==

===Montage global===

Notre robot suiveur de ligne est composé de deux Teensy 3.2, un shield audio, 2 capteurs suiveur de ligne, 2 télémètres à ultrasons et d'un petit haut-parleur. Les datasheets des différents capteurs ainsi que les sketchs arduino sont disponibles dans la partie "Documentation technique".

*Voici le schéma pour relier les deux Teensy :
[[Fichier:2teensy.JPG|vignette|centre|Schéma branchement 2 teensy]] 

''Faites bien attention d'avoir une masse commune.''

Une Teensy va commander le robot et être connectée à tous les capteurs, c'est sur elle que l'on va uploader le programme servant à asservir les moteurs et qui traitera les différentes données communiquées par les capteurs. La deuxième Teensy sera munie du shield audio et connectée à la carte SD contenant les divers messages vocaux. La Teensy "moteur" va relayer l'information des télémètres via un port digital en émission et un port analogique en réception vers la Teensy "audio", cette information permettra de piloter la diffusion des messages audio.

Le shield audio occupe la majeure partie des pins de la Teensy, seul un port purement analogique est disponible (le port A14), ce qui explique qu'on traite le signal logique envoyé par la Teensy motrice de façon analogique. En pratique, on envoie donc des 0 et des 1 et on reçoit un signal valant approximativement 0 ou 1024. En somme, il y a donc deux fils reliant les teensy, un pour relayer l'information des capteurs et l'autre pour assurer une masse commune.

===Etape 1 : Mise en place des capteurs à ultrasons===

Tout d'abord, il est nécessaire de mettre en place vos capteurs à ultrasons afin que votre robot puisse détecter un objet se trouvant devant lui.
Les capteurs doivent être reliés à l'aide d'une liaison I2C à la Teensy. Voir "Partie commune" pour plus de détails.

===Etape 2 : Emission du message vocal===

Pour cette partie, il est nécessaire d'avoir la librairie arduino "Audio", qui est normalement téléchargée lors de l'installation du logiciel Teensyduino cependant il peut arriver qu'elle ne se soit pas bien installée. Copiez aussi quelques fichiers .wav sur votre carte SD.

Une fois la Teensy connectée au shield audio, téléversez le code arduino "Teensy audio.ino" et testez la lecture d'un unique fichier .wav ainsi que la connexion à la carte SD. Si des erreurs surviennent, cela peut être dû à un problème lors du chargement des librairies Audio et SD ou dû au micro-contrôleur branché dans le mauvais sens. Votre fichier .wav doit durer plus de quelques secondes (au moins 5s) sinon il n'a pas le temps d'être traité par la Teensy.
Si tout fonctionne, téléversez le sketch "WavFilePlayer.ino" qui permet de lire différents fichiers .wav (mais pas de façon simultanée). L'insertion de votre code dans des boucles if() permet de ne diffuser vos messages vocaux que si la Teensy audio reçoit un signal de la Teensy moteur.

==Robot opérationnel==
*Voici la vidéo qui résume ce scénario :

{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=0oLkaCVnEL0}}

=Scénario 4 : Hermès=
Ce scénario a été réalisé par Imane El Ouadi, Davy Elle Mbeng et Maxime Vaidis
==Présentation du scénario==

Ce dernier robot est un robot porteur de messages.
Le robot, tout comme les autres, se déplacera le long du parcours tracé avec une ligne blanche. Il sera en quête d'un client. Lorsque, à l'aide, de ses capteurs à ultrasons, il détectera une personne, il se dirigera vers elle. Il se stoppera alors et demandera s'il s'agit d'un client ou d'un serveur via un écran et il dictera la demande. Il recevra la réponse via un clavier. La commande sera enregistrée dans une base de données situé sur le serveur de la Raspberry. Il repartira ensuite.
Deux possibilités s'offrent alors :
- s'il a obtenu 4 commandes de la part de clients, il se mettra en quête d'un serveur pour lui restituer ces informations.
- s'il a au moins une commande et qu'il n'a pas trouvé d'autre client au bout de 5 minutes, il recherchera là encore un serveur pour lui donner la commande.

==Documentation technique==
Nous allons donc avoir besoin de trois cartes pour ce robot : Une carte Raspberry Pi2 qui va se charger de la partie communication internet (implémentation d'un serveur web) et deux cartes Arduino Teensy : Une pour la commande moteurs, le suivi de ligne, la detection d'obstacle par capteurs ultrasons et le suivi de personnes par caméra (traitement d'images) et une pour l'enregistrement et l’émission de messages audio via une audio-cape Arduino.

==Etapes de réalisation==
===Etape 1 : Créer une carte SD Raspbian (OS linux Debian pour Raspberry) pour notre Raspberry Pi===

1) Choisir une carte SD pour la Raspberry de 8GO ou plus

2) Télécharger la dernière version de la distribution Raspbian (Jessie) 2016-05-10-rasbian-jessie.zip: https://www.raspberrypi.or/downloads/raspbian/

3) Télécharger et installer le logiciel Win32DiskManager qui va nous permettre d'installer Raspbian Jessie sur la carte SD: https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/files/latest/download

4) Décompresser 2016-05-10-rasbian-jessie.zip: on obtient alors une un fichier ".img".

5) Insérer la carte SD dans le port de l'ordinateur et lancer Win32DiskManager. Préciser le chemin du fichier ".img" représentant l'image disque de l'OS Raspbian Jessie puis cliquer sur "write". Attendre.

6) L'écriture finie, éjecter la carte SD: elle est prête à être utiliser.

Source: http://raspbian-france.fr/creez-carte-sd-raspbian-raspberry-pi-windows/

Remarque: l'image de la raspberry sur la SD carte sera de 3.5Go à peu près. Pour pouvoir utiliser l'intégralité des 8Go de la SD carte, il faut procéder comme suit:
1) Entrer la commande $ sudo raspi-config
2) Valider le menu "Expand Filesystem" et répondre oui à tout les cadres qui apparaissent.
3) Rebooter la raspberry

===Etape 2 : Connexion à la Raspberry===

Soit on connecte la Raspberry à un écran d'ordinateur et on la munie d'un clavier et souris pour travailler directement dessus.

Soit on travaille en session ssh avec un logiciel comme MobaXterm. On procède comme ci-dessous:

1) On effectue une liaison ethernet avec la carte.

2) L'ordinateur va adresser automatiquement une adresse ip du même sous-réseau que la liaison ethernet à la carte. Pour connaître cette adresse ip, on peut effectuer un scan dans le sous-réseau avec le
[[Fichier:Nmap.JPG|vignette|centre|Scan du sous-réseau]] 
Dans ce logiciel on inscrit dans cible le nom du sous-réseau, on choisit Ping scan et on clique sur scan. L'adresse ip de tout les périphériques connectés à ce sous-réseau va s'afficher.
Une fois l'adresse obtenu, on ouvre une session ssh.

3) La session ouverte, un login est demandé. Par défaut il s'agit de "pi". Ensuite le mot de passe est par défaut "raspberry".

===Etape 3 : Mise en place du serveur et de la base de données Mysql===

1) Tout d’abord, nous allons installer Apache, qui est le serveur web en tant que tel.
Avant d’installer le serveur, nous devons mettre à jour notre carte, soit en utilisant les droits administrateur en étant connecté en root, soit via la commande sudo.
$ sudo aptitude update
$ sudo aptitude upgrade
Puis $ sudo aptitude install apache2 . Lors de l'installation du package, répondez "y" à la question.
On donne ensuite des droits au dossier d’apache qui vous permettra de facilement administrer les sites. Pour cela, lancez les commandes suivantes :
$ sudo chown -R www-data:pi /var/www/html/
$ sudo chmod -R 770 /var/www/html/
Une fois l’installation terminée, nous pouvons tester qu’Apache fonctionne correctement en nous rendant sur l’adresse de la Raspberry.
En ssh, on utilise la commande suivante: $ wget -O verif_apache.html http://192.168.137.227
Cette commande va enregistrer le code HTML de la page dans le fichier « verif_apache.html » dans le répertoire courant.
Vous n’avez donc plus qu’à lire le fichier avec la commande $ cat ./verif_apache.html
Si vous voyez marqué à un endroit dans le code « It works! », c’est qu’Apache fonctionne.

2) Pour envoyer des requêtes à la base de données, il faut installer PhP via la commande suivante:
$ sudo aptitude install php5 . Lors de l'installation du package, répondez "y" à la question.
Pour vérifier que PhP a bien été installé, vous allez en premier lieu supprimer le fichier « index.html » dans le répertoire « /var/www/html »
$ sudo rm /var/www/html/index.html
Puis créez un fichier « index.php » dans ce répertoire, avec cette ligne de commande $ echo "<?php phpinfo(); ?>" > /var/www/html/index.php
Ensuite effectuez les commandes $ wget -O verif_apache.html http://192.168.137.227 et $ cat ./verif_apache.html .
Si vous voyez marqué à un endroit dans le code « PHP Version », c’est que PhP fonctionne.

3) Nous allons installer MySQL. Pour ce faire il faut exécuter la commande suivante:
$ sudo aptitude install mysql-server php5-mysql
Pendant l'installation, on vous demandera de choisir un mot de passe pour pouvoir se connecter à la base de données. Retenez le bien.
Une fois MySQL installé, nous allons construire notre base de données. Pour cela, en mode root taper la commande $ mysql -u root -p
Le mot de passe demandé est le même que celui que vous avez rentré lors de l'installation.
Pour créer une base de données nommée "commande", entrer "create databases commande;"
Sélectionner ensuite la base avec la commande "use commande"
Pour créer la table, entrer la commande "create table fichier (id INT, nom VARCHAR(20), date DATE, int numero);" Vous pouvez la visionner avec la commande "describe fichier;"
Le numéro "id" servira à classer les commandes reçu par le robot. Le "nom" contiendra le nom du fichier wave de la commande vocale effectué par le client. La "date" contiendra l'heure
de la commande et "numero" le numero de la commande durant la soirée où le robot est mis en marche.
Voilà, la base de données est prête à être utilisé.

===Etape 4 : Mise en place de l'écran LCD===

Pour installer les programmes régissant l'écran, il faut exécuter les commandes ci-dessous:
$ cd /home/pi/Desktop
$ sudo git clone https://github.com/DexterInd/GrovePi
Une fois les commandes effectuées, aller dans le répertoire $ cd /home/pi/Desktop/GrovePi/Script puis mettre le script "install.sh" exécutable via la commande $ sudo chmod +x install.sh
Exécuter le script ensuite avec la commande $ sudo ./install.sh . Répondez "y" si on vous le demande.
A la fin de l'installation, la carte va redémarrer.
L'écran lcd doit être branché à l'un des ports i2C.
Il faut également vérifié que le module gérant l'i2C est dans le noyau. Effectuer la commande $ raspi-config
Allez dans "Advanced Options", "I2C" puis "yes", "ok", "yes" et "ok".
[[Fichier:grove2.JPG|vignette|centre|Mise en place du Grove]] 
[[Fichier:Ecran.jpg|vignette|centre|Ecran LCD]] 

===Etape 5 : Ajout des logiciels pour micro usb et enceintes ===

1) Pour activer le son sur la prise Jack, il faut effectuer les commandes suivantes:
$ sudo apt-get install alsa-utils
Créer un fichier avec la commande $ sudo nano .bashrc dont on écrira les commandes
$ sudo modprobe snd_bcm2835 pour intégrer le programme au noyau
$ sudo amixer cset numid=3 1 pour ressortir le son sur la prise Jack

2) Pour utiliser le micro, brancher celui-ci sur le port USB. Vous n'avez besoin d'aucun driver pour que ça marche.
Taper la commande $ alsamixer
Vous arriverez sur cette fenêtre:
[[Fichier:micro.JPG|vignette|centre|Fenêtre de sélection du micro]] 
Taper sur F6 puis sélectionner votre micro. Pour pouvez augmenter ou diminuer le volume via la barre verticale du milieu.

===Etape 6 : Ajout des codes sources ===

Pour faire démarrer le programme du robot, vous aurez besoin des codes sources suivants:
- Ceux en python pour l'écran : [[Fichier: python12.zip]] 
- Celui en C pour le programme principal : [[Fichier: MainHermes.zip]] 
- Les fichiers audio : [[Fichier: Audio12.zip]] 

Les fichiers en python doivent être mis dans le répertoire $ cd /home/pi/Desktop/GrovePi/Software/Python/grove_rgb_lcd/
Pour les autres, créer un répertoire $ mkdir /home/projet/ et y mettre les fichiers audio et programme comme ils sont présents dans le fichier zip.

Pour compiler le programme en C, taper la commande $ gcc MainHermes.c -o MainHermes 'mysql_congfig --cflags --libs' . L'instruction entre guillemets sert à faire le lien avec
la bibliothèque de requête en C de MySQL. Les étapes principales du programme sont commentées dedans.

Pour lancer le programme au démarrage, il faut ajouter la ligne ci-dessous dans le fichier $ /etc/rc.local
Après #By default this script does nothing, "/home/projet/MainHermes"
Ce script s’exécutera juste après le boot de la carte en mode root.

===Etape 7 : Connection Teensy via le port série ===

Brancher la carte teensy au port serie ci-dessous:
[[Fichier:series10.JPG|vignette|centre|Pin serie sur Raspberry]] 
Dès que le robot aura détecter une personne, il enverra via ce port un message que lira le code C et le robot commencera alors à poser ses questions.

==Robot opérationnel==

[[Catégorie:TELECOM]]
[[Catégorie:Arduino]]
[[Catégorie:Teensy]]

2016-04-25T10:03:18Z

Sana Bousairi :

Ce module commun IRAM - ESADSE - TSE se propose de travailler sur la thématique de l'éclairage et du mobilier urbain.

=BRIEF introductif=
 Si la lumière a souvent été considérée comme synonyme de pouvoir ou de richesse, elle a aussi investi l’espace urbain dans le but de sécuriser ses habitants et de prolonger artificiellement le jour et l’activité qu’elle a rendu possible. Le projet d’allumer la ville concerne donc directement le quotidien des habitants et des visiteurs de passage. Il questionne donc l’idée de mettre en lumière l’espace public, de le valoriser, de donner du sens à ses infrastructures et architectures, de créer du lien entre les habitants, d’innover, de le rendre convivial et chaleureux, d’inciter au partage, de guider, d’orienter, d’instaurer une ambiance, de lui donner une identité. Tout ceci en tenant compte de tous les acteurs qui occupent cet espace : piétons, voitures, vélos, etc. S’adressant aux habitants qui connaissent leur environnement mieux que personne, il convient d’aller à la rencontre de ceux-ci. Intégrer l’avis de la population au projet et prendre en compte son vécu, en termes d’éclairage, reste indispensable et démocratique. Si le projet a pour maitre mot la sécurité, le vivre ensemble, la convivialité, et l’attractivité, il répond à plusieurs enjeux d’ordre :
*Politique : faire participer la population et rendre service à la communauté en revalorisant le patrimoine présent
*Esthétique : attirer le passage et provoquer la rencontre en réunissant autour de la lumière, séduire.
*Economique : animer la ville par la lumière afin de la valoriser et de lui donner un pouvoir d'attraction.
*Environnemental : proposer des solutions durables et faibles en énergie afin de répondre, dans le même temps, à un enjeu économique.
*Technique : le projet doit proposer un dispositif innovant et peut-être connecté, utilisant les technologies numériques.
Allumer la ville doit être construit pour et avec la population ayant des usages spécifiques de l’espace urbain. L’implication de celle-ci participe au message implicite que porte le projet ; un message d'ouverture et une image de travail collaboratif.

=État de l'art - bibliographie=
==État de l'art Design==
La lumière vue à travers l'art et le Design ([[État de l'art Design Allumer la Ville|en savoir plus...]])

==État de l'art à Saint-Étienne==

==Présentation sur l'espace public par Michel Philippon (ESADSE)==
[[Résumé de la présentation]]

==Principes du World Café==
http://www.recit.net/IMG/pdf/m049_le_world_cafe_le_guide_complet_.pdf

==Bibliographie==
[http://www.metropolitiques.eu/Quelle-prise-en-compte-des-usages.html "Quelle prise en compte des « usages » dans la conception des espaces publics urbains ? Le cas de la place de la République à Paris", Morgane Delarc] 
[http://www.annalesdelarechercheurbaine.fr/IMG/pdf/Fiori_ARU_87.pdf "Réinvestir l’espace nocturne, les concepteurs lumière", Sandra Fiori] 
http://www.annalesdelarechercheurbaine.fr/nuits-et-lumieres-r40.html

=Les projets=
==Groupe 1==
Nom des participants : [[Utilisateur:Victoria.g|Victoria]], [[Utilisateur:LebouarPierre|Pierre]], Samir, Lucas, Héloïse, [[Utilisateur:Antoine_Dumas|Antoine]] , [[Utilisateur:sana.bousairi|sana]]

[[Phasage groupe 1 - Allumer la ville]]

==Groupe 2==
Nom des participants : [[Utilisateur:Mahado Ahmed|Mahado Ahmed]], [[Utilisatrice:L%C3%A9aKalifa|Léa Kalifa]], [[Utilisateur:Quiblier|Catherine Quiblier]], [[Utilisateur:Celine_Bonan|Céline Bonan]], Antoine Descours, [[Utilisateur:Marie-AnneM|Marie-Anne Maury]], Fanny Delaye

[[Phasage groupe 2 - Allumer la ville]]

==Groupe 3==
Nom des participants : Chloé Barbier ; Sarah Henini ; Pauline Morel ; Abaz Hajar ; Haidar Saied ; Perrine Villien

[[Phasage groupe 3 - Allumer la ville]]

==Groupe 4==
Nom des participants : Claire RASCLE, [[Utilisateur:Tim-Aristote|Tim-Aristote BERARD]], [[Utilisateur:Florenceferrier|Florence FERRIER]], Anaïs FULCHIRON, Mit DITTO, [[Utilisateur:SALIF|Salif TRAORE]]

[[Phasage groupe 4 - Allumer la ville]]

==Groupe 5==
Nom des participants : [[Utilisateur:JulietteTrincard|Juliette Trincard]], [[Utilisateur:LaureKoné|Laure Koné]], [[Utilisateur:JulieMorisseau|Julie Morisseau]], [[Utilisatrice:AstridBailo|Astrid Bailo]], [[Utilisateur:Aude Leblanc|Aude Leblanc]], [[Utilisateur:JouaAnas|Anas Joua]].

[[Phasage groupe 5 - Allumer la ville]]

==Groupe 6==
Nom des participants : [[Utilisateur:Camille d'Arondel de Hayes|Camille]], [[Utilisateur:Chloeplr|Chloë]], [[Utilisateur:Titrite|Titrite]], Francesco, Lorenzo, [[Utilisateur:Aurelienbouteille|Aurélien]], Gérald, Baptiste.

[[Phasage groupe 6 - Allumer la ville]]

 

=World café=
==Préparation (jour 3)==
Problématisation par groupe de travail, restitution commune.
* Table 1
** Circulation dans le quartier
** Rapport à la lumière
** La sécurité
** Éclairage idéal
** Implication dans le projet
** Esthétique
* Table 2
** Ressenti vis à vis de l'éclairage actuel
** Catalogue d'images de projets dans d'autres villes pour sonder le ressenti
** Représentation / vécu quotidien du quartier
* Table 3
** Image du quartier
** Lieux vu par ses habitants / non habitants
** Interaction avec le quartier
** Interface / connectivité avec le quartier
* Table 4 : Analyse des parcours normés / non normés dans le quartier (cf. Stalker)
** Circulation dans le quartier / la nuit
** Cartographie
** Rattachement à la ville
* Table 5
** Installations artistiques / design et lumière
* Table 6
** Spécificités du quartier, lieux de rencontres, évenements
* Table 7
** Représentation du pouvoir des participants / capacitation des citoyens
** Mémoire du quartier : cf exposition "Métamorphoses, vies et visages de Beaubrun-Tarentaize" du 4 au 30 mars au centre social du Babet

==Organisation==

'''Lieu : salle Descours, située 20 rue Descours, rue perpendiculaire à la rue Beaubrun.
Horaire pour les étudiants : 13H à la salle Descours afin de terminer les préparatifs''' . A demain à tous !

Équipe d'organisation :
AVOIR EN TÊTE que le Maitre de table n'est pas toujours la même personne = animation de 20 mn ! Il faut tourner afin de ne pas s'épuiser et penser que certains étudiants devront être "hors table" pour remplir leurs missions Iram (je remets les fonctions entre parenthèses pour les étudiants Iram)

Table 1 : Victoria, Pierre, Samir (Restitution), Lucas (Restitution), Héloïse (Média-réseaux sociaux), Antoine D (Accueil).
 Thème choisi : Interface - connectivité?
 Qui fait quoi, quand ? (2 étudiants, 3 max par table) :
*1er tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*2 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*3 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*4 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*5 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*6 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................

Table 2 : Mahado Ahmed (Communication), Léa Kalifa (Restitution), Catherine Quiblier (Accueil), Céline Bonan (Logistique), Antoine Descours, Marie-Anne Maury (Communication)
 Thème choisi : La Vie Quotidienne
 Qui fait quoi? : 2 étudiants, 3 max par table) :
*1er tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*2 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*3 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*4 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*5 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*6 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................

Table 3 : Chloé Barbier (Chef de projet et Lien Telecom-Esadse); Sarah Henini (Média-Réseaux Sociaux) ; Pauline Morel (Média-RS); Abaz Hajar ; Haidar Saied ; Perrine Villien (Communication)
 Thème choisi :
 Qui fait quoi? : 2 étudiants, 3 max par table) :
*1er tour : Maitre de table = Perrine / Scribe : Chloé / Haidar
*2 ème tour : Maitre de table = Pauline / Scribe : Perrine / Hajar
*3 ème tour : Maitre de table = Chloé / Scribe : Sarah / Perrine
*4 ème tour : Maitre de table = Sarah / Scribe : Haidar / Hajar
*5 ème tour : Maitre de table = Haidar / Scribe : Pauline / Sarah
*6 ème tour : Maitre de table = Hajar / Scribe : Pauline / Chloé

Table 4 : Claire RASCLE (Média-RS), Tim-Aristote BERARD, Florence FERRIER (Média-RS), Anaïs FULCHIRON (Communication), Thu Hien (Lien Telecom-Esadse), Salif TRAORE
 Thème choisi : Relation(s) avec les autres quartiers
 Qui fait quoi? : 2 étudiants, 3 max par table) :
*1er tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*2 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*3 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*4 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*5 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*6 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................

Table 5 : Juliette Trincard (Communication), Laure Koné (Accueil), Julie Morisseau (Logistique), Astrid Bailo (Chef de projet - Accueil), Aude Leblanc (Logistique), Anas Joua.
 Thème choisi : '''mémoire du quartier'''
 Qui fait quoi? : 2 étudiants, 3 max par table) :
*1er tour : Maitre de table = Astrid / Scribe : Julie / Laure
*2 ème tour : Maitre de table = Julie/ Scribe : Laure / Astrid
*3 ème tour : Maitre de table = Laure / Scribe : Astrid / Julie
*4 ème tour : Maitre de table = Astrid / Scribe : Julie / Laure
*5 ème tour : Maitre de table = Julie/ Scribe : Laure / Astrid
*6 ème tour : Maitre de table = Laure / Scribe : Julie / Astrid

Table 6 : Camille, Chloë, Titrite, Francesco, Lorenzo, Aurélien (Accueil et Communication), Gérald (Restitution), Baptiste
 Thème choisi :
 Qui fait quoi? : 2 étudiants, 3 max par table) :
*1er tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*2 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*3 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*4 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*5 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................
*6 ème tour : Maitre de table = .................... / Scribe : .......................... / ..................