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وزارة التعليم العالي والبحث العلمي BADJI MOKHTAR ANNABA-UNIVERSITY جامعت باجي م

وزارة التعليم العالي والبحث العلمي BADJI MOKHTAR ANNABA-UNIVERSITY جامعت باجي مختارعنابت UNIVERSITE BADJI MOKHTAR ANNABA FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIORAT DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE MEMOIRE PRESENTE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER INTITULÉ DOMAINE : SCIENCES ET TECHNOLOGIE FILIERE : GENIE MECANIQUE SPECIALITE : MECATRONIQUE PRESENTE PAR : MARTANI MOUHAMED ELHADI DIRECTEUR DU MEMOIRE : KALLOUCH. A UNIVERSITÉ D’ANNABA DEVANT LE JURY PRESIDENT : M r : LAOUAR. L PR. À UNIVERSITÉ D’ANNABA EXAMINATEUR : M r : BOUSSAID.O MCA . À UNIVERSITÉ D’ANNABA M r : YOUNES.R DR. À UNIVERSITÉ D’ANNABA M r : KHADRI.Y MCA. À UNIVERSITÉ D’ANNABA Année: 2016/2017 L’automatisation et la contribution d’amélioration d’un système d’irrigation Résumé Lors d’une visitedes serres de germination au sein de la société Amor Ben-Amor,nous avons découvert un système d’irrigation semi-automatique ou il nécessitait l’intervention d’un opérateur. Dans ce projet, nous allons proposer des solutions technologiques adéquates pour non seulement réaliser l’automatisation et atteindre une autonomie complète de ce système mais aussi améliorer son rendement, son efficacité de travail et sa rentabilité. Pour cela un automate programmable, des capteurs de position et d’humidité, un variateur de vitesse, des électrovannes et d’autres changements sur le moteur, les guidages en translation et la transmission de puissance ont été proposés afin d’atteindre notre objectif. Mots clés : Système d’irrigation, guidage, transmission de puissance, moteurs électriques, variateurs, capteur, API, Grafcet,Arduino. Abstract During a visit to the germinating greenhouses at the company Amor Ben-Amor, we discovered a semi-automatic irrigation system or it required the intervention of an operator. In this project, we will propose an appropriate technological solutions to not only achieve automation and achieve complete autonomy of this system but also increase its efficiency, Effectiveness of work and profitability. For this purpose, a PLC, controller position and humidity sensors, a variable speed drive, solenoid valves and other changes to the motor, travel guides and power transmission have been proposed in order to achieve our objective ملخص خاللزياسةلبيىتبالستنيتمعاصشةفيمجمع عمربنعمر امتشفنانظامللشيشبهاوتىماتينيايانهيحتاجالىعاماللتشغيلال ستخذامهفينلمشة . فيهزاالمششوعسىفنقتشححلىلتقنيتمناسبتلتحقيقاتمتتوالتحنم الزاتيالناملللنظامباإلضافتالىتحسينادائهىمفاءة العملىاستطاعته والشبحيت لهزاسنقىمبتزويذهزاالنظامب PLC،اجهزةاستشعاسنسبتالشطىبت،تحذيذالمنان،وحذةلتحنمبسشعتالمحشمىصماماتنهشومغناطيسيت . قمناايضاببعضالتغييشاث :نىعالمحشك،نظامنقاللطاقتالمينانينيت؛ورلل لمساعذتنالتحقيقهذفنا. Table des matières I. Introduction : ......................................................................................................................................... 6 II. Pourquoi cultiver sous serres ? : ............................................................................................................ 9 III. Pourquoi surveiller l'humidité du sol ? : ............................................................................................. 9 IV. L‟intérêt de la mécatronique dans l‟automatisation des s‟systèmes : ............................................... 10 I. Liaison mécanique et transmission de puissance ................................................................................. 12 II. Le guidage linéaire : ............................................................................................................................ 12 III. Les différents types de guidages : ..................................................................................................... 18 Guidages par contact direct ...................................................................................................................... 18 Guidages de type prismatique .................................................................................................................. 18 Guidages par interposition d‟éléments antifriction .................................................................................. 19 Guidages par interposition d‟éléments roulants ....................................................................................... 19 Guidages par douilles à billes .................................................................................................................. 20 Guidages par patins .................................................................................................................................. 21 Guidages par systèmes complets .............................................................................................................. 21 Guidages par galets .................................................................................................................................. 21 IV. Transmission des Puissances : .......................................................................................................... 22 V. Transmission par courroies .................................................................................................................. 23 I. Les moteurs électriques : ..................................................................................................................... 26 A. Le moteur synchrone ..................................................................................................................... 27 B. Les moteurs à courant continu .......................................................................................................... 27 C. Les moteurs universels .................................................................................................................... 28 D. Les moteurs pas à pas................................................................................................................... 29 E. Les moteurs asynchrones : ................................................................................................................ 29 1. Principe de fonctionnement ....................................................................................................... 30 2. Détermination du couplage ....................................................................................................... 31 3. Démarrage direct ....................................................................................................................... 32 4. Démarrage direct deux sens de rotation: ................................................................................... 32 II. Variateur de vitesse : ........................................................................................................................... 34 A. Principe de la variation de vitesse : ............................................................................................... 34 B. Principe de la variation de fréquence : ............................................................................................. 34 C. Synoptique d'un variateur de vitesse pour moteur asynchrone :....................................................... 35 D. Fonctionnalités des variateurs : ..................................................................................................... 35 E. Choix d‟un variateur : ....................................................................................................................... 35 F. Mise en œuvre d‟un variateur : ......................................................................................................... 36 III. Capteurs (détecteur de position) : ..................................................................................................... 37 A. Introduction : ................................................................................................................................. 37 Chapitre 2 2 B. Principales fonctions des détecteurs : ............................................................................................... 37 C. Principales familles de détecteurs ..................................................................................................... 37 D. Détecteurs à action mécanique : .................................................................................................... 37 E. Détecteur magnétique : ..................................................................................................................... 39 F. Détecteur inductif : ........................................................................................................................... 39 G. Détecteurs capacitif : ..................................................................................................................... 40 H. Détecteurs photoélectrique : .......................................................................................................... 40 I. Détecteurs photoélectriques à fibre optique : ................................................................................... 41 IV. Électrovannes : .................................................................................................................................. 43 A. Électrovannes proportionnelles ..................................................................................................... 43 B. Électrovannes tout ou rien ................................................................................................................ 44 C. Utilisation des vannes de régulation en tout ou rien ........................................................................ 44 I. Systèmes automatisés : ........................................................................................................................ 45 A. Définition ...................................................................................................................................... 45 B. Classification d'un système automatisé ............................................................................................ 45 C. Structure standard d'un système automatisé : ................................................................................... 46 D. Exemple : Portail automatique ...................................................................................................... 46 II. Les Automates Programmables Industriels ......................................................................................... 47 A. Introduction ................................................................................................................................... 47 B. Aspect extérieur des API .................................................................................................................. 47 C. Structure interne d‟un API ................................................................................................................ 47 D. Fonctionnement ............................................................................................................................. 48 E. Description des éléments d‟un API .................................................................................................. 48 F. Opérations logiques de base : ........................................................................................................... 49 G. Instructions complémentaires : ..................................................................................................... 49 H. Langages d'automates : ................................................................................................................. 49 III. LE GRAFCET : ................................................................................................................................ 49 A. Introduction ................................................................................................................................... 49 B. Définition .......................................................................................................................................... 50 C. Cahier des charges ............................................................................................................................ 50 D. Les concepts de base d‟un GRAFCET ......................................................................................... 50 E. Classification des actions associées aux étapes ................................................................................ 51 F. Nature et classification actions ou des ordres ................................................................................... 51 G. Grafcet du système d‟irrigation automatisé proposé : .................................................................. 51 I. Partie mécanique : ................................................................................................................................ 54 Chapitre 2 3 II. Partie électrique : ................................................................................................................................. 55 A. Actionneur : moteur asynchrone : ................................................................................................. 55 B. Variateur de vitesse ........................................................................................................................... 56 C. Capteur de proximité : ...................................................................................................................... 57 D. Capteur d‟humidité du sol : ........................................................................................................... 58 E. Électrovanne : ................................................................................................................................... 58 F. Automate programmable industriel : ................................................................................................ 59 G. Optimisation de la surveillance du taux d‟humidité : ................................................................... 60 Chapitre 2 4 Table des figures Figure 1: Serre de germination, Guelma, Ben-Amor .................................................................................... 6 Figure 2 : Photo réel serres, Guelma, Ben-Amor .......................................................................................... 7 Figure 3 : Transport des plateaux des plants vers les champs de plantation. ................................................ 8 Figure 4 : Chariot d'arrosage en action - Photo réel ...................................................................................... 9 Figure 5 : Dessin cinématique du chariot arrosseure. .................................................................................. 12 Figure 6 : Schématisation cinématique normalisée de la liaison glissière ................................................... 13 Figure 7 : Mouvements relatifs .................................................................................................................... 13 Figure 8 : Exemple de système de réglage. ................................................................................................. 19 Figure 9: Transmission par polie-courroie .................................................................................................. 25 Figure 10 : Principe de fonctionnement d'un moteur asynchrone ............................................................... 31 Figure 11: Rotor d'un moteur asynchrone ................................................................................................... 31 Figure 12 : Rotor d'un moteur synchrone .................................................................................................... 31 Figure 13 : Plaque signalétique d'un moteur triphasé asynchrone. .............................................................. 31 Figure 14 : Couplage étoile, couplage triangle. ........................................................................................... 32 Figure 15 : Circuit puissance de démarrage d'un moteur deux sens de rotations ........................................ 33 Figure 16 : Circuit commande de démarrage d'un moteur deux sens de rotations ...................................... 33 Figure 17 : un variateur de fréquence électronique ..................................................................................... 34 Figure 18 : Principe de la variation de fréquence. ....................................................................................... 34 Figure 19 : Synoptique d'un variateur de vitesse pour moteur asynchrone. ................................................ 35 Figure 20 : Tableau de choix d'un variateur. ............................................................................................... 36 Figure 21 : Circuit de mise en marche d'un variateur. ................................................................................. 36 Figure 22 : Interrupteur de position ............................................................................................................. 37 Figure 23 : Principe de fonctionnement d'un capteur de position. .............................................................. 38 Figure 24 : principe de fonctionnement d'une electrovanne ........................................................................ 43 Figure 25: Electrovanne ............................................................................................................................... 45 Figure 26 : Schéma d'un système automatisé. ............................................................................................. 45 Figure 27 : Portail automatique. .................................................................................................................. 46 Figure 28 : les différents types d‟étapes ...................................................................................................... 51 Figure 29:Grafcet du système d‟irrigation. .................................................................................................. 53 Figure 30 : Schéma cinématique du système d'irrigation. ........................................................................... 54 Figure 31 : Guidage par galet. ..................................................................................................................... 55 Figure 32 : Moteur asynchrone triphasé. ..................................................................................................... 56 Figure 33 : Variateur de vitesse ATV 12. .................................................................................................... 57 Figure 34 : Capteur d'humidité du sol. ........................................................................................................ 58 Figure 35 : Automate Siemens logo. ........................................................................................................... 60 Figure 36: La décomposition de la surface .................................................................................................. 60 Figure 37 : Carte arduino Uno R3. .............................................................................................................. 62 Figure 38: l298N dual H-bridge. ................................................................................................................. 62 Figure 39: Relai. .......................................................................................................................................... 64 Figure 40:câblage des composants de la maquette. ..................................................................................... 65 Table des tableaux : Tableau 1 : caractéristiques de capteurs passifs. ......................................................................................... 42 Chapitre 2 5 Tableau 2 : Caractéristiques des capteurs acitfs. ......................................................................................... 42 Tableau 3 : entrées, sorties ........................................................................................................................... 52 Chapitre 2 6 Chapitre 1 : I. Introduction : Afin de simplifier la lecture et la compréhension de ce document, ce premier chapitre résume le travail réalisé lors du projet, ayant servi de base à l‟étude du projet de fin d‟études et présente dans les grandes lignes l‟automatisation du système d‟irrigation. Les chapitres suivants détailleront un à un les différents domaines de l‟étude, et présenteront également de façon concise les solutions technologiques qui ont été envisagées. L’été 2016 j’ai eu la chance de visiter les serres de germination de la société AMOR BEN AMOREinstallées dans le cadre du développement agricole qui a été entamé en septembre 2003, suite à un constat de la situation sur le terrain ; A savoir :  Dégradation de la qualité de la matière première (tomate fraiche et piment),  Prolifération de produits importés et de meilleures qualités,  Mévente de la production locale,  Absence d'une organisation de la filière. Un échantillon de 15 agriculteurs de la région a été choisi pour être uploads/Industriel/ 8-martani-mouhamed-elhadi-pdf.pdf