Hydroponie

Cahier des charges

Contexte

L'hydroponie est une technique d'agriculture qui consiste à cultiver des végétaux hors de la terre. Cette technique présente de nombreux avantages, à savoir une moindre consommation d'eau, une croissance contrôlée et rapide, une réduction des attaques de nuisibles (insectes, maladies) mais surtout une automatisation de la culture.

Présentation générale du projet

L'objectif de ce projet est de réaliser une petite serre hydroponique autonome en énergie. Elle devra être alimentée par énergie solaire afin d'être plus écologique et économique. Le système devra également réguler l'alimentation en eau ou en substrat de la culture ainsi que l'éclairage. On étudiera également quels facteurs peuvent influencer la vitesse de pousse.

Objectif du projet

Pour être pleinement efficace, le système doit être entièrement automatisé. Cela implique une forte consommation en électricité. Pour réaliser des économies, on propose d'utiliser un panneau photovoltaïque pour convertir l'énergie solaire en électricité. Afin de récupérer le maximum de puissance en sortie, on pourra insérer un 'Maximum Power Point Tracker' (MPPT) bien que la plupart soient déjà compris avec certains panneaux. On pourra également envisager de placer une batterie au cas où le temps serait défavorable et que les panneaux perdraient en efficacité. Il faudra veiller à l'alimentation des plantes avec un système de moteur + pompe + système d'irrigation. Enfin, on gérera l'éclairage par des LEDs. D'autre part, on pourra également travailler sous un caisson de culture, permettant ainsi un contrôle de la qualité de l'air via des tests de la température de de l'humidité. L'objectif final devra être de régler ces paramètres avec un Arduino pour qu'ils soient le plus adapté possible à notre culture.

Choix techniques : matériel et logiciel

• Des billes d'argile, un pot panier, un bac réservoir, un système goutte à goutte, un plant de fraise
• Un caisson, de la laine de roche
• Un capteur d'humidité
• Un ventilateur
• Deux capteurs ne niveau
• Une résistance chauffante
• Quatre LEDs RGB
• Une pompe à eau
• Une batterie
• Un MPPT
• Un Arduino Uno
• Un panneau solaire

Schéma de principe

Voici un schéma réalisé afin de déterminer les éléments nécessaires à la réalisation.

Schéma de principe

Avancement du projet

Semaine 4

• Je me suis concentré dans un premier temps sur la récupération de la température et de l'humidité au sein du caisson. Nous avons décidé d'utiliser un capteur de température et d'humidité (DHT11) disponible à l'école plutôt que d'en commander deux différents. Il a fallut effectuer une étude préalable de l'utilisation de ce composant via la datasheet. Ce capteur possède 4 pins (1 VCC, 2 données, 1masse) et renvoie un bus de données dont 8 bits concernent les informations désirées.
• Première étude préalable afin de vérifier la récupération des données fournies par le capteur. Les résultats sont concluants, on obtient une température et un pourcentage d'humidité cohérents.
  

  Montage
  

  Résultats

Semaine 5

• Après avoir réussi à récupérer les informations de mon DHT11, il fallait ensuite pouvoir contrôler le ventilateur qui évacuerait l'humidité ou qui refroidirait le caisson. J'ai donc démonté un ventilateur de PC 12V et cherché un schéma de câblage. On utilise une résistance pour adapter l'Arduino au montage, un transistor ainsi qu'une diode de roue libre. J'utilise également une alimentation continue 12V puisque je ne possède pas encore la batterie rechargeable.
• Le programme Arduino récupère les informations fournies par le capteur sur le pin 2. On définit un seuil de température ainsi qu'un seuil pour l'humidité. Ensuite le programme va lire deux variables flottantes (une pour la température et l'autre pour l'humidité) et va les comparer aux seuils déclarés. Si un de ceux-ci est dépassé, on passe le pin 4 (relié au montage du ventilateur) à l'état haut pour faire tourner le ventilateur. de plus on renvoie toujours l'état actuel des variables sur le port série. Voici le montage réalisé :
  

  Montage2

Semaine 6

• Entretien avec MR Flamen à propos de la régulation de température au sein du caisson hydroponique.En effet, je souhaitais exposer ma solution première qui était de tenter de gérer une vitesse de rotation du ventilateur en utilisant les sorties analogiques de l'Arduino afin de contrôler la vitesse. La première solution retenue était de réaliser une unique fonction qui activerait le ventilateur en cas de dépassement d'un seuil de température ou d'humidité avec un seul ventilateur. Suite à cette conversation, j'ai décidé d'insérer dans mon projet un second ventilateur qui refroidirait le système, sur le même principe de convection qu'un radiateur domestique classique.
• Réalisation : Il s'agirait de fixer une résistance de puissance d'environ 10 Ohms sur un dissipateur puis de disposer le ventilateur dessus en le vissant et en plaçant des entretoises pour éviter une vibration des ailettes. Cet ensemble serait ensuite placé en bas ou en haut du caisson, perpendiculairement au sol afin de réaliser une convection circulaire dans le système.