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Workshop Séchoir Solaire

Outils collaboratifs pour ce projet : 

DRIVE : échange de documents texte, lieu de travail collaboratif pour rédaction à plusieurs mains

CHAT : échanges informelles pour organisation

WEKAN : organisation des taches à faire (si vous avez : 504 Gateway Time-out, merci d'être patient)

UPLOAD : pour partager les photos et vidéos

LECTURE : pour lecture du travail des communicants

 

Les outils du LAB

Pourquoi et comment documenter

 

Documentation Séchoir Solaire

 

1) Motivations

Projet de séchoir solaire upgradable, s’inscrivant dans une démarche environnementale pour le groupe 

 

Le groupe de réflexion du workshop s’oriente autour de projet s’inscrivant dans une démarche environnementale, utiliser les énergies naturelles, envie d’autonomie alimentaire. et résilience

C’est pourquoi le projet de séchoir solaire a été choisi, car il permet grâce à l’énergie du soleil, de diminuer le poids et le volume de conditionnement des produits, une valorisation de la production locale voir sa propre production grâce à une conservation à long terme

 

Avantages d’un séchoir solaire :

Utiliser l'énergie solaire disponible et gratuite

Valoriser la production locale de fruits et légumes, avec :

- sécurité (1) : l'humidité du produit ainsi traité atteint des valeurs suffisamment basses pour inhiber le développement des microorganismes et stopper les réactions enzymatiques et donc la dégradation de l’aliment

- diminution du poids et du volume pour conditionnement, transport et stockage

- apport “naturel” de vitamine A et C 

- améliore les indices de digestibilité et diversifié le choix alimentaire

- valorise les produits locaux en diversifiant les produits existants

- conservation à long terme

2) Influences

 

Notre séchoir est inspiré des différentes thèses, produits existants et tutoriels consultés(1, 2), nous avons fait le choix d’un modèle indirect plus adapté par rapport à un séchoir direct qui pose des problèmes d'hygiène et de perte importante de produit.

Le choix d’un modèle indirect est aussi motivé par le besoin d’un contrôle de la température et la teneur en eau de l’air asséchant au cours de séchage

 

“Aussi, il est nécessaire de contrôler la température et la teneur en eau de l’air asséchant au cours du séchage. Le séchage indirect permet d’assurer ce contrôle [Sharma et al., 2009, Gupta et al., 2012]. Pour ce type de séchoir, les produits à sécher ne sont pas exposés directement au flux solaire. Ils sont disposés sur des claies à l’intérieur d’une armoire de séchage. L’air est préchauffé par des insolateurs à air puis acheminé dans l’armoire de séchage par des conduits (figure I-13a). La circulation de l’air dans le séchoir qui se déroule par convection forcée contribue, par rapport au séchage direct passif, à réduire la durée de séchage et à améliorer la qualité du produit séché, aussi bien dans le mode direct que le mode 21 indirect actif. Lorsque le produit à sécher est simultanément soumis au flux solaire et à l’air préchauffé dans des insolateurs, le mode de séchage s’effectue sous mode mixte (figure I-13b) [Simate, 2003].” 1 

 

2bis) Recherche et documentation

 

  • “Andy” : Voici 2 types de séchoirs, à voir lequel on veut réaliser, j’ai une préférence pour celui avec l’espace séchoir en haut (séchoir 1) car on peut mettre des grilles de mêmes dimensions, donc interchangeables.

 

Page 51 : Utilisation de galets pour garder la chaleur (utiliser des pierres volcaniques comme alternative ?)
Test à faire : Voir la différence de la montée en chaleur entre les galets / pierres volcaniques avec un thermomètre infrarouge.

 

Réglementation des matériaux en contact alimentaire : https://www.contactalimentaire.fr/fr/reglementation-materiaux-contact-aliments#bois-750




Inclinaison du capteur : 

 

L'inclinaison du capteur peut être de 40°. C'est un bon compromis entre les mois d'avril et d'octobre qui nous intéressent. Pour faire simple, il suffit d'additionner la latitude du lieu où vous êtes (pour nous,  à Montpellier, 43°6') au tableau ci-dessous.

 

Avril

Mai

Juin

Juillet

Août

Septembre

Octobre

-7°

-13°

-20°

-13°

-7°

-0°

+7°

 

Par exemple, en juillet l'inclinaison optimale est de 43°6' + -13° soit 30°6'. Notre capteur étant à 40°, l'écart est ici de 9°4'.

En août l'inclinaison optimale est de 43°6' + -7° soit 36°32'. Notre écart est ici de 3°28'.

L'incidence de l'écart est la suivante :

  • 10° d'écart entraîne une baisse de chaleur de 2%,

  • 20° d'écart entraîne une baisse de chaleur de 6%,

  • 30° d'écart entraîne une baisse de chaleur de 14%,

  • 40° d'écart entraîne une baisse de chaleur de 25%.

Source : Site




Matériaux disponibles au Lab



Plaque Métalliques (Fourni par Vincent)

  • Largeur : 55cm

  • Longueur : 90,5cm

  • Epaisseur : 2mm

 

  • Largeur : 72,1cm

  • Longueur : 65cm

  • Epaisseur : 2mm

 

 

Autres matériaux proposés

 

Modélisation

 

Si on utilise des grilles de four elles seront de la même taille et dans le concept en forme de triangle les "grilles" sont de taille proportionnel à la hauteur

La modélisation (sur fusion 360) va être paramétrée par rapport aux grilles.
Pour autant connaître la taille des grilles serait utile

 

Je pense faire 

  • une partie cheminé de chauffe en triangle

  • un rectangle comme un four pour les grilles

  • Une cheminé d’évacuation de l’air

 

A la différence du modèle, je compte créer deux planches sur les côtés au lieu d’une afin de réaliser le modèle à la découpe laser.

Une pleine pour l’étanchéité et une avec des encoches pour fixer les supports de grilles, vitres et plaques métalliques.

On pourrait également créer un espace supplémentaire au caisson droit pour stocker les galets.

 

Autre approche : Profil avec des faces latérales en losanges, afin d’avoir un récepteur solaire incliné et des grilles identiques

 

 

Si les claies sont de tailles différentes c’est pour maximiser la surface de séchage, mais cela a un impact sur l’affordance du produit 

Ex: Fabrication d'un séchoir solaire...




Paramètres de température et humidité selon denrées

 

  • J’ai trouvé ce site qui peut nous donner des données intéressantes

  • Beaucoup de vidéos présente sur Youtube de séchoir pro ou pas : (liste à venir)

Les utilisateurs indiquent ne pas monter au dessus de 65° environ pour garder tous les éléments nutritifs des aliments

→ “Pas plus de 42°c sinon bye bye les vitamines et enzymes” (cf : Henri Boon constructeur)

Certains conseillent cependant de commencer le séchage (1 à 2 premières heures) à 65° pour séchage plus rapide, puis de redescendre la température

 

Isolation

 

  • Polystyrène :

"Son impact sur la qualité de l'air intérieur est correct bien qu'il y ait des risques, s'il est soumis à la chaleur, de dégagement de styrène. D'après le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC), le styrène pourrait être cancérogène pour l'homme. Plusieurs études effectuées sur une population de salariés exposés au styrène ont mis en évidence un risque de leucémie." (cf : wikipédia )

  • Feutre de laine

  • Laine de bois

  • Liège

 

Espacement entre vitre et plaque métal

  • Dans ce modèle, l’espacement est de 3 cm ( cf : site )

  • Dans ces modèles, l’espacement est de 5 cm ( cf : site 1, site 2 )

Clayettes ou brochettes

Le système en brochette permet le nettoyage rapide et facile des instruments ainsi que d’enlever rapidement les aliments. Cependant attention les aliments ne doivent pas être trop mûrs ou mous

 

Peinture écologique

Pour peindre la plaque de métal : peinture écologique

 

Traitement du bois :

  • Le bois, tout comme les autres matériaux, est susceptible d’interagir avec les aliments aux niveaux bactériologique et chimique, avec la migration de substances chimiques provenant du bois brut, des produits de traitement ou des matériaux intermédiaires (vernis, laques, peintures, revêtements de surface, adhésifs et encres) utilisés dans la fabrication des objets finis en bois.

Essences de bois

L’arrêté du 15 novembre 1945 a été étendu, en ce qui concerne le bois, (note 1 en bas de page de l’arrêté et lettre-circulaire du 28 octobre 1980), en plus des instruments de mesure, aux récipients destinés au stockage et à la conservation des boissons et des denrées alimentaires.

Il n'existe pas de procédure d’autorisation réglementaire pour l’utilisation d’essences de bois, en particulier exotiques, pour un contact avec des denrées alimentaires.

Les essences de bois qui sont admises dans l’arrêté du 15 novembre 1945 sont reprises ci-dessous :

  • pour tout type d’aliments : chêne, charme, châtaignier, frêne, robinier.

  • pour les solides alimentaires : noyer, hêtre, orme, peuplier.

Les essences de bois suivantes, traditionnellement utilisées en France et provenant de pays tempérés européens, sont admises pour le contact alimentaire pour tout type d’aliments : Sapin, Épicéa, Douglas, Pin Maritime, Pin sylvestre, Peuplier, Hêtre, Platane, Tremble, Aulne, Olivier, Bouleau.

D’autres essences de bois peuvent être utilisées si la preuve est apportée du respect de l’article 3 du règlement (CE) n°1935/2004. Il s’agit notamment de preuves de l’absence de substances naturelles dangereuses pour la santé humaine migrant à partir du bois et de l’absence d’altération des caractères organoleptiques dans les conditions de contact prévues avec les denrées alimentaires.

Le seul critère de l’essence de bois ne permet cependant pas de statuer sur l’aptitude au contact alimentaire de l’objet fini en bois. Il s’agit aussi de prendre en compte l’utilisation éventuelle de produits de traitement du bois ainsi que celle de matériaux intermédiaires.

(Cf : Site du gouvernement )

 

  • Le bois DWD : agepan DWD RL est un panneau de fibres de bois obtenu par feutrage et séchage en suivant un procédé à sec. Le process intègre également l'adjonction d'un faible taux de liant exempt de formaldéhyde.

(Cf : Site constructeur )

  • Le bois sans formaldéhyde : description

  • Le bois est nu et alimentaire (pas de formaldéhydes) ainsi que la colle et la peinture noire (cf : Henri Boon fabricant)




Huile de lin et Térébenthine

 

(Cf : Site professionnel de traitement du bois )



Calcul sur la dilatation : 

 

bois de sapin et verre ordinaire

 

 

En ce qui concerne la dilatation du verre et du bois, doc extraite du livre de Jacques MULLER " formulaire technique de mécanique générale, 15ème édition. 



Toile Nylon :

Les températures d’utilisation du Nylon 6 / 6.6 va de -40 à 80-180° ( cf : site , thèse)  

Par contre il a une mauvaise résistance au UV et a un pouvoir d’absorption de l’eau jusqu’à 8,5% ! ( cf : site )



Taux ensoleillement Montpellier ( site1, site 2)



 

3) Cahier des charges du groupe

 

→ Priorité à la récupération de matériaux et de moyens et achat du reste avec contribution des membres du groupe

→ Financement du temps machine : Pris en charge par les membres du groupe 

→ Compatibilité des matériaux avec l’alimentaire

→ Reproductible dans un fablab

→ Upgradable ou downgradable

→ Open source / creative commons sauf pour usage commercial

→ Moyen humain, regroupant 11 personnes avec une forte sensibilité environnementale



  • Choix structurels :  

La forme forme du séchoir consiste en un caisson de séchage, et de deux panneaux chauffants déportés pour permettre un autre mode d’utilisation des panneaux chauffants. Un pour apporter l’air asséchant, un autre pour l'accélération de l’extraction de l’air humide 

Le choix d’une porte latérale pour faciliter l’accès et l’ouverture quand on est chargé permet une meilleure ergonomie.



  • Choix économique : l’objectif de la création du Séchoir Solaire est de réaliser le prototype avec le maximum de ressources recyclées et de minimiser les coûts économiques pour que les plans et la réalisation soient exportables à tout fablab ou personne désirant réaliser son séchoir solaire.

Les choix économiques s’imposent aussi dans le fait que notre prototype reste dans un intervalle d'investissement égal ou inférieur au marché “raisonnable”.

  • Matériaux compatibles avec l’alimentaire 

  • Taille caisson en fonction des matériaux récupérés : grille de four

  • Taille capteur solaire en fonction des matériaux récupérés : vitre et plaque de fer

  • Durée de fabrication : 1 mois pour respecter l’agenda que s’est fixé le groupe lors de la réunion de présentation du workshop

  • Upgradable, orientation solaire automatique et sur roulette pour une mobilité sans précédent, avec une partie connecté, ventilateur

  • Facilement transportable, pour une utilisation marketing du projet

  • Connecté pour recevoir les infos du séchoir en direct et anticiper/constater/ajuster pour augmenter le rendement de la chaleur

  • Monitoré pour une documentation des perfs/rendement du séchoir

  • Durable ?

  • Low cost pour rester dans les prix constaté en vente public 

  • Esthétique 

  • Pliable à la base oui mais bon au final non

  • Modulable ?

  • Encastrable ?



A tout cela s’ajoute le cahier des charges de gestion du groupe : 

 

→ Priorité à la récupération de matériaux et de moyens et achat du reste avec contribution des membres du groupe

→ Financement du temps machine : Pris en charge par les membres du groupe 

→ Reproductible dans un fablab

→ Upgradable ou downgradable

→ Open source / creative commons sauf pour usage commercial




4) Matériaux

Le cahier des charges décidé collégialement par le groupe a posé quelques contraintes dans le choix des matériaux….

 

  • Recherches :

    • Polystyrène : 

    • Bois

    • Colle

    • Liège 

    • colle de farine (ref. esprit cabane.com) : la recette n’a pas fonctionné

    • colle de riz (ref. idem) : la recette n’a pas fonctionné

    • les 2 colles farine et riz mélangées : pas fonctionné non plus

    • Colle sikaflex : pas assez éfficace

  • Récupérations : 

  • Grilles de four de 430 x 325 mm

  • Feutre de laine de 20mm

  • Plaque de verre coupées à 480x890 mm

  • Plaques de métal coupées à 460x790 mm

  • Un loquet et deux charnières de 35 x 65 mm

  • Moustiquaire de maillage 2 mm

  • Huile de lin + Térébenthine

  • Tenons de 8mm x20

  • Sikaflex

  • Visserie

  • Ventilateurs de disque dur



  • Achats : 

  • peinture noire en bombe 

  • bois : 

CP peuplier int 10mm (2520*1850mm)

CP peuplier int 5mm (2520*1850mm)

  • Temps machine Labsud

  • Roulement à billes

5 ) Conception/Modélisation 

Les dimensions et la nature des matériaux récupérés ont déterminé les principales côtes de la conception



Panneaux solaire : 80x486x1120 mm

caisson 513x393x590 mm

Plateau rotatif Ø530 h: 700 mm

 

6) Construction

  • Les panneaux pour la réalisation du caisson ont été découpés à la laser, puis assemblés type tenon mortaise et fixés à l’aide de vis,car la colle sikaflex n’a pas donné de résultat probant.
    La partie isolation du caisson est réalisée avec de la feutre de laine de 20mm maintenue en place grâce à la colle silicone. 

Caisson Les claies sont fixées par des glissières maintenues avec des tourillons collé au silicone. Le tout traité à l’huile de lin et térébenthine

La porte est tenue par des charnières métallique et fermé par un loquet

 

Les panneaux solaires thermiques sont au nombre de deux, réalisés à partir de découpes laser puis assemblés type tenon mortaise et fixés à l’aide de vis, un rainurage a été fait pour soutenir la vitre.

Une plaque   

  • Du feutre de laine de 20mm est apposé au fond des panneaux et une plaque de métal peinte en noir est fixée par dessus maintenu grâce à des vis.

  • Une grille fabriquée grâce à un cadre en bois et du voile type moustiquaire agrafé dessus permet de garantir qu' aucun déchet ou insecte puissent rentrés dans le panneau

  • la fermeture de porte doit être étanche (2)‘

 

  • Panneaux

  • Mobilité

 

Outillage nécessaire

  • Découpe laser

  • Scie circulaire

  • Scie à ruban bois

  • Visseuse/perceuse

  • Meuleuse

  • Diamant de coupe verre

  • Pompe à silicone

  • Serre joint

  • Ordinateur avec logiciel Fusion 360 & RD Work v8

  • Cale de ponçage, tournevis, cutter, pinceau, clé à pipe, pince, mètre à ruban, pied à coulisse, rapporteur

  • Séchoir thermique



7) Test

8) Points forts et améliorations

 

Caisson

  1. Mettre sur clayette le plateau recevant les galets (1er en partant du haut)

  2. Arrondir la pente des tasseaux supportant les clayettes

  3. Ajouter trous pour visser ronds avec aimants sur les faces extérieures (gaines)

  4. le diamètre des trous pour les chevilles est supérieur au diamètre des chevilles (donc changer le fichier)

  5.  

  6. l’épaisseur de la laine à fait gondoler les panneaux, donc la laine à été d’épaissi

  7. p.s: penser a envoyer les caractéristiques physique des laines vers la doc.

  8. Attention: la fixation de la cheminé de sortie est a mon sens à l’envers la cheminé ce détache du caisson par gravité en inversant la pièce de bois du caisson elle maintiendra par gravité.

  9. les qualités des colles, (justifions nos choix)

 

  1. la peinture noire alimentaire (protocole pas adapté au projet, car cuisson), solution alternative?

  2.  

  3. le caisson a été vissé afin de solidifier sa structure

  4.  

  5. problèmes de “rusticité”:  au niveau de fabrication (cf: 13, 19) certains apparaîtront à l’usage

  6. Attention cette remarque n’est pas implanté dans le prototype: Dans la porte ajout d’entretoise en son milieu pour garantir le maintien de la forme de la porte

  7. bois trop fin, et qualité du “bois”

  8. ajout d’un tasseau pour les charnières de la porte

  9. Ajouter un ventilateur auto-alimenté (ventilo1, ventilo2) à la sortie du caisson, soit en complément du panneaux soit pour le remplacer et ainsi gagner en envergure total, poids, maniabilité..

Panneaux 

(de récupération de la chaleur)

  • Le feutre de laine ne colle pas avec le bois

  • Faire le perçage d’accroche avant de peindre

  • la plaque (de chauffe) à été boulonné au caisson du panneau, la laine d’isolation est entre les deux éléments.

R.Q: ce boulonnage est réalisé sans entretoise ce qui implique de vérifier périodiquement les serrages.

  • Mettre 2 vis (1 en haut et 1 en bas) pour l’ouverture du panneau pour maintenir les planches latérales droites et éviter que la vitre ne les pousse

  •  

  • Ajouter des éléments de “sécurité" pour que la vitre ne sorte pas du caisson et que la vitre ne s'effondre pas dans le caisson.

 

  • ajout de tasseau profilé pour les grilles et par collage et sur le caisson et au niveau des chevilles

  • Les panneaux de grille doivent être adaptés en fonction du jeu avec la plaque de verre

 

9 ) Evolutions possibles

Electronique/Monitoring

Afin de surveiller la température / l’humidité au sein du séchoir solaire, nous nous sommes orienté sur un système de capteur connecté modulaire.

Ce système est pensé pour pouvoir interchanger les capteurs sans avoir à reconfigurer le microcontrôleur, afin de pouvoir être réutilisé dans d’autres projets ou comme démonstrateur.

 

Tracker basique à base de panneaux solaires

 

 

Source: 

 

Commentaires:

Very good idea but put a diode for the solar panel, the diode prevent the energy back from the battery to the solar panels

 

Your system is completely linear and analog - simplicity is it's selling point. As the error in angle goes to zero, so does the power to the motor. You can make it a lot more power efficient and quicker to slew by adding a window comparator + H bridge made of 2 PMOS and 2 NMOS devices. That way, the motor can get full power until the error is within a small window around zero error. All hardware - no programming needed!

 

When reorienting, it didn't "quite get there" because the divider board did not align with the shadow of the pole…

 

This is rated as a 2 RPM 5VDC motor. But it will start turning at about 2.5V. So the difference between the two sides of solar cells needs to be at least 2.5V. 

 

there is a solar company that has been doing this for a long time using the same idea...you can scale up, by using relays....with the same amount of cells or enough power to handle the relay…

 

You can also use a rectifier diode to protect each solar panel from having current forced through them backwards, and then you'd have to add a few wires to complete the two circuits that only share the motor.

I tried to draw a diagram for a few minutes and I realized that it's hard without using a couple transistors. you'd have to make it so that when one solar panel has enough energy, it disconnects the other, and vice versa, and if they both have enough energy, they both get disconnected, as that situation wouldn't make sense.



Epimetheus

 

Epimetheus est un système de capteurs connectés (et /ou autonome) capable de se configurer automatiquement.

Code source: https://github.com/usini/epimetheus

Licence : MIT

 

Première version d’épimetheus

Interface web (prototype)

Voici ces points forts :

  • Interface calqué sur celle d’un téléphone android

  • Système d’interconnexion à l’aide de câble jack (TRRS) compatible groove

  • Autoconfiguration

  • Détection automatique de la connexion / déconnexion du capteur

  • Interface web avec graphiques (fonctionne sans connexion internet)

  • Mode hors ligne (accès par hotspot / sauvegarde sur la mémoire flash)

  • Génération automatique de la configuration pour node-red

  • Horloge interne (DS3231) calibré automatiquement à chaque connexion depuis un téléphone / ordinateur

  • Emulateur pour développer l’interface web sans connaissance des microcontrôleurs.

  • Protection par mot de passe

 

Origine du nom

Epiméthée était un titan dans la mythologie grecque, son nom se traduit par "qui réfléchit après coup" (source : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89pim%C3%A9th%C3%A9e)

Il est l’opposé de Prométhée, à eux deux ils représentent les deux aspects de la réflexion (la prévoyance et l’étourderie)

 

Compatibilité

  • BMP280 - Capteur de température, pression

  • BME280 - Capteur de température, humidité, pression

  • BME680 - Capteur de température, humidité, pression et gaz

  • TSL2561 - Capteur de luminosité digitale

  • BH1750 - Capteur de luminosité

  • MAX30102 - Capteur de rythme cardiaque

  • MPU6050 - 6-DoF Capteur d'accélération et gyroscope

Fonctionnement

Connectivité

Les connexions des capteurs, reprennent le standard Groove de seeed en l'adaptant à des câbles TRRS audio.

Vous pouvez retrouver la documentation officiel de ce standard ici

https://wiki.seeedstudio.com/Grove_System/

 

Pour le moment, seul le standard i²c est géré, le standard Série/Digital/analogique seront gérés ultérieurement.

 

Communication

Epimetheus essaye de se connecter à un des deux routeurs WiFi configurés (depuis l’interface web) et en cas d’échec, il se met en point d’accès mobile.

 

Il transfert son interface web (un ensemble de fichiers statique) et cette interface s’adapte à l’aide de données transférés par le websocket.

 

Le websocket peut être accéder par Node-Red afin de retransmettre les informations par le biais d’un autre protocole (comme MQTT).

 

Terminal vers capteur (ArduinoJSON)

 

msg

result

value

NOT JSON

Enclencheur

Lister les capteurs

list

        

Mis à jour des valeurs des capteurs

update

        

Lister les points d’accès WiFi

wifi_scan

        

Effacer les données

delete

        

Mis à jour de la configuration

save_settings

        

Lister la configuration

open_settings

  

wifi1_name wifi1_pass wifi2_name wifi2_pass save_flash

    

Récupération du nom

name

        

Capteur vers Terminal (Javascript)

 

msg

result

value

NOT JSON

Enclencheur

Lister les capteurs

list

      

Perte / Ajout de capteur

Mis à jour des valeurs des capteurs

      

VAL1;VAL2;VAL3;VAL4

Données disponible

Lister les points d’accès WiFi

wifi_scan

True | false

[ssid1 | ssid2]

    

Effacer les données

delete

True | false

      

Mis à jour de la configuration

save_settings

True | false

wifi1_name wifi1_pass wifi2_name wifi2_pass save_flash

    

Lister la configuration

open_settings

        

Récupération du nom

name

    

name

  

Schéma électronique

 





Introduction 1

Etapes 1

Intégration 2

Alimentation 2

Connexion entre Capteur et ESP32 2

Connexion Moteur / Ventilateur / Traceur solaire 3

Plateforme de développement 3

Alimentation 4

Moteur 5

Ventilateur 5

Capteurs 5

Environnemental (Température/humidité …) 6

Luminosité 6

Afficheur 6

Traceur solaire 7

Connexion sur l’ESP32 8

Stockage des pages web 8

HTTP / Websocket / Event Source 9

Autres méthodes de connexions 9

LoRa / LoRaWan 10

LoRaWan (The Thing Network) 10

LoRa (MySensors) 11

WiFi ou Bluetooth → Blynk 12

 

Introduction

L’objectif est d’avoir un système modulaire d’actionneurs / capteurs qui pourra être réutiliser à travers les projets capable de se connecter aussi bien en WiFi / Bluetooth ou optionnellement par radio.

Etapes

 

  • Version sur Breadboard

  • Version sur stripboard (si on veut économiser sur les PCB) 

  • Version sur PCB (modules / plateforme de dev)



J’ai posté le code / plan sur kicad sur github pour le moment : https://github.com/usini/epimetheus

Intégration

Alimentation

Pour l’alimentation, si on n’utilise pas de moteur et que l’on a pas besoin de contrôler de ventilateur, on peut passer par l’USB.

Sinon il faudrait l’alimenter avec un connecteur DC jack (puis diminuer la tension pour alimenter l’esp32).

Prévoir un interrupteur ON/OFF

 

Connexion entre Capteur et ESP32

Aucun idée si c’est une bonne idée, mais j’ai accidentellement acheté 5 câbles audio (3.5mm) pour téléphone (J’en voulais uniquement pour de l’audio)

 

 

Ces câbles ont 4 connexions comme les capteurs en i²C

  • Tip

  • Ring 1

  • Ring 2

  • Sleeve

 

Si on fabrique un adapteur pour le capteur, ça permettrait de facilement le relier à l’ESP32.

 

Voir https://github.com/usini/epimetheus/tree/master/fusion360

 

Connexion Moteur / Ventilateur / Traceur solaire

Pour les moteurs / ventilateur / panneaux solaires



Plateforme de développement

Il semble y avoir un conflit entre l’interface microSD et l’afficheur, je suis reparti sur une carte ESP32 plus représentatif de ce que l’on risque d’utiliser au final

 

J’ai en stock, un lolin D32 pro :  https://docs.wemos.cc/en/latest/d32/d32_pro.html

C’est un ESP32, compatible avec le logiciel Arduino

Il a un port I²C (pour les capteurs par ex.) et TFT (pour l’affichage) mais j’ai aucune idée de quel type de câble c’est.

 

  • Connectivité Bluetooth ou WiFi

  • Ajout de la radio (LoRa / NRF24L01) possible

  • Sauvegarde des données sur carte micro SD.

Alimentation

En prévision de l’utilisation de moteur / ventilateur commandé, il faudrait prévoir une alimentation type jack (comme il y a en a abondamment à Labsud) de 12v.

Moteur

Pour contrôler le moteur, le plus simple est d’utiliser un DRV8825

https://www.pololu.com/product/2133/pictures

Ventilateur

Pour contrôler le ventilateur, nous pourrions utiliser un système en PWM avec un transistor
https://www.youtube.com/watch?v=B1p9Eb419Lg

Capteurs

 

Environnemental (Température/humidité …)

Le BME680 mesure l'humidité / la température / la pression atmosphérique et les COV (Composé organique volatil) c'est utile pour mesurer la qualité de l'air (éthanol/alcool/monoxyde de carbone)

Il faut calibrer la partie mesure de la qualité de l’air par contre.

https://www.adafruit.com/product/3660

Ce n’est pas forcément nécessaire d’avoir autant d’informations, mais vu que j’en ai un en stock et que j’ai envie de le tester.

Il peut être simplement remplacer par un BME280.

Le capteur est de plus bien séparé du reste du circuit ce qui peut être pratique.

 

  • Possibilités de relier jusqu’à 3 capteurs

  • Température de fonctionnement et stockage (-40 à 85°C)

  • Protocole I²C (2 câble et chainable)

 

Luminosité

Pour la luminosité j’ai un TSL2561, capable de mesurer la luminosité en lux.

Afficheur

J’ai testé un afficheur ST7789, cette afficheur fonctionne en SPI et a une résolution de 240x240

L’écran est un peu petit mais reste relativement visible en plein soleil.

 

L’idée de base est d’afficher les valeurs des capteurs sous forme de barre (si vous avez des idées d’interface différentes n’hésitez pas à m’en faire part)

 

J’ai eu des problèmes avec cette afficheur sur le lolin D32, j’ai penché pour un problème avec le lecteur de carte microSD qui utilise aussi le SPI mais ça semble contre-intuitif sachant qu’il y a un connecteur pour un écran similaire.

 

L’ajout d’une ou plusieurs LED, pourrait permettre de se substituer ou compléter l’affichage

 

Contrôle

Il faudrait prévoir un ou plusieurs boutons, pour par ex, changer ce que l’afficheur montre ou d’autres fonctionnalités (choix du mode point d’accès mobile / configuration etc…)

Traceur solaire

Tutoriel 1 : 2 panneaux solaires pour suivre la course du soleil sur plateau rotatif

 







Connexion sur l’ESP32

La connexion se fait à l’aide d’un mini serveur web directement sur l’esp32 et optionnellement d’envoi de données par MQTT

Avec un système soit en point d’accès mobile (autonome) / soit connecté à un routeur WiFi.

Des graphiques sont générés en temps réel à l’aide de chartjs (https://www.chartjs.org/).

 

 

Pour s'interconnecter avec un serveur on pourra utiliser node-red qui fera périodiquement des requêtes web à l’ESP32 ou un serveur MQTT.

 

Stockage des pages web

Les pages sont stockés dans des variables après avoir été minifié et compressé à l’aide d’un script python

https://github.com/usini/epimetheus/tree/master/arduino/epimetheus/web

 

Je vais faire un script python pour simuler les données, afin de pouvoir travailler facilement sur l’interface.

 

La page est statique, seul les données sont mis à jour.

 

HTTP / Websocket / Event Source

J’ai fait des tests, avec des requêtes http simple : http://sechoir/temp

 

J’ai un soucis de “plantage” sans erreur apparente qui se manifeste après 5 à 15 minutes de mise à jour sur l’interface.

 

J’ai donc tester d’autres méthodes pour récupérer les données en utilisant pour la mise à jour des données, un protocole que je ne connaissais pas les event source : https://randomnerdtutorials.com/esp32-bme680-web-server-arduino/

 

Le problème étant persistant, j’ai testé avec des websockets, même soucis.

 

J’ai ajouté le support MQTT, aucun soucis de ce côté là apparent.

Autres méthodes de connexions

Voici quelques réflexions sur comment connectés des objets, si vous avez d’autres idées n’hésitez pas à les ajouter.

 

Pour commencer le plus simple serait de faire des tests avec mon capteur / la passerelle LoRaWan du lab.


Après à ma connaissance, il est difficile de trouver une plateforme de prototypage pratique pour tester des capteurs (avec/sans batterie)

Du coup ça pourrait être intéressant d’avoir un système capable de s’adapter à n’importe quel méthode.

Mais ça demanderait pas mal de boulot.
Une plateforme avec un ESP32 (qui serait sur un module à part DIY) permettrait d’interchanger entre le Bluetooth / WiFi / Radio en changeant juste les modules sur la plateforme. (En gardant à l’esprit que l’ESP32 n’est pas forcément le top pour la consommation)

LoRa / LoRaWan

J’ai chez moi un capteur The Thing Network sur batterie 

LoRaWan (The Thing Network)

The Thing network est un système qui permet de connecter des objets, en passant par n’importe quel passerelle TTN.

Une passerelle TTN est le plus souvent un Raspberry Pi avec un module LoRa mais on peut aussi utiliser un esp8266 (mais les performances seront dégradés) 

Il faut que la passerelle est un accès à internet

 

Voici un exemple d’installation.

 

Avantages

  • Mon capteur peut fonctionner sans reconfiguration de chez moi et au Lab

  • Démonstrateur pour la passerelle LoraWan du Lab

  • Basse consommation électrique

  • Portée élevée

  • Déjà opérationnel

 

Défaut

  • Nécessite une passerelle connecté à internet

  • Nécessite un serveur pour afficher et traiter les données

  • Configuration un peu complexe (Sur The Thing Network / Node-Red)

 

LoRa (MySensors)

Voici un exemple d’installation.

MySensors est un système pour connecter des objets à une passerelle, il peut s’utiliser avec 3 types de transmetteurs (NRF24L01/RFM69/RFM95)

L’avantage de passer par du RFM95, c’est qu’on peut reprogrammer le capteur pour fonctionner en local (MySensors) ou par le réseau TTN sans modification.

 

On peut soit utiliser un arduino relié à un Raspberry Pi, soit un esp8266 comme passerelle.

 

Avantages

  • Fonctionne sans internet

  • Interchangeable avec TTN

  • Portée élevée (dépends de la passerelle)

  • Basse consommation électrique



Défaut

  • Nécessite une passerelle MySensors (Raspberry Pi)

  • Configuration à faire (Node-Red)



WiFi ou Bluetooth → Blynk

Blynk est un système pour créer des objets connectés et les accéder depuis un smartphone (on peut aussi récupérer les informations sur un serveur avec l’api RESTFUL)

 

Sa version de base fonctionne sur leurs serveurs, mais le labsud à un serveur blynk.

 

Avantages

  • Simple à mettre en place

  • Simple à donner un accès temporaire à l’aide d’un QRCode

  • Portée correcte (Dépends de la portée de la box)

 

Défaut

  • Nécessite un accès WiFi (ou accès à proximité uniquement en bluetooth)

  • Pas de passerelle nécessaire sur place

  • Le serveur est open source mais pas l’application mobile



Mesures opérées durant le séchage :

la température du séchoir doit rester inférieure à la température maximale admissible qui est de 65°C pour les fruits et légumes (3)

 

  •  

 

10) Sources

  1. p. 23 - MÉMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLÔME D’ETUDES APPROFONDIES DE SCIENCES DE LA VIE ETUDE DES MODALITÉS DE SÉCHAGE DE FRUITS ET LÉGUMES AU MOYEN DU SÉCHOIR SOLAIRE BOARA; QUALITÉS NUTRITIONNELLES ET MICROBIOLOGIQUES DES PRODUITS OBTENUShttps://boara.files.wordpress.com/

  2. p. 24 - MÉMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLÔME D’ETUDES APPROFONDIES DE SCIENCES DE LA VIE ETUDE DES MODALITÉS DE SÉCHAGE DE FRUITS ET LÉGUMES AU MOYEN DU SÉCHOIR SOLAIRE BOARA; QUALITÉS NUTRITIONNELLES ET MICROBIOLOGIQUES DES PRODUITS OBTENUS(1) https://boara.files.wordpress.com/

  3. p. 23 - MÉMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLÔME D’ETUDES APPROFONDIES DE SCIENCES DE LA VIE ETUDE DES MODALITÉS DE SÉCHAGE DE FRUITS ET LÉGUMES AU MOYEN DU SÉCHOIR SOLAIRE BOARA; QUALITÉS NUTRITIONNELLES ET MICROBIOLOGIQUES DES PRODUITS OBTENUS(1) https://boara.files.wordpress.com/

  4.  

 

https://boara.files.wordpress.com/

 

1 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01682984/document

 

2  https://www.clabots.be/DimashopLocalFiles/Pdf/29600050FTFR.pdf

https://www.solarbrother.com/creation/fabriquer-un-sechoir-solaire/

http://www.yourtes-ardeche.com/2012/07/fabrication-dun-sechoir-solaire.html

https://www.kitsechoirsolaire.com

 

https://yonnelautre.fr/spip.php?article3511

 

Compte rendu

11/08/2020

04/08/2020

28/07/2020

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