Broie ton plastique avec ELODY5000 !

Présentation

Nous sommes 3 étudiants en PeiP2 à Polytech Angers, et vous présentons à travers ce blog le parcours que nous avons emprunté lors de la réalisation de notre projet : Broie ton plastique.

Figure 1 : Broyeur de plastique final – cliquer pour consulter l’article sur Polytech Angers

Le FabLab de l’école dispose de nombreuses imprimantes 3D RDM, c’est-à-dire à dépôt de filament, régulièrement utilisées par les élèves lors de TP ou bien pour des projets divers. Ces différentes utilisations génèrent une quantité importante de plastique non exploité par la suite : supports d’impression, rebuts… Le but de ce projet est de revaloriser tous ces déchets, en les broyant pour par la suite pouvoir recréer des bobines de plastique grâce à l’extrudeuse déjà existante au FabLab.

Nous reprenons le projet en cours de création : à notre arrivée, le broyeur est déjà réalisé, le moteur ainsi que son variateur ont déjà été choisis, commandés, et réceptionnés. Notre rôle est de finaliser le projet :  concevoir le système de sécurité, le réaliser et tout assembler.

Cahier des charges

Notre mission consiste à rendre le broyeur fonctionnel tout en assurant la sécurité des usagers. Cela comprend : fixer le moteur et le broyeur au bâti, accoupler leurs arbres, intégrer un bouton d’arrêt d’urgence, couper l’alimentation du moteur lors de l’ouverture du capot, concevoir et réaliser un carter pour éviter tout contact avec les arbres en rotation ainsi que l’engrenage, mettre un bouton poussoir à disposition permettant d’actionner le moteur dans le sens opposé afin de pallier les potentiels bourrages du broyeur, et finalement un potentiomètre afin de pouvoir contrôler manuellement la vitesse de rotation du moteur.

Branchement du moteur

Nous disposons d’un moteur qui fonctionne en triphasé : c’est-à-dire qu’il est alimenté par 3 phases contrairement au système de courant monophasé qui lui n’est composé que d’une phase et d’un neutre (le système monophasé est le plus répandu, et alimente certainement votre réseau domestique). Ainsi, pour alimenter le moteur, nous devons utiliser un variateur de tension qui prendra du monophasé en entrée, et sortira du triphasé pour le moteur. Après avoir compris tout ceci, et avec le matériel nécessaire; incluant notamment des câbles de mise à la terre pour protéger l’utilisateur, et plus généralement des câbles suffisamment épais pour supporter la charge de courant; il a suffi de suivre les consignes du constructeur pour procéder au câblage. Une fois cela fait, nous avons pris soin d’ajouter un bouton d’arrêt d’urgence coupant l’alimentation du système si enclenché, ainsi que plusieurs câbles de mise à la terre reliés à la carcasse du moteur, au bâti ainsi qu’au variateur afin de protéger l’utilisateur de potentielles fuites de courant.

Figure 2 : Panneau de commande

Contrôles du moteur

Le variateur que nous utilisons pour alimenter le moteur est programmable. Il dispose de plus de mille paramètres tous réglable individuellement. Par ailleurs, il propose certaines pré configurations de commande avec un schéma électrique associé. Ainsi, en sélectionnant la configuration la plus adaptée par rapport au cahier des charges, et en connectant tous les boutons aux bonnes entrées et sorties du variateur selon le schéma en question, nous disposons de deux boutons de commande et d’un potentiomètre pour régler la vitesse de rotation. Pour une meilleure présentation, nous avons pris le temps de modéliser et imprimer en 3D un boîtier avec des emplacements pour les boutons, ainsi que des autocollants pour une meilleure lisibilité des commandes.

Figure 3 : Boîtier de commande

Protéger l’utilisateur

Afin de protéger l’utilisateur, nous avons mis en place un capot ouvrant au-dessus de l’entonnoir, et en dessous duquel nous avons placé un capteur détectant l’ouverture du capot, afin de couper l’alimentation du moteur s’il est en fonctionnement. Finalement, nous avons conçu un carter de protection en bois afin de cacher les éléments tournant notamment l’engrenage, pour éviter de s’y blesser.

Figure 4 : Broyeur vu du dessus

Revalorisation des déchets

Figure 5 : Bac de récupération à 2 étages avec tamis

Pour finir, nous avons eu l’idée de concevoir un bac de récupération à deux étages, avec une grille les séparant de manière à filtrer les débris à la bonne dimension pour l’extrudeuse. Ceux qui ne conviennent pas pourront subir un nouveau passage au broyeur jusqu’à passer entre les mailles de la grille.

Figure 6 : Extrudeuse et échantillon de bobine créée

Vous pouvez observer ci-dessus un échantillon de bobine créé par l’extrudeuse, à partir de billes de plastique. Lorsque l’extrudeuse sera de nouveau opérationnelle, nous pourrons exploiter le plein potentiel du broyeur et tenter de recréer des bobines à partir des déchets broyés!

Le meilleur pour la fin

Si vous voulez contemplez le broyeur en fonctionnement, nous vous invitons à consulter la procédure d’utilisation vidéo juste ici :

Création d’un arrosage automatisé

Bonjour à toutes et à tous !

Dans cet article vous trouverez des bonnes et des mauvaises raisons de s’engager dans la création d’un arrosage automatique et surtout notre démarche face à ce projet.

Selon des estimations compilées par l’Organisation pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), d’ici à 2050, la production alimentaire devra augmenter de 60 % pour nourrir une population mondiale de 9,3 milliards. Continuer à cultiver les terres selon nos habitudes exercerait une forte pression sur nos ressources naturelles. Nous n’avons donc pas d’autre choix que d’entreprendre une révolution plus verte. Sachant que plus nous serons nombreux, plus nos besoins en eau seront importants : il devient donc essentiel de commencer dès que possible à arroser nos plantes le plus écologiquement possible. Nous sommes deux étudiantes en deuxième année préparatoire intégrée de Polytech Angers et nous nous sommes intéressées au projet de la création d’un arrosage automatique.

Maquette finale d'un arrosage automatisé

Maquette finale d’un arrosage automatisé

Notre principal objectif est de créer un arrosage automatisé qui soit à la fois économique et écologique. Pour cela, nous avons dû faire des choix concernant les types d’arroseurs, le matériel que nous avons besoin et les différents capteurs qui nous seront utiles. La première phase de notre projet a donc été la recherche ainsi que la création d’une carte mentale regroupant tous les points essentiels pour réaliser notre arrosage automatique.

Voici notre carte mentale avec les éléments que l'on a jugé importants de prendre en compte

Notre carte mentale avec les éléments que l’on a jugé importants de prendre en compte

Dans un premier temps et avec nos moyens, il a été préférable de concevoir une maquette afin d’être capable de bien visualiser l’ensemble du projet ainsi que de pouvoir le réaliser à petite échelle et observer son fonctionnement. Ce qui, dans un second temps, pourra être réalisé à l’échelle d’un champ de maraîcher en redimensionnant l’ensemble.

Voici quelques schémas :

Schéma général avec les raccords en eau

Schéma général avec les raccords en eau

Schéma vue de dessus à l'intérieur du bac potager

Schéma vue de dessus à l’intérieur du bac potager

Schéma de notre boitier Arduino comprenant deux étages -1er étage : la breadboard -2ème étage : la carte Arduino UNO

Schéma de notre boitier Arduino comprenant deux étages
-1er étage : la breadboard
-2ème étage : la carte Arduino UNO

Cette maquette a aussi été conçu sur SolidWorks. En effet, les schémas 3D permettent une meilleure visualisation de l’ensemble et des erreurs s’il y en a.

Schéma vue de côté réalisé sur SolidWorks Vous pouvez observer le bac potager contenant 4 plants, les tuyaux, les 4 goutteurs ainsi qu'un capteur d'humidité des sols et un capteur de luminosité. À sa gauche deux autres capteurs mesurant la température et l'humidité de l'air. Il y a également la cuve remplit d'eau tout à gauche contenant le capteur de niveau d'eau. Au milieu on retrouve le boitier Arduino fermé avec la pompe et le servomoteur remplaçant l'électrovanne.

Schéma vue de côté réalisé sur SolidWorks
Vous pouvez observer le bac potager contenant 4 plants, les tuyaux, les 4 goutteurs ainsi qu’un capteur d’humidité des sols et un capteur de luminosité. À sa gauche deux autres capteurs mesurant la température et l’humidité de l’air. Il y a également la cuve remplit d’eau tout à gauche contenant le capteur de niveau d’eau. Au milieu on retrouve le boitier Arduino fermé avec la pompe et le servomoteur remplaçant l’électrovanne.


Schéma vue de dessus réalisé sur SolidWorks

Schéma vue de dessus réalisé sur SolidWorks

Déroulement du projet

Par la suite, ce projet s’est décomposé en trois grandes étapes.

La première a été essentielle pour anticiper les éventuelles difficultés que l’on pourrait rencontrer. Il s’agit de la création du cahier des charges. Ce dernier étant le pilier de tout projet, il faut donc être précis dans la rédaction et prévenir des éventuels problèmes que l’on pourrait rencontrer lors des différentes étapes de la réalisation de la maquette. Notre cahier des charges regroupe les différentes fonctions que notre arrosage automatique remplit, les résultats attendus, les spécifications techniques et les spécifications fonctionnelles.

La seconde étape a été la découverte et la prise en main du matériel Arduino. Une phase plutôt compliquée pour nous, car, nous n’avions que très peu de connaissances sur Arduino. Nous avions donc commencé par beaucoup de recherches et de tests, élément par élément, comme la simple action d’allumer une LED.

Branchement de la breadboard avec la carte Arduino

Branchement de la breadboard avec la carte Arduino

Branchement final pour allumer la LED

Branchement final pour allumer la LED

LED allumée grâce au code retranscrit sur la carte Arduino

LED allumée grâce au code retranscrit sur la carte Arduino

Ensuite, nous avons cherché à faire marcher chaque capteur séparément. Une fois que le programme fonctionnait et que nous trouvions des mesures cohérentes, nous avons branché les capteurs ensemble et rassemblé les programmes sur un même fichier Arduino. Cela nous a permis d’avoir toutes les données nécessaires pour être en mesure d’automatiser l’arrosage.

Branchement final Arduino avec tous les capteurs

Branchement final Arduino avec tous les capteurs

Résultats observés sur le moniteur de série

Résultats observés sur le moniteur de série

La réalisation de la maquette complète, étant la dernière étape, n’a été que partiellement exécutée. En effet, nous nous sommes concentrées sur la partie hydraulique puis la partie électrique mais nous avons manqué de temps pour les réunir. De plus, nous n’avons pas réussi à transférer nos données sur une application. Nous nous sommes contentées d’observer les résultats sur Arduino.

Les problèmes rencontrés

Plusieurs problèmes ont pu être rencontrés au cours de ce projet que ce soient des manques de connaissances dans un domaine, des problèmes de précision ou bien des soucis de matériel. Au final, toutes ces contraintes nous ont surtout conduit à un manque de temps pour finir notre maquette.

Conclusion

La création d’un arrosage automatique est un projet très complet. Il nous faut être capable de concevoir l’ensemble de notre arrosage automatique sans même toucher au matériel, cela nécessite une grande réflexion. Il nous faut aussi gérer la partie budget, trouver les bons produits avec le meilleur rapport qualité/prix. Il y a aussi un vocabulaire technique propre à ce domaine qu’il nous a fallu apprendre ainsi que les caractéristiques de chaque élément. Certaines étant très importantes à prendre en compte afin de relier les éléments entre eux. Par exemple, l’absorption d’eau et la pression maximale doivent dépasser un certain seuil en fonction des goutteurs que l’on choisit. De même, les diamètres sont également à surveiller pour ne pas se tromper dans les tuyaux.

Les caractéristiques de notre pompe à eau

Les caractéristiques de notre pompe à eau


Nous avons aussi pu enrichir notre culture personnelle sur la façon de bien arroser ses plants selon les méthodes de maraîchers.

La CAO a aussi été un point sur lequel nous avons dû progresser mais la plus grande évolution concerne la partie électronique. En effet, nous avons eu aucune préparation préalable avec Arduino, la création de programme a donc été parfois compliquée.
Pour finir, notre intérêt pour ce projet n’a fait qu’augmenter de séance en séance. Il nous a permis d’acquérir de nombreuses compétences que l’on n’aurait peut-être pas développées avec un autre projet. Ce travail a été une source de développement de notre autonomie, et de notre réflexion sur un projet global.

Cet article touche à sa fin, en espérant qu’il vous aura plu.
Merci pour votre lecture !