MEMOIRE
DE FIN DE FORMATION
Pour l’obtention du Diplôme de :
« Technicien Supérieur en maintenance des équipements informatique Et bureautique »
Présenté par :
SABRI Islem
BAHRIA Mohamed El Amine
Thème :
Encadreur : Mr. BOUREGBA Mounir
Année de Formation : 2017 / 2020
Réalisation d’un système agRicultuRe hoRs-sol
automatique (l'agRicultuRe jaRdin intéRieuR)
Organismes D’accueil :
- Etablissement Hospitalier général Dali Abed El-Kader - GHRISS-
- Lycée Akid Lotfi -TAKHMARET-
Dédicaces
A la mémoire de ces dernières années d’études
De nos chers parents
De nos professeurs
De tous nos amis
De tous ceux que nous aimons
Nous dédions ce travail
Remerciements
En tout premier lieu, nous remercions Dieu tout puissant, de nous avoir donné la force
et
Le courage de surmonter les difficultés.
Nous souhaitons rendre hommage à tous ceux qui ont contribué à la réalisation de ce
travail.
Nous tenons, avant tout, à adresser nos plus vifs remerciements et gratitude à Monsieur
BOUREGBA Mounir, notre encadreur à l’institut national spécialisé à la formation
professionnelle ‘ Mascara’ pour l’encadrement sérieux dont il a fait
Preuve et pour la
Confiance qu’il a accordée ainsi que Madame LAAMOURI
ET tous les enseignants de la spécialité MEM.
Enfin, Nous adressons nos vifs remerciements aux membres du jury pour nous avoir
honoré, en acceptant d’évaluer ce travail.
L’organisme D’accueil
Etablissements Publics Hospitaliers Non Universitaires Ghriss :
La structure des Etablissements Publics Hospitaliers Non Universitaires (EPH) de Ghriss est structurés de 9 hectares construits dont les 2 à 3 Etage. A- Cet hôpital est doté des Services suivants :
Médecine Interne Hémodialyse. Infectieux. Pédiatrie. Chirurgie générale. Chirurgie infantile. Gynécologie obstétrique. Pneumo-phtisiologie. U.M.C. Ophtalmologue. ORL. Urgences Médicaux Chirurgicales.
Table des matières
Table des matières : Introduction Générale ................................................................................................................................... 1-2
Chapitre 1 : Généralité sur les systèmes irrigations :
I.1- Introduction ................................................................................................................................................ 3
I.2- L’irrigation gravitaire .................................................................................................................................. 4
I.3- Mode d’irrigations ...................................................................................................................................... 5
A. L ‘irrigation par planches ................................................................................................................... 5
B. L ‘irrigation par bassin ........................................................................................................................ 6
C. L ‘irrigation à la raie ........................................................................................................................... 6
D. L ‘irrigation par siphon ....................................................................................................................... 7
E. L ‘irrigation par rampe à vannettes ................................................................................................... 8
F. L ‘irrigation par gaine souple ............................................................................................................. 9
G. Trans-irrigation .................................................................................................................................. 10
G.1 Mode de distribution .................................................................................................................. 10
G.2 Difficulté des réglages de débit ................................................................................................ 11
H. L ‘irrigation goutte à goutte ............................................................................................................. 11
H.1 Equipements du système goutte à goutte ................................................................................ 12
H.2 Unité en tête ................................................................................................................................ 12
H.3 Les distributeurs ......................................................................................................................... 13
H.4 Les rampes .................................................................................................................................. 14
H.5 Pompes doseuses et injecteurs ............................................................................................ 15-16
H.6 Filtration ................................................................................................................................. 16-17
I. Irrigation par aspersion ................................................................................................................. 17-18
I.1 Les arroseurs ........................................................................................................................... 18-19
I.4- Comparaison des méthodes d’irrigation ....................................................................................... 19-20
I.5- Les techniques agriculture intelligent ................................................................................................ 21
A. Agriculture Hors-sol ......................................................................................................................... 21
B. Hydroponiques ................................................................................................................................... 22
B.1 Les avantages des cultures hors sol ..................................................................................... 23-24
B.2 L’économie d’eau et d’engrais minéraux ................................................................................ 24
B.3 La simplification des techniques culturales ............................................................................ 25
B.4 L’élimination des problèmes liés au sol .................................................................................. 25
B.5 Le gain de précocité ................................................................................................................... 26
B.6 Une meilleure qualité des produits ........................................................................................... 26
C. L ‘agriculture de précision .......................................................................................................... 27-28
C.1 A quoi ça sert .............................................................................................................................. 28
C.2 Les systèmes modernes ............................................................................................................. 28
D. Gardénia .............................................................................................................................................. 28
D.1 Centrale d’irrigation ................................................................................................................... 29
D.2 Goutteurs de fin de ligne ........................................................................................................... 29
D.3 Goutteurs en ligne ...................................................................................................................... 30
D.4 Micro asperseurs ........................................................................................................................ 30
D.5 Arroseur oscillant ....................................................................................................................... 31
E. Agriculture intelligente face au climat ............................................................................................ 32
I.6- Conclusion ................................................................................................................................................ 32
Chapitre 2 : La carte Arduino et le matériel utilise :
Introduction ................................................................................................................................................ 33
II.1- Description de chaque composant .................................................................................................... 33
A. Création d’Arduino ........................................................................................................................... 33
B. Définition ............................................................................................................................................ 34
C. Le Principe de fonctionnement ........................................................................................................ 34
D. Logiciel ............................................................................................................................................... 34
D.1 L'interface ............................................................................................................................... 35-36
D.2 Les boutons ................................................................................................................................. 36
D.3 Le langage Arduino ................................................................................................................... 37
E. Description de la carte .................................................................................................................. 37-39
E.1 Le microcontrôleur ..................................................................................................................... 37
E.2 Alimentation ................................................................................................................................ 37
E.3 Visualisation ................................................................................................................................ 38
E.4 La connectique ....................................................................................................................... 38-39
F. Caractéristique .................................................................................................................................... 39
G. Brochage de la carte Uno ............................................................................................................ 40-41
G.1 Les broches d'alimentations ...................................................................................................... 40
G.2 Broches numériques ................................................................................................................... 40
G.3 Broches analogiques .................................................................................................................. 41
II.2- Les plaquettes d’essais sans soudures (Bread Board) ................................................................... 41
II.3- Les capteurs .................................................................................................................................... 42-46
A. Définition d’un capteur ..................................................................................................................... 42
B. Caractéristiques des capteurs ...................................................................................................... 42-43
II.3.1- Capteur d’humidité sols ........................................................................................................ 43
II.3.2- Capacitive soil moisture sensor v1.2 ................................................................................... 44
II.3.3- Capteur de niveau d’Eau ...................................................................................................... 45
II.3.4- Module ultrasonique de détection d’obstacle .................................................................... 46
II.3.5- Capteur de température et d’humidité ................................................................................ 47
II.3.6- Capteur de flotteur magnétique ........................................................................................... 48
II.4- Les câble ......................................................................................................................................... 49-50
A. Câble alimentation ............................................................................................................................. 49
B. Cable USB Type A/B ........................................................................................................................ 50
C. Jumper ................................................................................................................................................. 50
II.5- Convertisseur de tension DC-DC ..................................................................................................... 51
II.6- Micro pompe .................................................................................................................................. 51-52
II.7- Ventilateur (Fan) ................................................................................................................................. 52
II.8- RELAIS ................................................................................................................................................ 53
II.9- Ecran (I2C-LCD2004) ........................................................................................................................ 53
II.10- Horloge (I2C RTC) .......................................................................................................................... 54
II.11- Buzzer d'alarme ................................................................................................................................. 55
II.12- Les Lampes ........................................................................................................................................ 55
A. T5 LED Tubes ................................................................................................................................... 55
II.13- Module Peltier 12 Vcc TEC1-12706 ............................................................................................. 56
II.14- Higrow ESP32 Wifi ......................................................................................................................... 57
Chapitre 3 : Conception et réalisation du système irrigations :
Introduction ................................................................................................................................................ 58
III.1- L’importance hydroponique ............................................................................................................ 58
III.2- Les avantages tangibles de notre programme ................................................................................ 58
III.3- Le schéma de principe ...................................................................................................................... 59
III.4- Description des principes de connexions .................................................................................. 60-64
III.5- Un schéma de câblage ...................................................................................................................... 65
III.6- Logiciel et programmation ............................................................................................................... 66
III.7- Test pratique ...................................................................................................................................... 66
III.8- Aspect final de la Forme de Projet ............................................................................................. 67-71
A. Modèle de concept ....................................................................................................................... 67-68
B. Les dimensions ................................................................................................................................... 68
C. Le filtre ............................................................................................................................................... 69
D. Le sol ................................................................................................................................................... 69
E. La plante ............................................................................................................................................. 70
F. Conception et réalisation ................................................................................................................... 71
III.9- Wemos Higrow ESP32 WIFI ..................................................................................................... 72-74
III.9.1- La revue ................................................................................................................................ 72
III.9.2- Test Avec Web Server ........................................................................................................ 73
III.9.3- Interface avec Blynk Apps ............................................................................................ 73-75
III.10- Les résultats ..................................................................................................................................... 76
III.11- conclusions ...................................................................................................................................... 77
Conclusion Générale ................................................................................................................................... 78
Bibliographie ................................................................................................................................................. 79
Annex......................................................................................................................................................... 80-95
Table des figures
Table des figures : Figure I-1 : Les grandes catégories de système irrigation__________________________________3
Figure I-2 : Irrigation gravitaire traditionnelle_________________________________________ 4
Figure I-3 : Irrigation par planches___________________________________________________5
Figure I-4 : irrigation par bassin_____________________________________________________6
Figure I-5 : irrigation à la raie_______________________________________________________6
Figure I-6 : Irrigation par siphon____________________________________________________7
Figure I-7 : Irrigation par rampe à vannettes___________________________________________8
Figure I-8 : Irrigation par gaine souple________________________________________________9
Figure I-9 : Trans Irrigation_______________________________________________________10
Figure I-10 : irrigation goutte à goutte_______________________________________________11
Figure I-11 : Equipements du système goutte à goutte___________________________________12
Figure I-12 : Tête d'unité centrale d’irrigation_________________________________________12
Figure I-13 : les distributeurs______________________________________________________13
Figure I-14 : les différents modèles des tuyaux________________________________________14
Figure I-15 : Pompe doseuse Alimentation Animale injecteur_____________________________16
Figure I-16 : Filtre à tamis 125microns______________________________________________17
Figure I-17 : Irrigation plein champ par aspersion______________________________________18
Figure I-18 : Exemple des arroseurs_________________________________________________19
Figure I-19 : coco sol pépinière____________________________________________________21
Figure I-20 : coco sol plantation____________________________________________________21
Figure I-21 : Un chercheur de la NASA vérifie les oignons hydroponiques___________________22
Figure I-22 : un plant de bananier dans le potager hydroponique (Hydro Town) _______________22
Figure I-23 : Culture hydroponique de tomates________________________________________23
Figure I-24 : prototype l’agriculteur verticale_________________________________________23
Figure I-25 : Culture hydroponique de fraise__________________________________________24
Figure I-26 : Le système de positionnement par satellite de type GPS_______________________26
Figure I-27 : La centrale d’irrigation________________________________________________28
Figure I-28 : Un goutteur de fin de ligne_____________________________________________28
Figure I-29 : Un goutteur en ligne__________________________________________________29
Figure I-30 : Un micro-asperseur___________________________________________________29
Figure I-31 : Un arroseur oscillantn_________________________________________________30
Figure II.1 Architecture de la carte Arduino UNO______________________________________34
Figure II.2: l'interface de l'IDE Arduino) ____________________________________________35
Figure II.3: le menu file d'arduino__________________________________________________35
Figure II.4: les boutons de 'IDE Arduino_____________________________________________36
Figure II.5: présentation d'une carte arduino__________________________________________37
Figure II.6: Carte Arduino Uno + Shield Ethernet______________________________________38
Figure II.7: la connectique de la carte Arduino________________________________________39
Figure II.8: brochage d’une carte Arduino____________________________________________40
Figure II.9: Une plaquette d’essai sans soudure________________________________________41
Figure II.10 : principe de fonctionnement d’un capteur__________________________________42
Figure II.11: Capteur hygrométrie du sol_____________________________________________43
Figure II.12: Capteur hygrométrie du sol endommagé __________________________________44
Figure II.13: Capacitive soil moisture sensor v1.2 _____________________________________44
Figure II.14: Capteur de niveau d’Eau _______________________________________________45
Figure II.15: HC-SR04 Ultrasonic__________________________________________________46
Figure II.16: Capteur de température et humidité – GROVE ______________________________47
Figure II.17: Capteur de flotteur magnétique _________________________________________48
Figure II.18: Câble alimentation Arduino pour piles 9V_________________________________49
Figure II.19: Cable USB Type A/B _________________________________________________50
Figure II.20: câble connecteurs mâle/mâle___________________________________________50
Figure II.21: convertisseur 12v DC à 3.3v / 5v / 12v DC_________________________________51
Figure II.22: micro pompe à eau avec connecteur jack - 12vdc 3w _________________________52
Figure II.23: 12V ventilateur Computer Case_________________________________________52
Figure II.24: module de relais à 6 canaux avec accouplement léger 5v______________________53
Figure II.25: Ecran LCD-i2c 20x4__________________________________________________54
Figure II.26: module horloge temps réel i2c rtc________________________________________54
Figure II.27: Buzzer d'alarme électronique piézo active_________________________________55
Figure II.28: T5 LED tubes_______________________________________________________55
Figure II.29: Module Peltier 12 Vcc TEC1-12706 _____________________________________56
Figure II.30: Higrow ESP32 Wi-Fi _________________________________________________57
Figure III.1 schémas de câblage RTC avec Arduino ____________________________________59
Figure III.2 schémas de câblage LCD avec Arduino ____________________________________59
Figure III.3 schémas de câblage Relais avec Arduino ___________________________________60
Figure III.4 schémas de câblage Buzzer avec Arduino___________________________________60
Figure III.5 schémas de câblage Dht11 avec Arduino___________________________________61
Figure III.6 schémas de câblage moisture sensor avec Arduino____________________________61
Figure III.7 schémas de câblage HC-SR04 avec Arduino________________________________62
Figure III.8 schémas de câblage Capteur Flotter Sensor avec Arduino______________________63
Figure III.9 schémas de principe___________________________________________________64
Figure III.10 schémas de câblage___________________________________________________65
Figure III.11 Arduino IDE________________________________________________________66
Figure III.12 Tests dans laboratoire_________________________________________________66
Figure III.13 Modèle de concept Unité de base________________________________________67
Figure III.14 Modèle de concept de diviseur__________________________________________67
Figure III.15 jardinière modèle Concept_____________________________________________68
Figure III.16 Dessin du modèle de projet_____________________________________________68
Figure III.17 Galets d'aquarium____________________________________________________69
Figure III.18 Le sol de terreau_____________________________________________________69
Figure III.19 Le Coleus __________________________________________________________70
Figure III.20 Photo de notre maquette _______________________________________________71
Figure III.21 Contenus de Higrow ESP32____________________________________________72
Figure III.22 schémas de câblage de Higrow ESP32____________________________________72
Figure III.23 Web Server Data production ___________________________________________73
Figure III.24 Blynk App Connect avec Higrow ESP32 __________________________________75
Figure III.25 Plante de Système agriculture hors-sol Automatique _________________________76
Figure III.26 les Plante de Système agriculture hors-sol Automatique ______________________77
Figure III.27 Plante de L’agriculture de base (Normale)_________________________________77
Liste des Tableau
Liste des Tableau : Chapitre 1 : Généralité sur les systèmes irrigations :
Tableau I-1 : Valeur en % de l’efficience au champ .................................................................................... 20
Chapitre 2 : La carte Arduino et le matériel utilise :
Tableau II.1: Caractéristique d'une carte Arduino Uno ........................................................................ 39
Chapitre 3 : Conception et réalisation du système irrigations :
Tableau III.1: Tableau de Comparaison des Résultats ......................................................................... 76
Liste des abréviations
Liste des abréviations : PVC : Chlorure de Polyvinyle.
PE : Poly Ethylène.
PP: Poly Propylene.
WEM: Water mark Electronique Module.
USB: Universal Serial Bus.
BSD: Barklay Software Distribution.
PWM: Pulse width Modulation.
GND: Ground.
VCC : Voltage Common Collector
IDE : Integrated Développement Environnement.
GPS : Global Positionne System.
MAC OSX : Version de MAC10.
CAO: Conception Assist par Ordinator
I2C: Inter Integrated Circuit Bus
LCD: liquid Crystal Display
LED: Light Emetting Diode
ATmega : est un microcontrôleur monopuce créé par Atmel dans la famille megaAVR
MCU : microcontrôleur unité
PLC : Power line Communications
JD-VCC : pour alimentation DC séparé 12v (Jumper removed)
ESP : Espressif System puce
Liste des symboles
Liste des symboles : s : seconde.
h : heure.
b : bar.
q : débit
k : constant.
h : pression.
x : coefficient qui caractérisé le type d’écoulement.
m : mètre.
m3 : mètre cube.
m2 : mètre au carré.
mm : millimétré.
cm : centimètre.
ha : hectare.
l : litre.
v: volt.
mhz: megahertz.
ko: kilo octet.
a : ampère.
mA : milli ampère.
d : dimension.
wA : watt.
Celsius : l'unité de l'échelle de température.
f : Le degré Fahrenheit.
Introduction Générale
1
Introduction générale
Introduction générale :
L'irrigation est le processus d'amener l'eau aux plantes cultivées artificiellement pour augmenter la
production et permettre leur croissance naturelle, dans le cas du déficit hydrique provoquée par un déficit
de précipitations ou d'échange excessif ou une diminution de la nappe, en particulier dans les zones arides.
Des canaux d'irrigation ont été construits sur les pistes pour le transport par eau, et parfois en haute
montagne.
Selon l'enquête hydrologique internationale, l'irrigation est un approvisionnement industriel en eau à
terre à des fins agricoles.
En général, on parle de « l'irrigation » pour les petites surfaces « jardinage », réserver le terme «
Irrigation » pour les grandes surfaces (champ de l'agriculture, de l'horticulture), mais il n'y a pas de norme
dans ce domaine. Une irrigation inadaptée ou mal conçue peut-être source de beaucoup de problèmes.
La sur-irrigation peut être source de propagation de pathogènes et les polluants dans le jardin et la
pluie est trop capricieuse. Alors, il est important de suivre le taux d’humidité de manière à conserver au
maximum les plantes en vie, car chaque plante a besoin d’un taux d’humidité spécifique.
L'irrigation à la main est fastidieuse, perde du temps et dispendieux en eau. Afin d'assurer que nos
plantes restent vertes et saines, pour gagner du temps, nous permet de partir en vacances en toute
tranquillité, plus besoin de demander de l’aide à nos voisins ou à la famille, voilà pourquoi nous réaliserons
le projet du système l’agriculture hors-sol automatique.
Pour réaliser l’agriculture hors-sol automatique on a choisi la carte ARDUINO UNO pour faire le
contrôle et la commande de la pompe à eau qui permet la mise en mouvement de l'eau et un écran LCD
qui permet d’afficher tous les paramètres de système, capteur d'humidité du sol et capteur de niveau
d’eau.et en-plus ventilateurs pour contrôle la température.
2
Introduction générale
Le programme contrôle automatiquement les cycles d'irrigation et Empêche le gaspillage d'eau en coupant
de manière automatique, et contrôle la température. Cette économie d’eau sera réalisée en faisant recours à
une bonne étude préalable.
Notre système facilite la vie humaine et soulevé le problème de suivre le jardin. En fin, l’Automatique à
prouver sa présence dans tous les domaines de l’agriculture.
On va résumer notre projet en 3 chapitres principaux :
1ére chapitre :
Généralité Sur Les Systèmes D’irrigations classique, nouveau (Hydroponique) et l’agriculture hors-
sol.
2éme chapitre :
La Carte ARDUINO et le matériel utilisé.
3éme chapitre :
La réalisation du système agriculture hors-sol automatique et le programme de la carte ARDUINO et
ESP32 Et enfin, une conclusion générale sanctionnera l’ensemble de ce travail.
Chapitre I
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
3
I.1 Introduction :
Le manque d'eau et l'accroissement constant des besoins en eau en agriculture, conjugués aux conflits
d'usage avec les autres secteurs, tels que l'industrie et la consommation en eau potable, nous amènent
constamment à réfléchir sur les économies d'eau et d'énergie. Ceci passera forcément par une gestion
efficace de l'irrigation ainsi que par la maîtrise de l'utilisation et le choix des systèmes d'irrigation.
Les systèmes d'irrigation peuvent être classés en trois grandes catégories :
Dans la Figure I-1, l'irrigation gravitaire (surface), l'irrigation goutte à goutte et l'irrigation par aspersion.
[1]
Figure I-1 : Les grandes catégories de système irrigation
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
4
I.2 L’irrigation gravitaire (surface) :
La technique de l’irrigation gravitaire consiste à arroser les cultures en faisant ruisseler l’eau à la surface
du sol.
C’était la seule méthode possible jusqu’au milieu du 20èmesiècle. Dans la grande majorité des cas, le
transport de l’eau se fait par canaux fonctionnant à surface libre.
La surface irriguée dans le monde avoisine les 250 millions d’hectares et sur ce total, 80 à 90% est
constitué par de l’irrigation gravitaire. C’est donc une technique qui continue à être très répandue en
particulier dans les pays en voie de développement.
De fait, le coût de construction d’un réseau gravitaire est 3 à 4 fois plus faible que celui d’un réseau sous
pression et il n’y a pas ou peu de consommation d’énergie. En contrepartie l’efficacité de ces réseaux est
faible, le plus souvent inférieure à 30% alors qu’on atteint facilement 80 à 90% sur les réseaux sous
pression. En outre, ils nécessitent une main d’œuvre abondante.
Les faibles rendements de l’irrigation gravitaire sont dus à trois causes principales :
Les pertes importantes des arrosages par ruissellement.
La régulation extrêmement sommaire ou inexistante de nombreux réseaux.
Le manque d’organisation des exploitants et des agriculteurs.
Les deux derniers facteurs sont certainement liés car il semble difficile de mettre en place une organisation
contraignante sans maîtriser la distribution de l’eau et vice versa.
Il y a là un vaste débat mais de toute manière la régulation des canaux constitue un des problèmes majeurs.
[2]
Figure I-2 : Irrigation gravitaire traditionnelle
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
5
I.3 Mode d’irrigations :
Le mode d’irrigation va imposer de nombreuses contraintes dont la régulation des canaux doit tenir
compte. En irrigation gravitaire il y a 3 méthodes principales, avec de nombreuses variantes, qui sont
l’irrigation à la raie, à la planche ou au bassin. Un débit minimum est nécessaire pour conduire l’eau
efficacement dans les champs, c’est ce que l’on appelle la main d’eau dont la valeur moyenne est de 30
l/s mais peut être plus importante dans le cas des planches.
Enfin de nombreux agriculteurs répugnent à irriguer la nuit et cela implique de fortes variations diurnes
de débit si on ne veut pas perdre d’eau. [2]
A-Irrigation par planches :
L’Irrigation par planche consiste à faire couler une mince couche d’eau sur un sol incliné de 0,2 à 3%. Le
débit à déverser est fonction de la pente, de la largeur et de la longueur de la planche. Cette méthode est
de loin la plus difficile car il faut ajuster le débit d’irrigation de chaque planche avec toutes les autres
variables. Une des formules pratiques est celle de Crevât qui consiste à déterminer la longueur de la
planche qui dépend de l’infiltration du sol, ce qui correspondrait au temps de ruissellement. Autrement
dit, l’aiguade ouvre la vanne et attend que l’eau arrive au bas de la planche, et à ce moment-là il ferme la
vanne d’arrivée. [1]
Figure I-3 : Irrigation par planches
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
6
B-L ’irrigation par bassin :
L'irrigation par bassin est la plus connue dans l'irrigation gravitaire. Sa pratique sur un sol nivelé (pente
0,1 à 1%) ainsi que la simplicité de l'opération, qui consiste à remplir le bassin, font que cette technique
est fréquemment utilisée, la taille des bassins est de 40 à 50 m2 et cette technique est connue sous le nom
"Robât". Cette dernière occasionne une perte importante de superficie, due au nombre important de
cloisonnements. [1]
Figure I-4 : irrigation par bassin
C-L ‘irrigation à la raie :
L'irrigation à la raie ou par rigole convient parfaitement au sol présentant une pente comprise entre 0,2 et
3%. Les sillons sont séparés d'une distance variant entre 0,6 et 1,25 m, selon le type de sol et la culture.
Suivant le débit dont on dispose, on peut irriguer un ou plusieurs sillons à la fois. Les raies peuvent être
parallèles ou perpendiculaires à la rigole permanente d'amenée d'eau.
D'une manière générale, l'irrigation est réalisée suivant un débit unique ou suivant une succession de deux
débits différents, un premier débit important qui est appelé débit d'attaque et un deuxième débit plus faible
qui est appelé débit d'entretien. L'irrigation à la raie se prête mieux à la mécanisation par siphon, par rampe
à vannettes, par gaine souple ou par Trans irrigation. [1]
Figure I-5 : irrigation à la raie
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
7
D-Irrigation par siphon :
L'irrigation par siphon s'adapte bien à l'irrigation des raies. Les siphons en PVC, d'épaisseur 1,5 mm et
de diamètre variant entre 20 et 43 mm, sont relativement légers lorsque leur longueur est comprise entre
1 et 1,5 m. Une charge de 10 cm est suffisante pour travailler dans des conditions adéquates. Les débits
varient entre 0,25 et 2 l/s, respectivement pour une charge de 5 et 20 cm. On peut par ailleurs réaliser une
irrigation à deux débits, soit en utilisant des diamètres différents, soit en utilisant des bouchons percés à
l'extrémité des tubes ou tout simplement en jouant sur le nombre des siphons. Dans ce type d'irrigation,
l'amorçage des siphons nécessite un entraînement et une certaine agilité pour mieux maîtriser l'irrigation
Ce type d'irrigation est d'un intérêt certain car il permet d'éviter la construction d'une "séguia" d'amenée,
et donc tous les travaux liés à la distribution. Il permet également de réduire l'érosion du sol à la tête de la
raie. Par ailleurs, l'irrigation par siphon permet une bonne répartition de l'eau et présente un avantage du
fait que l'investissement est faible. [1]
Figure I-6 : Irrigation par siphon
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
8
E-Irrigation par rampe à vannettes :
Ce type de matériel correspond mieux aux cultures irriguées à la raie et qui nécessitent peu d'interventions
sur la parcelle. L'avantage réside dans la possibilité de réglage du débit par des vannettes coulissantes ;
qui offrent des positions d'ouverture de 25, 50, 75 et 100%. Par rapport aux siphons, on évite l'opération
d'amorçage qui est un travail lent et fatigant. L'autre avantage réside dans le fait que les débits obtenus
sont plus précis et fiables.
Lorsqu'on remplace les vannettes par des cannes verticales qui alimentent des raies ou des planches on
obtient alors le système californien. Il est constitué d'une conduite enterrée sur laquelle on fixe des cannes
dont on peut régler le débit ainsi que l'orientation du jet. La conduite enterrée, de diamètre variant de 160
à 300 mm, est relativement épaisse (3 à 5 mm).
Cette technique présente l'avantage de ne pas gêner les travaux agricoles. Par contre, une étude de
dimensionnement est nécessaire. Lorsque l'irrigation de toute la parcelle se fait en même temps, toutes les
sorties sont ouvertes, sinon les sorties non utilisées doivent être fermées d'une manière étanche. [2]
Figure I-7 : Irrigation par rampe à vannettes
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
9
F-Irrigation par gaine souple :
La gaine souple est posée dans une rigole préparée à l'avance pour éviter les déplacements de la gaine une
fois remplie d'eau. La pose peut être effectuée à l'aide d'un engin ou d'un petit tracteur. Les perforations
peuvent être effectuées sur un ou deux côtés. Elles peuvent être standards ou selon les espacements des
cultures. La gaine peut être munie de manchettes souples de dérivation qui permettent d'irriguer au centre
des raies, sans se soucier d'un emplacement précis des perforations.
Ce type d'irrigation, ayant une charge de 0,4 à 1 m, convient pour un sol relativement plat. Les débits de
dérivation sont de l'ordre de 2 l/s. Les gaines sont facilement installées sur le terrain et demandent un
investissement modeste. Cependant, elles présentent l'inconvénient d'être fragiles et le réglage des débits
est peu précis.
Les gaines ne peuvent en aucun cas être utilisées pour élever l'eau et leur extrémité reste ouverte sous
peine de destruction par une surpression. Les extrémités doivent donc être posées sur des objets d'une
hauteur d'environ 1m. [1]
Figure I-8 : Irrigation par gaine souple
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
10
G-Trans Irrigation :
La Trans-irrigation de surface ou souterraine convient parfaitement à l'irrigation de la raie. La parcelle à
irriguer par ce type d'irrigation est relativement grande et peut atteindre 6 H.
Une conduite en PVC rigide de diamètre 250 mm et d'épaisseur 4,9 mm est installée suivant une
inclinaison régulière variant entre 0,25 et 0,6 % sur laquelle sont percés des orifices bien alignés et formant
un angle de 30° par rapport à la verticale. Le diamètre des orifices est fonction du débit. L'ensemble du
système n'est pas sous pression mais la charge au niveau de chaque orifice est créée par le déplacement
d'un piston placé à l'intérieur de la conduite. [1]
Figure I-9 : Trans Irrigation
G.1-Mode de distribution :
Il existe trois modes de distribution de l’eau :
• Partition : l’eau est partagée au prorata des surfaces de manière fixe. Il y a réglage initial de toutes les
prises qui sont alimentées simultanément. Le système est simple mais très rigide. Il est très utilisé dans
l’Inde du Nord sous le nom de Warabandi.
•Tour d’eau : le réseau est découpé en quartier, d’une cinquantaine d’ha en général. Chaque quartier est
alimenté en continu pendant une période de temps déterminée, chaque agriculteur, à l’intérieur du quartier
dispose de tout le débit à tour de rôle. Le débit d’alimentation du quartier peut être fixe (débit et durée)
ou variable (débit ou durée ou les deux).
•Demande : mode de distribution très rare en irrigation gravitaire car il est impossible à mettre en œuvre,
sauf quand le débit disponible est toujours supérieur à la demande. Le rendement du réseau est alors très
faible. [1]
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
11
Il faut, toutefois, noter l’existence de canaux principaux qui alimentent des réseaux sous pression.
En pratique, le fonctionnement réel de nombreux réseaux est compris entre tour d’eau et demande. Le
tour d’eau est appliqué de manière plus stricte pendant les pointes d’arrosage et une demande plus ou
moins restreinte le reste du temps.
G.2-Difficulté des réglages de débit :
En hydraulique à surface libre, la mesure et le réglage des débits sont difficiles si on se limite à des moyens
manuels. Il existe trois types d’appareillages :
A. Les vannes : orifice à section ajustable
B. Les seuils : fixes ou à crête et donc à débit ajustable
C. Modules à masques : associent des lois d’orifice et de seuil dans le même appareil.
Ils permettent un réglage par pas de débit dans une zone de variation de niveau. Ces appareils sont tous
sensibles aux variations de niveau amont, en particulier les seuils.
H-L ‘irrigation goutte à goutte :
Dans l'irrigation goutte à goutte, l'eau est livrée à la plante à faible dose entraînant ainsi l'humidification
d'une fraction du sol. Ceci permet de limiter les pertes par évaporation et percolation. Elle permet aussi
de réduire le développement des mauvaises herbes Elle met également en œuvre des équipements fixes et
légers. Dans la plupart des cas, elle exige une automatisation à travers des contrôleurs associés à des
vannes volumétriques et/ou hydrauliques et des électrovannes. [1]
Figure I-10 : irrigation goutte à goutte
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
12
H.1-Equipements du système goutte à goutte :
L'installation est composée d'une source d'eau, d'une station de pompage, d'une unité de tête, des
canalisations principales et secondaires, de porte rampes et rampes, et enfin de distributeurs. [1]
Figure I-11 : Equipements du système goutte à goutte
H.2-Unité en tête :
L'unité de tête comporte les éléments nécessaires au conditionnement et à la sécurité de fonctionnement.
Figure I-12 : Tête d'unité centrale d'irrigation
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
13
H.3-Les distributeurs :
Les distributeurs peuvent être classés selon leur débit de fonctionnement. On distingue alors les goutteurs,
les diffuseurs et les micro-asperseurs.
Figure I-13 : les distributeurs
Les goutteurs ont un faible débit (entre 1 et 16 l/h) et fonctionnent sous une pression relativement faible
(environ 1 bar). Dans la pratique, on utilise souvent des goutteurs de 2 l/h pour les cultures maraîchères
et de 4 l/h pour les cultures pérennes (arbres fruitiers et vignes). [1]
Selon le type de goutteur, le mode de fixation sur la rampe peut être soit en dérivation, en ligne ou intégré.
Actuellement, on tend de plus en plus vers le mode intégré vu son faible coût de fabrication ainsi que sa
facilité d'installation sur le terrain.
En effet, il suffit de dérouler la rampe alors que pour les autres modes, les goutteurs sont à installer un par
un, suivant les espacements désirés. Dans la fixation en dérivée, on peut trouver des circuits courts ou
des circuits longs.
Ces derniers ont l'avantage de couvrir une grande surface et peuvent être disposés en formant un cercle,
pour couvrir une surface plus grande. Dans certains projets d'irrigation goutte à goutte pour des cultures
pérennes, on peut volontairement employer une rampe de faible diamètre lorsque les plants sont petits
pour ensuite rajouter une deuxième rampe lorsque les besoins en eau sont plus importants.
Le débit Q d'un distributeur donné peut s'exprimer en fonction de sa pression par la formule suivante :
Q = K Hx
Où : Q est le débit en l/h ; K est une constante de forme et de dimension ; H est la pression en mètre et x
est le coefficient qui caractérise le type d'écoulement.
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
14
Lorsqu'on dispose de plusieurs valeurs de débits des goutteurs, avec les valeurs respectives des pressions,
on peut alors à l'aide de l'équation ci-dessus calculer les valeurs de K et de x. Généralement, les
constructeurs donnent les caractéristiques des distributeurs sous forme de tableaux ou de graphes, ce qui
permet d'établir leur équation, ou simplement connaître leur débit. [1]
Les goutteurs autorégulant ont une valeur de x voisine de 0 et donc la variation de leur débit est insensible
aux variations de la pression ; ces variations sont limitées dans une plage de pression.
Les goutteurs non autorégulant ont une valeur de x variant entre 0,5 pour le régime turbulent et 1 pour le
régime laminaire.
Il est important de connaître cette équation pour effectuer correctement le dimensionnement d'un système
d'irrigation goutte à goutte, notamment la longueur des rampes et leurs débits. Actuellement, les
constructeurs donnent assez souvent la longueur maximale de leur rampe en fonction des diamètres et des
goutteurs utilisés.
Les variations de débit d'un distributeur peuvent être également dues à l'usure de l'orifice car les sections
de passage sont généralement faibles (diamètre variant entre 1 à 2 mm).
Les sections des distributeurs doivent être fabriquées avec une grande précision puisque de petites
variations de diamètre occasionnent de grandes variations de débit, sous une même charge.
H.4-Les rampes :
La plupart des conduites en plastique utilisées en irrigation localisée sont fabriquées à partir de :
Figure I-14 : les différents modèles des tuyaux
Les PE sont les plus utilisés pour les petits diamètres, alors que les PVC sont plus utilisés pour les gros
diamètres, en raison de leur résistance à la pression. Le classement des conduites se fait suivant le
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
15
coefficient normalisé de dimension, qui traduit la pression maximale de service ainsi que la classe de
pression. [1]
H.5-Pompes doseuses et injecteurs :
Le choix d'un appareil d'injection doit tenir compte de la concentration requise en engrais et de la précision
souhaitée. Les autres critères sont la mobilité, le coût et le mode de fonctionnement. On distingue :
A. Les diluer
B. Les pompes doseuses hydrauliques (placées en lignes ou en dérivation)
C. Les pompes doseuses électriques
Les diluer sont constitués d'une cuve étanche dans laquelle on introduit l'engrais sous forme solide mais
soluble. La cuve est montée en dérivation sur la conduite principale de l'irrigation, à l'amont du filtre à
tamis. Le temps de dissolution des fertilisants n'est pas toujours bien connu des opérateurs et la
concentration de l'engrais varie fortement entre le début et la fin de l'irrigation. La cuve doit être vidée à
la fin de chaque irrigation. Le volume de la cuve varie entre 50 et 300 litres, ce qui limite la surface à
irriguer à ½ hectare en culture légumière et 1 hectare en arboriculture.
Les pompes doseuses hydrauliques fonctionnent d'une manière régulière en aspirant et en refoulant une
quantité constante et connue de solution fertilisante dans la conduite d'irrigation. Le démarrage et l'arrêt
peuvent être commandés par une vanne volumétrique ou par une électrovanne. Leur fonctionnement est
précis. [1]
Les pompes doseuses électriques sont constituées d'un moteur électrique qui entraîne une pompe à
membrane ou un piston. Elles sont précises et permettent de disposer d'une gamme étendue de débits
d'injection. Plusieurs pompes peuvent être montées en parallèle pour injecter simultanément plusieurs
solutions.
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
16
Figure I-15 : Pompe doseuse Alimentation Animale injecteur
H.6-Filtration :
L'irrigation goutte à goutte nécessite une filtration adéquate des impuretés contenues dans l'eau
d’irrigation ainsi que celles qui peuvent se former en cours d'utilisation. Pour cela, il existe plusieurs types
de filtres.
Les filtres à sables sont remplis de couches de gravier calibré pour arrêter les particules solides et
organiques. Ils sont généralement munis d'un montage de contre-lavage qui permet leur nettoyage, réalisé
lorsque la perte de charge est comprise entre 5 et 10. Un filtre à sable est suffisant pour un débit allant de
10 à 15 m3/h. Pour les débits supérieurs, on utilise une batterie de filtres. Pour plus d'assurance, le filtre à
sable est suivi d'un filtre à tamis ou d'un filtre à disques. Le séparateur centrifuge, ou l'hydro-cyclone, est
placé avant le filtre à sable, quand l'eau est chargée de sable. [1]
Assez souvent, on recommande de retenir les particules de granulométrie supérieure au 1/10 de la plus
petite dimension de passage de l'eau dans les distributeurs. L'arrêt des particules plus petites ne fait
qu'accélérer le colmatage des filtres. Une filtration de 150 microns est souvent utilisée pour l'irrigation
localisée ou par aspersion. Dans ce dernier cas, on pense aussi à l'usure des buses des asperseurs.
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
17
Figure I-16 : Filtre à tamis 125microns
I-Irrigation par aspersion :
L'irrigation par aspersion est recommandée dans les cas suivants :
Sols de faible profondeur, ne pouvant être correctement nivelés pour une irrigation de surface, tout
en conservant une profondeur suffisante.
Sols trop perméables, qui ne permettent pas une répartition uniforme de l'eau dans le cadre d'une
irrigation avec ruissellement en surface.
Terrains à pente irrégulière avec microrelief accidenté, ne permettant pas l'établissement d'une
desserte gravitaire à surface libre.
Par contre, elle est à écarter dans les régions très régulièrement ventées (les vents supérieurs à 4 ou 5 m/s
dégradent considérablement l'homogénéité de l'arrosage) et aussi lorsque l'irrigation se fait avec l'eau salée
sur des plantes au feuillage sensible au sel. [1]
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
18
Une installation d'irrigation sous pression est généralement composée d'un équipement fournissant la
pression nécessaire à son fonctionnement, d'appareils de mesure et de contrôle de débit, et d'une conduite
principale amenant l'eau jusqu'aux conduites secondaires et tertiaires. D'autres éléments peuvent être
utilisés, notamment un filtre ou une batterie de filtres et un dispositif d'adjonction d'éléments fertilisants.
Figure I-17 : Irrigation plein champ par aspersion
La considération des facteurs suivants est nécessaire à la conduite d'un projet de dimensionnement de tout
système d'irrigation sous pression :
A. La dimension et la forme de la surface à irriguer, sa topographie et le type du sol.
B. Les sources d'eau disponibles ou potentielles et leurs caractéristiques.
C. Les conditions climatiques dans la région, l'accessibilité à la parcelle et la culture à irriguer. [1]
I.1-Les arroseurs :
Les arroseurs utilisés en agriculture sont à rotation lente. Cette rotation est obtenue par le va-et-vient d'un
bras de levier qui porte un seul aubage et qui oscille sous l'effet de l'impact d'un jet qui s'échappe d'une
buse. Les petits arroseurs ont des buses de 4 à 7 mm de diamètre.
La portée de leur jet est relativement faible, leur pression de service se situe entre 2,5 et 3,5 bars et les
gouttelettes d'eau obtenues sont de petite taille. Les arroseurs moyens ont des buses de 8 à 14 mm de
diamètre et nécessitent une pression de service d'au moins 4 bars.
Les grands arroseurs ont des buses de 15 à 25 mm de diamètre et fonctionnent à des pressions d'au moins
4,5 bars. Ils ont une pluviométrie horaire élevée et conduisent à la formation de grosses gouttelettes. [1]
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
19
La taille des gouttelettes ne doit occasionner aucun dommage ni au sol, ni à la culture. Une augmentation
de la pression s'accompagne normalement d'une réduction de la taille des gouttelettes. L'angle idéal
d'inclinaison par rapport au plan horizontal est de 32° en conditions calmes. Les perturbations causées par
le vent sont influencées par le montant sur lequel repose l'arroseur ainsi que l'angle de projection du jet
d'eau. La plupart des arroseurs moyens à usage agricole ont des angles compris entre 25 et 26°, alors que
ceux des grands arroseurs se situent entre 23 et 24°. [1]
Figure I-18 : Exemple des arroseurs
I.4 Comparaison des méthodes d’irrigation :
Le passage de l’irrigation de surface à l’aspersion est l’une des conversions les plus répandues pour
économiser l’eau. Les raisons de cette conversion résident dans le fait que les techniques d’irrigation de
surface sont intrinsèquement moins efficientes et demandent plus de travail que l’irrigation par aspersion.
Cependant avant de faire cette conversion, différents facteurs doivent être pris en compte : les effets sur
les rendements, les économies d’eau, de main d’œuvre, d’énergie, l’aspect économique, les conditions
climatiques et les caractéristiques du champ.
Pour choisir une méthode d’irrigation, l’agriculteur doit connaître les avantages et les inconvénients des
différentes méthodes. Malheureusement dans bien des cas, il n’existe pas une unique bonne solution car
toutes les méthodes ont leurs avantages et leurs inconvénients. [1]
Le tableau suivant présente une comparaison des différentes méthodes d’irrigation en fonction du site et
des facteurs de situation. Il présente également les avantages et les inconvénients d’une technique
d’irrigation par rapport à une autre. Tous ces éléments doivent être pris en compte avant d’effectuer la
conversion vers une technique plus efficiente. Si un système d’irrigation n’est pas particulièrement bien
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
20
adapté à une situation donnée, il peut ne pas être plus efficient ou ne pas économiser plus d’eau que la
méthode d’irrigation initiale.
Les économies d'eau que l'on peut espérer en passant d'une méthode d'irrigation à une autre est égales à
la différence entre les valeurs des efficiences au champ pour ces deux méthodes. [1]
Systèmes d’irrigations Efficience au champ (en %)
Systèmes d’irrigations de surface -
Irrigation à la raie (inclinée) 50-80
Avec réutilisation des eaux en aval 60-90
Irrigation à la raie (horizontale) 65-95
Irrigation par planche 50-80
Aspersion avec déplacement 60-85
Canon déplaçable 55-75
Sprays (alimentation par tuyau) 75-95
Goutte à goutte de surface 70-95
Goutte à goutte enterré (SDI) 75-95
Micro asperseurs 70-95
Tableau I-1 : Valeur en % de l’efficience au champ [3]
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
21
I.5 Les techniques agriculture intelligent :
A-Agriculture HORS-SOL :
Culture de plantes réalisée sur substrat neutre et inerte (ex : fibre de coco, billes d’argile, laine de roche
etc.). Le substrat est régulièrement irrigué d'un courant de solution qui apporte les sels minéraux et
nutriments essentiels à la plante. La culture hydroponique est très présente en horticulture et dans la culture
forcée de certains fruits et légumes. Elle permet d’accélérer le processus de maturation des fruits grâce à
un rythme nycthéméral plus rapide et permet plusieurs récoltes par an.
Figure I-19 : coco sol pépinière
Figure I-20 : coco sol plantation
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
22
B-Hydroponiques :
L’hydroponie est un terme qui regroupe les différentes techniques de cultures hors-sols, mais c’est aussi
un système de culture assez simple, qui ne nécessite pas beaucoup de matériel et qui n’engendre pas de
gros frais. L’hydroponie est la première culture de plantes hors-sol qui fut développée à échelle
industrielle.
Figure I-21 : Un chercheur de la NASA vérifie les oignons hydroponiques
Cette technique consiste à nourrir les racines des plantes qui se trouvent dans du substrat (par exemple,
dans des pains de laines de roche) avec une solution nutritive ; ce principe permet à la plante d’avoir un
meilleur accès à l’oxygène, à l’eau, ainsi qu’à la nourriture. Le contrôle du pH de la solution ainsi que sa
conductivité électrique permettent de gérer le milieu par rapport aux besoins de chaque plante, et à chacun
des stades de leur vie. Grâce à ce principe, la plante est poussée au maximum de son potentiel génétique
et elle produira de plus grosses fleurs, de plus gros fruits et, dans le cas des plantes médicinales, celles-ci
verront une forte augmentation de la production de leur concentration en principe actif. Ce système permet
de servir de support à la plante tout au long du cycle de sa vie. La simplicité du système permet un entretien
assez simple et rapide. [15]
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
23
Figure I-22 : un plant de bananier dans le potager hydroponique (Hydro Town)
Les avantages des cultures hors sol :
L’idée de cultiver en hors sol, est apparue depuis longtemps comme une méthodologie pour établir les
mécanismes de l’absorption racinaire des éléments minéraux, et pour étudier le fonctionnement des
plantes. Cependant au cours des dernières décennies, cette méthode s’est largement répandue. Elle est
devenue indispensable dans la production végétale. Les cultures hors sol se définissent comme des
cultures où les végétaux effectuent leur cycle complet de production sans que le système racinaire ait été
en contact avec leur environnement naturel, qui est le sol. Les racines sont ainsi continuellement
alimentées par un milieu liquide minéral qui est la solution nutritive et qui apporte l’eau, l’oxygène dissous
et les éléments minéraux indispensables. [15]
Figure I-23 : Culture hydroponique de tomates
En réalité, la découverte des cultures hors sol doit être attribuée à deux chercheurs allemands K-nop et
Sachs. Simultanément en 1860 et de manière indépendante, ces deux auteurs ont réussi à faire pousser des
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
24
plantes sur des milieux entièrement liquides constitués d’eau additionnée de sels minéraux. Plus tard, dans
les années 50, certains organismes de recherches en France, en Hollande et aussi des professionnels
comme Mil land s’intéressaient aux applications horticoles des cultures hors sol, mais il ne s’agit encore
que d’étapes de pré développement. Enfin, le véritable développement des cultures hors sol date des
années 1975-1980 : À un rythme très soutenu cette technique s’implantait dès lors en Europe surtout pour
les cultures sous serre. Ainsi, depuis une quinzaine d’années, les surfaces et la nature des espèces
concernées n’ont cessé d’augmenter. L’extension régulière des surfaces consacrées aux cultures hors sol
résulte d’un bilan en faveur de cette technique qui apporte une série d’améliorations pour l’agriculteur :
Parmi les avantages de cette technique, on cite :
Figure I-24 : prototype l’agriculteur verticale
L’économie d’eau et d’engrais minéraux :
Les cultures hors sol conduisent à une meilleure maitrise des apports d’eau et en éléments minéraux. En
comparant la quantité d’eau nécessaire pour obtenir un kg de produit à partir d’une culture de plein champ
à celle utilisée avec une culture hydroponique, l’économie réalisée par cette dernière peut atteindre 90%
à 95% des apports d’eau, ainsi les cultures hors sol ont permis de développer des activités horticoles dans
des régions où l’eau est un facteur limitant : on évite ainsi les pertes par diffusion dans le milieu naturel.
Quant aux engrais minéraux, les techniques de culture hors sol conduisent aussi à une économie
importante puisque les apports sont calculés en fonction des besoins et qu’il n’y a pas de stockage au
niveau du sol. En réalité, l’économie réalisable va dépendre du choix de la technologie utilisée. Quand
l’agriculteur choisit un système à solution recyclée, cette économie sera importante, la plante consomme
la quasi-totalité des apports, par contre, quand la culture est effectuée à partir d’une solution nutritive non
recyclée (circuit ouvert) les pertes au niveau des percolas sont importantes et les économies réalisables
sont limité.
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
25
Figure I-25 : Culture hydroponique de fraise
La simplification des techniques culturales :
La culture hors sol permet de supprimer certaines façons superficielles comme la préparation du sol, les
binages, le désherbage …, Également, les étapes de la fertilisation (amendement et engrais minéraux), et
de l’irrigation sont aussi remplacées par l’apport de la seule solution nutritive. En outre, cette technique
facilite considérablement le travail du producteur qui en installant sans contrainte l’ensemble du système
peut s’affranchir facilement de la lourdeur des opérations au niveau du sol.
L’élimination des problèmes liés au sol :
La principale raison du développement agricole de la culture hors sol provient de la nécessité d’éliminer
certains problèmes liés au sol comme le problème de la salinité ou la contamination par les agents
pathogènes. Cette technique a permis, par exemple, de lutter contre la fusariose de l’œillet ou le Cork
root de la tomate.
De plus, le recours à la culture sans sol devient nécessaire quand ce dernier est de qualité médiocre peu
profond ou difficile à amender : C’est le cas du désert sableux notamment dans les pays du Moyen-Orient
où cette technique a permis le développement d’une production maraîchère. Il ne faut pas négliger, par
ailleurs, les potentialités de cette technique pour utiliser des surfaces où il n’y a pas de sol, ainsi des
tentatives ont été effectuées pour créer des espaces verts en culture hors sol sur les terrasses d’immeubles
ou sur des décharges publiques.
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
26
Le gain de précocité :
La culture hors sol favorise la précocité d’une culture sous serre par rapport à une même culture en sol
selon les régions ainsi un producteur peut bénéficier de prix des primeurs. En effet, l’explication de cette
précocité est due à un effet de température qui permet un réchauffement plus rapide d’un substrat par
rapport au sol en place. Cette élévation de température permettrait un meilleur fonctionnement du système
racinaire et un produit de meilleure qualité.
Une meilleure qualité des produits :
Bien que le concept de la qualité soit difficile à préciser et à quantifier, la culture hors sol a une influence
favorable sur certains critères comme :
A. L’aspect extérieur des fruits et des légumes : On récolte des produits plus attrayants pour le
consommateur, plus propre car jamais souillés de particules de sol et plus brillants.
B. Moins de résidus de pesticides puisque ces cultures reçoivent moins de traitements phytosanitaires.
C. Poids et quantités de protéines : Pendant la période de récolte, certaines études ont montré que les
mesures de différents paramètres représentant la qualité des fruits de tomates cultivées en sol
(fumure minérale ou amendements organiques) ou en hors sol montrent qu’aucune différence
importante ne peut être attribuée à la technique culturale et la comparaison est même favorable à
la culture hors sol qui augmenterait le contenu en protéines.
D’autres parts, les risques les plus nécessaires pour l’environnement paraissent être liés à l’utilisation
incomplète de la solution nutritive par les racines des plantes. Dans les systèmes les plus couramment
utilisés dit à circuit ouvert la solution nutritive est apportée aux racines des plantes en quantité très
supérieure à celle des besoins des racines : L’excédent ou percola est évacué dans le sol avec les eaux de
ruissellement vers les nappes phréatiques. Pour conclure, la pratique de la culture hors sol s’accroit d’une
manière significative dans le monde, c’est une solution efficace pour différentes contraintes et limites
liées au sol, et au milieu et qui permet notamment l’augmentation des rendements et le développement de
l’agriculture en général. En effet, elle représente un concept d’avenir puisque la population de la planète
est en croissance géométrique et il y a de moins en moins de terres arables et fertiles qui sont utilisables
pour subvenir aux besoins de ces populations.
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
27
C-L ‘agriculture de précision :
Par exemple l’échantillonnage du sol, pour mesurer des qualités telles que la teneur en minéraux et de la
porosité, peut prédire la fécondité des différentes parties d’un champ. La cartographie précise des contours
permet d’indiquer comment l’eau se déplace autour.
Est un principe de gestion des parcelles agricoles qui vise l'optimisation des rendements et des
investissements, en cherchant à mieux tenir compte des variabilités des milieux et des conditions entre
parcelles différentes ainsi qu'à des échelles intra- parcellaires.
Ce concept est apparu à la fin du siècle, dans le contexte de course au progrès des rendements agricoles.
Il a notamment influencé le travail du sol, les semis, la fertilisation, l'irrigation, la pulvérisation de
pesticides, etc.
Il requiert l’utilisation de nouvelles technologies, telles que l’imagerie satellitaire et l'informatique. Il
s'appuie sur des moyens de localisation dans la parcelle dont le système de positionnement par satellite de
type GPS.
Figure I-26 : Le système de positionnement par satellite de type GPS
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
28
A quoi ça sert :
Sur le papier, moduler les apports présente un triple intérêt : économique (réduire la facture des intrants),
écologique (en limitant le lessivage par exemple) et agronomique (améliorer les rendements en répondant
aux besoins de chaque plante). Concrètement, l'agriculteur peut adapter la dose suivant les caractéristiques
de la parcelle, le rendement de l'année précédente (cartographie du rendement) ou en temps réel. Ces
techniques permettent aussi une véritable chasse au gaspillage, en n’appliquant pas deux doses d’engrais,
de semences ou de pythons au même endroit (coupure des tronçons automatique).
Les systèmes modernes :
Les techniques d’irrigation traditionnelles utilisent énormément d’eau et cette méthode risque de fournir
gaspiller trop d’eau par rapport aux besoins.
Bien qu'il existe une grande variété de solutions disponibles pour économiser l'eau, la conservation
obtenue grâce à une irrigation efficace reste une des alternatives les plus faciles à réaliser et à mettre en
place immédiatement pour obtenir une économie d'eau significative.
Le Sud-ouest de la France et la Portugal ont développé l’irrigation sous pression à travers des réseaux
et de systèmes d’apport par aspersion ou goutte à goutte. Dans ces zones, la ressource en eau n’est pas
toujours garantie.
D’un autre côté, les systèmes d’irrigation aux gouttes à goutte sont les plus efficace et efficiente de tous.
En outre, les systèmes de pulvérisation qui utilisent autant d’eau que nécessaire sont les systèmes les plus
utilisées.
D-Gardénia :
Le micro drop system goutte à goutte GARDENIA est un moyen idéal de favoriser la pousse et de réduire
la consommation d'eau, ainsi que ce système économe 70% d’eau par rapport aux méthodes d’arrosage
traditionnelles. La terre est arrosée en douceur et uniformément empêchant ainsi cette eau précieuse de
s'évaporer, s'infiltrer ou s'écouler en quantité trop importante. Ce système d'arrosage par micro irrigation
utilise l'eau efficacement car il fournit aux racines de chaque plante la quantité exacte d'eau nécessaire.
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
29
Centrale d’irrigation :
La centrale d'irrigation est le composant de départ du système qui réduit la pression initiale de l'eau pour
un fonctionnement optimal des goutteurs et des micro-asperseurs reliés. L'eau est par ailleurs filtrée lors
de son passage dans la centrale.
Figure I-27 : La centrale d'irrigation
Goutteurs de fin de ligne :
Les goutteurs de fin de ligne sont utilisés pour l'arrosage goutte-à-goutte précis de plantes individuelles
(dans les pots de fleurs ou les paniers suspendus), mais aussi pour les longues rangées de plantes. En
positionnant le goutteur à la base de la plante, la goutte à goutte régulier et dosé maintiendra les plantes
et les fleurs en bonne santé.
Figure I-28 : Un goutteur de fin de ligne
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
30
Goutteurs en ligne :
Ils sont utilisés pour arroser des rangées plus courtes des plantes. Ces goutteurs sont placés le long du
tuyau d'alimentation à la base de la plante, offrant ainsi une goutte à goutte régulier et dosé pour des
plantes et des fleurs en bonne santé.
Figure I-29 : Un goutteur en ligne
Micro asperseurs :
Les Micro asperseurs sont utilisés pour l'arrosage précis de petites surfaces de massifs fleuris ou de
potagers ainsi que pour arroser des plantes individuelles comme les arbustes ou les buissons. L'eau est
diffusée en jet léger et peut être réglée pour différents secteurs d'arrosage compris entre 90° et 360°.
Figure I-30 : Un micro-asperseur
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
31
Arroseur oscillant :
L'arroseur oscillant peut arroser des surfaces carrées et rectangulaires et convient particulièrement pour
les massifs fleuris et les potagers. La zone d'arrosage peut être réglée entre 1 et 90 m2.
Figure I-31 : Un arroseur oscillant
Aux Emirats arabes unis, les agriculteurs souffrent d’un manque des ressources en eau, alors
l’amélioration de la gestion des ressources en eau dans ce secteur permettrait de diminuer de beaucoup la
consommation d’eau totale. La mise en œuvre de technique d’irrigations intelligentes par le calcul des
besoins en eau des plantes et donc du volume global de l’eau d’irrigation fondé sur l’équilibre entre le sol
et l’eau permet de savoir quand et comment il faut irriguer pour empêcher que les végétaux ne souffrent
pas de stress hydrique.
Les techniques d’irrigation intelligente constituent l’utilisation d’un réseau de capteurs sans fil d’humidité
du sol et/ou de l’air, qui permettent de réduire le nombre de plages d’irrigation. Grâce aux systèmes
d’irrigation automatisés utilisant des capteurs d’humidité il est possible d’optimiser l’utilisation de la
ressource en maintenant l’humidité du sol à un niveau optimal.
Les informations extraites des capteurs sont indispensables pour être programmé sur ordinateur, il est
possible de stocker et transférer les données vers un programme qui permet de déclencher l’irrigation. Les
données obtenues sont ensuite envoyées par liaison satellite à un ordinateur central. Le logiciel
informatique affiche les données en mode graphique, ce qui aide les chercheurs à observer les taux
d'humidité dans la zone racinaire. Le logiciel traite ensuite ces données pour établir, en fonction du type
de sol, le calendrier d'irrigation et la quantité d'eau à utiliser. Le logiciel commande aussi le
fonctionnement du système d'irrigation
Chapitre I GENERALITE SUR LES SYSTEMES D’IRRIGATIONS ET L’AGRICULTURE
32
E-Agriculture intelligente face au climat :
Le climat mondial change rapidement et cette évolution perdurera à l’avenir, quelles que soient les
mesures prises aujourd’hui. Pour l’agriculture, l’évaluation sera également signification, avec la montée
des températures, l’évolution des régimes pluviométriques et l’apparition de ravageurs et de maladies dans
de nouvelles circonstances, avec de nouveaux risques pour l’alimentation et l’agriculture Jusqu’à
récemment, l’agriculture a généralement été en marge des discussions sur le changement climatique
d’origine humaine, considérée comme la « victime ». Cependant, la contribution de l’agriculture au
changement climatique, passé et présent, est de plus en plus reconnue, de même que les moyens permettant
aux systèmes agricoles de s’adapter aux changements, ainsi que le potentiel de l’agriculture à atténuer
notre impact sur le climat. [4]
Cette reconnaissance a donné naissance au concept « d’agriculture intelligente face au climat »
Selon l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), l’agriculture
intelligente face au climat est constituée de trois grands piliers :
A. Une augmentation durable de la productivité et des revenus agricoles (sécurité alimentaire)
B. L’adaptation et le développement de la résilience face au changement climatique (adaptation) ;
C. La réduction et/ou l’éradication des émissions des gaz à effet de serre (atténuation), dans la mesure
du possible.
. I.6 Conclusion :
L’irrigation automatique a entraîné une augmentation moyenne du rendement.
L’irrigation automatique a permis de diminuer nettement la consommation d’eau par rapport à l’irrigation
manuelle traditionnelle : 41 à 58 % d’économie selon l’année. Parmi ces technologies : l’agriculture hors
du sol, l’agriculture audité. Grâce à l'étude, nous avons identifié ses avantages.
Chapitre II
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
33
Introduction :
Dans ce chapitre on va représenter les composants que nous avons utilisé dans notre réalisation :
1 x Arduino UNO
1 x Capteur de flotteur magnétique
1 x HC-SR04 Ultrasonic
1 x Afficheur LCD avec communication I2C
1 x Module horloge RTC (DS3231)
1 x module relais À 6 canaux avec accouplement léger 5V
1 x Capacitive soil moisture sensor v1.2
1 x capteur de niveau d'eau I2C
1 x Buzzer piézoélectrique
3 x Ventilateur (Fan)
5 x T5 LED Tubes
1 x Module Peltier 12 Vcc TEC1-12706
1 x Les plaquettes d’essais sans soudures (Bread Board)
1 x Convertisseur de tension DC-DC
1 x DHT 11 capteur d'humidité et Température
1 x Micro pompe, avec système de filtre (12V)
1 x câble d'alimentation électrique, 127 / 220VAC - 10Amps
Fils et câbles pour les connexions et la communication
De plus, le projet inclura :
1 x Wemos Higrow ESP32 Wi-Fi + Bluetooth batterie + DHT11
II.1 Description de chaque composant
A- Création d’Arduino :
Une équipe de développeurs composée de Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igue, Gianluca
Martino, David Melis et Nicholas Zambetti a imaginé un projet répondant au doux nom d’Arduino
L’avant-propos de cet ouvrage a déjà un peu levé le voile : l’Arduino est une carte de circuit imprimé
supportant une carte électronique et la circuiterie minimum nécessaire pour lui permettre de fonctionner,
associée à une interface USB permettant de le programmer nous allons détailler cela tout au long de ce
chapitre et voir tout à la fois, ce qu’il y a réellement sur une carte Arduino, et le matériel nécessaire. [6]
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
34
B- Définition :
Une carte Arduino est une petite carte électronique (5,33 x 6,85 cm) équipée d'un microcontrôleur. Il
permet, à partir d'événements détectés par des capteurs, de programmer et commander des actionneurs ; la
carte Arduino est donc une interface programmable, La carte Arduino la plus utilisée est la carte Arduino
Uno Le système Arduino est composé de deux choses principales : le matériel et le logiciel. [7]
Figure II.1 Architecture de la carte Arduino UNO
C- Le Principe de fonctionnement :
1. On conçoit ou on ouvre un programme existant avec le logiciel Arduino.
2. On vérifie ce programme avec le logiciel Arduino (compilation).
3. Si des erreurs sont signalées, on modifie le programme.
4. On charge le programme sur la carte.
5. On câble le montage électronique.
6. L’exécution de programme est automatique après quelques secondes.
7. On alimente la carte soit par le port USB, soit par une source d’alimentation.
8. Autonome (pile 9 volts par exemple).
9. On vérifie que notre montage fonctionne. [11]
D- Logiciel :
Au jour d'aujourd'hui, l'électronique est de plus en plus remplacée par de l'électronique
programmée. On parle aussi d'électronique embarquée ou d'informatique embarquée. [8]
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
35
D.1- L'interface :
L'interface du logiciel Arduino se présente de la façon suivante :
Figure II.2: l'interface de l'IDE Arduino
1. Options de configuration du logiciel
2. Boutons pour la programmation des cartes
3. Programme à créer
4. Débogueur (affichage des erreurs de programmation) [9]
Le menu File dispose d’un certain nombre de choses qui vont être très utiles :
Figure II.3: le menu file d’Arduino
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
36
• New (nouveau) : va permettre de créer un nouveau programme. Quand on appuie sur ce bouton,
une nouvelle fenêtre, identique à celle-ci, s'affiche à l'écran.
• Open... (ouvrir) : avec cette commande, on peut ouvrir un programme existant.
• Save / Save a... (Enregistrer / enregistrer sous...) : enregistre le document en cours / demande où
enregistrer le document en cours.
• Exemples (exemples) : ceci est important, toute une liste se déroule pour afficher les noms
d'exemples de programmes existant.
D.2- Les boutons :
Figure II.4: les boutons de 'IDE Arduino
1. Permet de vérifier le programme, il actionne un module qui cherche les erreurs dans le
programme
2. Créer un nouveau fichier
3. Sauvegarder le programme en cours
4. Liaison série
5. Stoppe la vérification
6. Charger un programme existant
7. Compiler et envoyer le programme vers la carte [9]
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
37
D.3- Le langage Arduino :
Le projet Arduino était destiné à l'origine principalement à la programmation multimédia
interactive en vue de spectacle ou d'animations artistiques. C'est une partie de l'explication de la
descendance de son interface de programmation de Procession. [9]
Procession est une librairie java et un environnement de développement libre. Le logiciel
fonctionne sur Macintosh, Windows, Linux, BSD et Android. Référence :
Le langage Java
Le langage C
L'algorithmique
E- Description de la carte :
Il s'agit d'une carte électronique basée autour d'un microcontrôleur Atmega du fabricant Atmel,
dont le prix est relativement bas pour l'étendue possible des applications. [9]
Figure II.5: présentation d'une carte Arduino
E.1- Le microcontrôleur :
Il va recevoir le programme et le stocker dans sa mémoire puis l’exécuter [9]
E.2- Alimentation :
Pour fonctionner, la carte a besoin d'une alimentation. Le microcontrôleur fonctionnant sous 5V,
la carte peut être alimentée en 5V par le port USB (2) ou bien par une alimentation externe (3) qui
est comprise entre 7V et 12V. Cette tension doit être continue et peut par exemple être fournie par
une pile 9V. Un régulateur se charge ensuite de réduire la tension à 5V pour le bon fonctionnement
de la carte. [9]
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
38
E.3- Visualisation :
Les trois "points blancs" entourés en rouge sont des LED dont la taille est de l'ordre du millimètre.
Ces LED servent à deux choses :
Celle tout en haut du cadre : elle est connectée à une broche du microcontrôleur et va
servir pour tester le matériel.
Nota : Quand on branche la carte au PC, elle clignote quelques secondes.
Les deux LED du bas du cadre : servent à visualiser l'activité sur la voie série (une pour
l'émission et l'autre pour la réception). Le téléchargement du programme dans le
microcontrôleur se faisant par cette voie, on peut les voir clignoter lors du chargement. [9]
E.4- La connectique :
La carte Arduino ne possédant pas de composants qui peuvent être utilisés pour un programme, mis
a par la LED connectée à la broche 13 du microcontrôleur, il est nécessaire de les rajouter. Mais pour ce
faire, il faut les connecter à la carte (en 5a et 5b).
C'est grâce à cette connectique que la carte est "extensible", car l'on peut y brancher tous types de
montages et modules ! Par exemple, la carte Arduino peut être étendue avec des Shields, comme le «
Shield Ethernet » qui permet de connecter cette dernière à internet. [12]
Figure II.6: Carte Arduino Uno + Shield Ethernet
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
39
Figure II.7: la connectique de la carte Arduino [7]
F- Caractéristique :
Microcontrôleur ATmega328
Tension de fonctionnement 5V
Tension d’alimentation (recommandée) 7-12V
Consommation maxi admise sur port USB 500 mA avant déclanchement d’un fusible
Broches E/S numérique 14 (dont 6 disposent d’une sortie PWM pour
commander les moteurs)
Broches d’entrées analogiques 6 (utilisables aussi en broches E/S
numériques)
Intensité maxi disponible par broche E/S (5V) 40 mA par sortie (mais attention : 200 mA
cumulé pour l’ensemble des broches E/S)
Mémoire programme flash 32ko
Mémoire RAM (mémoire volatile) 2ko
Mémoire EEPROM (mémoire non volatile) 1ko
Vitesse d’horloge 16MHZ
Tableau II.1: caractéristique d'une carte Arduino UNO [8]
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
40
G- Brochage de la carte Uno :
Figure II.8: brochage d’une carte Arduino [13]
G.1- Les broches d'alimentations :
À utiliser sont les suivantes :
5V. La tension régulée utilisée pour faire fonctionner le microcontrôleur et les autres
composants de la carte. Le 5V régulé fourni par cette broche peut donc provenir soit de
la tension d'alimentation VIN via le régulateur de la carte, ou bien de la connexion
USB (qui fournit du 5V régulé) ou de tout autre source d'alimentation régulée.
GND. Broche de masse ou 0V. [13]
G.2- Broches numériques :
En entrée ou sortie chacune des 14 broches numériques de la carte UNO (numérotées des 0 à 13) peut être
utilisée soit comme une entrée numérique, soit comme une sortie numérique.
Ces broches fonctionnent en 5V. Chaque broche peut fournir ou recevoir un maximum de 40Ma
d'intensité. De plus, certaines broches ont des fonctions spécialisées :
• Broche 13. Dans la carte est incluse une LED connectée à la broche 13. Lorsque la broche est au
niveau haut, la LED est allumée, lorsque la broche est au niveau bas, la LED est éteinte.
•Broches PWM. Elles pilotent les moteurs à courant continu en vitesse. On peut aussi les
utiliser pour piloter une diode en luminosité.
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
41
G.3- Broches analogiques :
La carte Uno dispose de 6 entrées analogiques (numérotées d’A0 à A5), chacune pouvant fournir une
mesure d'une résolution de 10 bits (c'est à dire sur 1024 niveaux soit de 0 à 1023). En termes de tension la
sensibilité est donc de 5/1024 = 4,88 mV [13]
II.2 Les plaquettes d’essais sans soudures (Bread Board) :
La Bread Board est une plaquette ou plaque d’essai sans soudures utilisée comme un outil pédagogique
indispensable pour découvrir l’électronique. Son principal avantage est de permettre de tester et réaliser des
montages rapidement des circuits électroniques sans souder aucuns composants. Il est donc possible de
réutiliser les composants. [10]
Figure II.9: Une plaquette d’essai sans soudure
La photo précédente montre un exemple d’une plaquette d’essai. Cette dernière est composée d'une
multitude de trous dont certains sont reliés électriquement entre eux, d’un plastique isolant avec des rangées
verticales de 5 contacts et 4 lignes horizontales pour l'alimentation. Les lignes rouges pour relier les
composants au + et les lignes bleues pour le -. Les composants sont plantés dans les trous de diamètre
0,8mm. Il ne faut pas essayer de planter des composants ayant des connexions de diamètre supérieur.
Le bloc principal permet de placer des composants électroniques typiques comme un circuit intégré, au
milieu, sans court-circuiter ses broches. Il existe différents formats et différentes tailles de Bread Board.
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
42
II.3 Les capteurs :
A- Définition d’un capteur :
Un capteur est un dispositif qui permet de convertir une grandeur physique observée (température,
luminosité, humidité, débit, présence d’objet…) en une grandeur normée et utilisable, généralement un
signal électrique (courant, tension, niveaux logiques, valeur moyenne, fréquence, amplitude, nombre
binaire…), qui peut être interprétée par un dispositif de contrôle commande (voir la figure II.10).
Figure II.10 : principe de fonctionnement d’un capteur
Les capteurs jouent un rôle indispensable dans le domaine d'IoT, ils peuvent être classés selon deux critères
à savoir :
Grandeur mesurée : nous distinguons par exemple un capteur de température, de position, d’humidité, de
vitesse, de force, de pression, etc.
Le signal délivré : nous trouvons par exemple des capteurs logiques (appelés aussi capteurs TOR11),
capteurs analogiques et numériques.
Capteurs logiques : La sortie est un état logique que l'on note 1 ou 0. La sortie peut prendre ces deux
valeurs exemple : capteurs de fin de course.
Capteurs analogiques : La sortie est une grandeur électrique dont la valeur est une fonction de la
grandeur physique mesurée par le capteur.
Capteur numérique : La sortie est une séquence d'états logiques qui, en se suivant, forment un nombre.
La sortie peut prendre une infinité de valeurs discrètes. Le signal des capteurs numériques peut être du type :
code numérique binaire, train d'impulsions, etc. [10]
B- Caractéristiques des capteurs :
Les capteurs sont distingués par les caractéristiques suivantes :
Étendue de mesure (Pleine Echelle) : L'étendue de mesure est la différence entre la limite supérieure
et la limite inférieure de la grandeur mesurable par un capteur. Lorsque le capteur fournit une valeur de
la grandeur entre 0 et le maximum, ce maximum est appelé « Pleine Echelle ».
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
43
Résolution : plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur.
Rapidité : temps de réaction du capteur. La rapidité est liée à la bande passante.
Précision : Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie.
Sensibilité : représente la variation du signal de sortie par rapport à la variation du signal d'entrée.
Linéarité : représente l'écart de sensibilité sur l'étendue de mesure.
Finesse : Elle permet d'estimer l'influence que peut avoir le capteur et de son support ou de ses liaisons
sur la grandeur à mesurer. Par exemple, dans le cas d'un capteur de température, une capacité calorifique
importante réduit sa finesse.
Fréquence de résonance : Un capteur possède une réponse qui peut dépendre de la fréquence de la
grandeur mesurée. Lorsqu’il existe une fréquence à laquelle la réponse est particulièrement élevée, celle
Ci est appelée fréquence de résonance. [10]
II.3.1 Capteur d’humidité sols :
Ce capteur d'humidité peut être utilisé pour détecter l'humidité du sol ou comme détecteur de niveau d'eau.
Il est idéal pour créer un objet connecté qui indique si une plante a soif.
Ceci est un capteur d’humidité simple qui peut être utilisé pour détecter lorsque qu’un sol est en déficit d’eau
(niveau haut) et vice versa (niveau bas). Ce module peut être utilisé pour réaliser des systèmes d’arrosage
automatique. Le capteur d’hygrométrie est très sensible à l’humidité ambiante. Il est généralement utilisé
pour mesurer le taux d’humidité dans les sols. [10]
Figure II.11: Capteur hygrométrie du sol
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
44
Caractéristiques :
VCC : .3V-5V
GND : GND
DO : digital output interface (0 ou1)
AO : Ana log Output Interface
Un câble au standard Grove est fourni avec ce module (Compatible de l'interface Grove, longueur : 50
cm, nombre de pins : 4).
Dimension : 20mm x 60mm
Des problèmes :
Mais au bout de quelques mois d'utilisation c'est le drame : la légère acidité de la terre, et le courant
circulant entre les deux pattes de la sonde a généré une réaction d’oxydoréduction suffisante pour
ronger complètement la fine couche de cuivre du circuit de l'une des deux pattes.
Figure II.12: Capteur hygrométrie du sol endommagé
Solution :
J’utilise capacitive soil moisture sensor v1.2
II.3.2 Capacitive soil moisture sensor v1.2 :
Notre capteur d'humidité du sol mesure les niveaux de moisture du sol par détection capacitive plutôt
que par détection résistive comme les autres capteurs sur le marché. Il est fait d'un matériau résistant à la
corrosion qui lui confère une excellente durée de vie. Insérez-le dans le sol autour de vos plantes et
impressionnez vos amis avec des données d'humidité du sol en temps réel ! Ce module comprend un
régulateur de tension intégré qui lui donne une plage de tension de fonctionnement de 3,3 ~ 5,5 V. Il est
parfait pour les microcontrôleurs basse tension, 3,3 V et 5 V.
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
45
Figure II.13: Capacitive soil moisture sensor v1.2
Caractéristiques :
Tension de fonctionnement : 3,3 ~ 5,5 VDC
Tension de sortie : 0 ~ 3.0VDC
Courant de fonctionnement : 5mA
Interface : PH2.0-3P
Dimensions : 3,86 x 0,905 pouces (L xl)
Poids : 15g
II.3.3 Capteur de niveau d’Eau :
Capteur de niveau d'eau facile à utiliser, L'utilisation des pistes parallèles sur la Board permettent de
détecter le niveau d'eau de manière analogique, facile à convertir en numérique pour le Arduino. [14]
Figure II.14: Capteur de niveau d’Eau
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
46
Caractéristiques :
Tension de fonctionnement : 3-5Vdc
Courant en fonctionnement : moins de 20mA
Type de capteur : analogique & digital
Dimension de la zone de détection : 40 x 16mm
Température de fonctionnement : 10-30°
Humidité ambiante : 10-90% (Sans condensation)
Taille de la carte : 62mmx20mmx8mm
Vcc
GND
Signal
Des problèmes :
La légère acidité d’eau, et le courant circulant entre les deux pattes de la sonde a généré une réaction
d’oxydoréduction
Solution :
J’utilise Ultra Sonic comme capteur de niveau d’eau
II.3.4 Module ultrasonique de détection d’obstacle :
Le détecteur HC-SR04 utilise les ultrasons pour déterminer la distance à laquelle se trouve un objet. Peu
importe l'intensité de la lumière, la température ou le type de matière, le capteur pourra facilement détecter
s'il y a un obstacle devant lui. Tout de fois, il peut être contraint sur certains types de couleurs tel que le noir
(contraste), ou encore sur la matière comme le textile. Son champ de vision est de 90° environ selon
l'environnement. Si une impulsion de plus de 10µS et détecter, alors le capteur envoie une série de 8
impulsions à ultrason de 40kHZ et attends le réfléchissement du signal. Ensuite, en ayant en tête la vitesse du
son, il effectue un rapide calcul pour déterminer la distance. [10]
Figure II.15: Module ultrasonique HC-SR04
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
47
Caractéristiques :
Alimentation : 3,3 ou 5 Vcc
Consommation : 15 mA
Fréquence : 40 kHz
Portée : de 2 cm à 4 m
Déclenchement : impulsion TTL positive de 10µs
Signal écho : impulsion positive TTL proportionnelle à la distance.
Calcul : distance (cm) = impulsion (µs) / 58
Dimensions : 45 x 20 x 18 mm
II.3.5 Capteur de température et d’humidité :
Le module Grove capteur de température et d'humidité utilise un capteur DTH11. La technologie utilisée
par le capteur DHT11 garantie une grande fiabilité, une excellente stabilité à long terme et un temps de
réponse très rapide. [10]
Figure II.16: Capteur de température et humidité - GROVE
Caractéristiques :
Compatible de l'interface Grove
Plage de Température : 0°C à 50°C ± 1°C
Plage de d'humidité : 20% à 90% RH ± 2% RH
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
48
II.3.6 Capteur de flotteur magnétique :
Le capteur de flotteur magnétique est utilisé dans les projets où nous devons détecter le niveau d'eau
dans un réservoir et échapper à l'eau pour atteindre la surface.
Figure II.17: Capteur de flotteur magnétique
Caractéristiques :
Puissance de contact maximale : 10 W
Tension de commutation max : 220V DC / AC
Courant de commutation maximum : 1,5 A
Tension de claquage max : 300V DC / AC
Courant de transport max : 3A
Résistance de contact max : 100m ohm
Indice de température : -10 / +85 Celsius
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
49
II.4 Les câbles :
Un câble regroupe généralement plusieurs fils conducteurs au sein d’une même gaine qui va les protéger, ces
câbles sont utilisés pour relier les différents composants et peut être utilisé pour le transport d'énergie électrique
mais aussi pour la transmission de données.
Il existe ainsi plusieurs types et plusieurs modèles de câbles que nous pouvons retrouver sur le marché. Pour
la construction de notre projet on va utiliser plusieurs câblages tels que : les câbles d’alimentation pour assurer
l'alimentation des composants impliquées ou participées dans notre projet (capteurs, carte Arduino, les LED, ...).
Des câbles antenne pour relier les différentes antennes Wifi, Bluetooth, ..., des câbles USB pour connecter
facilement les cartes Arduino à un ordinateur, ainsi ils permettent de téléverser le code Arduino vers le
microcontrôleur. Le tableau suivant présente quelques modèles pour ces genres de câbles : [10]
A- Câble d’alimentation :
Ce câble permet d'alimenter simplement votre kit Arduino UNO ou encore MEGA 2560 à l'aide d’une pile
9V type 6LR61.
Le câble dispose d'un connecteur type clip pile d'un côté et d'une fiche Power jack 2.1mm. Idéal pour
donner toute l'autonomie énergétique à votre montage à moindre frais.
Figure II.18: Câble alimentation Arduino pour piles 9V
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
50
B- Cable USB Type A/B:
Ce câble USB est nécessaire pour connecter facilement en USB les cartes Arduino suivantes :
Arduino Duemilanove
Arduino UNO
Arduino MEGA 2560
Arduino ADK
Mini-USB Adaptateur
Figure II.19: Cable USB Type A/B
C- Jumper:
Être utilisé pour le projet électronique et la maquette. Compatible avec les en-têtes d'espacement de 2,54
mm
✔ Cet ensemble de fils de raccordement multicolores convient à de nombreux projets Arduino et est facile
à connecter et à utiliser.
✔ Longueur – 20-30 cm (8 pouces),
✔ Jumper Wire cavalier câble connecteurs mâle/mâle, femelle/femelle, mâle/femelle et sont compatibles
avec les connecteurs à broches droites de 2,54 mm [10]
Figure II.20: câble connecteurs mâle/mâle
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
51
II.5 Convertisseur de tension DC-DC :
Un canal d'entrée: DC 6V – 12V (la tension d'entrée doit être supérieure à la tension de sortie à 1V ou
plus.)
triple sortie: 3.3 V (± erreur de 0.05V), 5V (± erreur de 0.05V), 800mA (courant de charge ne peut pas
dépasser 800mA), 12V (12v entrée directement à la sortie) spécialement conçu deux rangées de trous de
fixation de l'aiguille, peut être directement sur la plaque de fixation de prolonger l'expérience utilisant entrées
multiples et la broche de sortie, facile à utiliser et de se connecter PCB taille du conseil: 4.5 x 4.5cm avec
indicateur de puissance (rouge). [10]
Figure II.21: convertisseur 12v DC à 3.3v / 5v / 12v DC
II.6 MICRO POMPE :
La pompe à eau à débit réglable est conçue entièrement submersible pour l'eau douce et l'eau salée.
Cette pompe crée un débit d'eau et aères pour l’aquarium afin de simuler l'environnement naturel des
océans et des rivières.
La pompe est un accessoire indispensable pour notre aquarium.
Le débit est réglable avec le bouton en face de la pompe. Avec 2 ventouses en bas et à utiliser uniquement
dans l’eau.
Caractéristiques :
Tension : DC5.5-12V
Fréquence : 50Hz / 60Hz
Puissance (puissance) : 1-3W
Débit (sortie) : 200L / H
Tête (H-Max) : 0-1,5M
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
52
Figure II.22: micro pompe à eau avec connecteur jack - 12vdc 3w
II.7 Ventilateur (Fan) :
Nous avons utilisé deux ventilateurs assez grands de 90 x 90 x 25 mm pour Garder la température basse dans
notre projet peut souvent être une nécessité.
Le ventilateur possède un moteur CC sans balais, avec une tension de fonctionnement de 12 V, et est évalué
à 250 mA. [10]
Caractéristiques :
Connecteur : 2 Connecteur de fil.
Longueur du câble : 18cm / 7.
Monté Diamètre du trou : 4mm / 0,16.
Figure II.23: 12V ventilateur Computer Case
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
53
II.8 RELAIS :
Afin de contrôler chaque appareil nous avons utilisiez 6 modules de sortie relais, contacts de sortie relais
Maximum 250A 10A. Entrée IN1, IN2, IN3, IN4, IN5, IN6 ligne de signal faible active. La puissance
d'entrée de la source d'alimentation VCC, GND seule peut relayer l'entrée d'alimentation du relais JD-VCC.
Taille du module : 10.30cm * 5.27cm [10]
Utilisation :
Prend en charge tous les contrôles MCU.
Zones industrielles.
Contrôle PLC.
Figure II.24: module de relais à 6 canaux avec accouplement léger 5V
II.9 Ecran (I2C-LCD TWI 2004):
Ceci est un grand écran LCD compatible avec les modules Gadgetière de DFRobot, avec des
ressources de broches limitées. Ce module LCD d'interface I2C nous permet d’afficher les informations
que par 2 lignes I2C. L'adresse peut être définie à partir de 0x20-0x27.
Caractéristiques :
Adresse I2C : 0x20-0x27 (0x20 par défaut)
Rétro-éclairé : (bleu avec couleur char blanc)
Tension d’alimentation : 5V
Interface: I2C / TWI x1, interface Gadgeteer x2
Contraste ajustable
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
54
Figure II.25: Ecran LCD-I2C (20x4)
II.10 Module horloge RTC (DS3231):
Horloge en temps réel (DS3231), elle peut générer des secondes, des minutes, des heures, des jours,
des dates, des mois et des années, et fournir du temps jusqu'à 2100, avec compensation de l'année
bissextile.
Caractéristiques :
Tension de fonctionnement : 3.3 - 5.5 V
Le capteur de température de la puce interne est livré avec une précision de ± 3 °
Les autres appareils I2C peuvent être en cascade, l'adresse 24C32 peut être modifiée par un
court-circuit A0 / A1 / A2, l'adresse par défaut est 0x57 [10]
Avec une batterie CR2032, l'horloge fonctionne encore même éteint.
Figure II.26: module horloge temps réel I2C RTC
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
55
II.11 BUZZER D'ALARME :
Caractéristiques :
Tension nominale : 12V
Plage de tension : 3-24V
Courant nominal : 12mA
Fréquence de pression acoustique : 100dB
Fréquence de résonance : 3.0 ± 0.5
Figure II.27: Buzzer d'alarme électronique piézo active
II.12 Les Lampe :
A-T5 LED Tubes :
Caractéristiques :
Lumière stable de 1M - 5050 SMD 60 LED/M, sans flash.
Installation facile- Branchement direct sur le 220V, Conseils pour un bon éclairage.
Faible consommation d'énergie, lumineux mais fonctionnant à basse température. [14]
Figure II.28: T5 LED tubes
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
56
II.13 Module Peltier 12 Vcc TEC1-12706 :
Nous avons utilisé ce module thermoélectrique Peltier qui permet d’obtenir un refroidissement allant jusqu’à une
différence de température de 67°C pour Garder la température basse dans notre projet peut souvent être une
nécessité simplement en l'alimentant en 12 V.
Sa forme plate permet de le coller sur toute surface devant être refroidie.
Figure II.29: TEC1-12706
Caractéristiques :
Alimentation : 12 Vcc
Intensité : 6 A
Puissance : 51,4 W
Longueur du cordon : 150 mm
Dimensions : 40 x 40 x 3,8 mm
Chapitre II LA CARTE ARDUINO ET LE MATERIEL UTILISE
57
II.14 Higrow ESP32 WIFI:
Ce capteur capacitif d'humidité du sol diffère de la plupart des capteurs résistifs sur le marché, en
utilisant le principe de détection capacitive Pour détecter l'humidité du sol. Cela évite le problème que le
capteur de résistance est facile à corroder et prolonge considérablement sa durée de vie et son travail à
distance par wifi. [5]
Figure II.30: Higrow ESP32 Wifi
Chapitre III
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
58
Introduction :
La programmation pour le contrôle de système d’agriculture commandée par un Arduino et la
réalisation de la maquette qui représente une agriculture intelligente sont l’objet de ce chapitre.
Ce thème est en rapport avec une technologie émergente : car ce domaine d’agriculture est équipé
de divers capteurs qui effectuent des mesures telles que le relevé de la température, l’humidité du temps
extérieur. Ces mêmes capteurs peuvent aussi permettre d’améliorer le besoin du plant (contrôle de la
luminosité, augmentation de l’humidité etc.…).
Ce qui nous a attirés dans ce projet réside dans le fait que c’est une technologie récente mais qui
se développe rapidement. En effet l’agriculture intelligente présente plusieurs avantages indéniables,
elle permet d’assurer la bonne croissance, minimiser le temps de croissance des plants et donner une
bonne qualité, Elle permet aussi d’augmenter le rendement de production et d’être plus facile à
commander. Et enfin l’avantage le plus important est que cette technologie permet de reste marche tous
les terrains agricoles, en permettant à leur propriétaire d’être sûr que le terrain est en sécurité lorsqu’il
part de chez lui.
III.1 L’importance hydroponique :
La remise en état des grands terrains qui ne sont pas fertiles, soit à cause de l'augmentation de
salinité ou le manque des minéraux et les éléments principaux des plantes.
Il peut également être installé dans les hauts terrains rocheux qui manquent de sol.
L'hydroponie n'est pas la même chose comme l'agriculture simple, car l'hydroponie fournit
seulement de l'eau au besoin des plantes. Par contre l'agriculture simple consomme beaucoup d'eau qui
va être absorbée et consommée par la terre.
L'hydroponie peut également réutiliser le sur plus d’eau pour une autre irrigation.
Elle fournit moins d'engrais qui sont utilisés contre les insectes et les champignons vénéneux qui
se trouvent dans la terre, donc elle garantit un gain d'argent et une bonne croissance des plantes.
Elle peut contrôler le lieu où vivent les plantes, aussi elle peut commander le temps de récolte et
de cueillette.
III.2 Les avantages tangibles de notre programme :
1- Réduire l'effort qu'il faut pour traiter l'opération d’allumage et d’éteinte des appareils électroniques.
2- Réduire le temps nécessaire pour contrôler les appareils électroniques.
3- La possibilité d'entretien et la facilité de remplacement des pièces endommagées.
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
59
III.3 Le schéma de principe :
Voici le schéma de principe de notre projet et les différentes liaisons entre le cœur qui est
l’Arduino UNO et les capteurs, les lampes à LED, les lampes, le ventilateur, la pompe à eau, les relais,
les afficheurs LCD, buzzer.
Figure III.1 Schémas de principe
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
60
III.4 Description des principes de connexions :
Description des principales connexions :
A. Horloge (I2C RTC)
RTC <-> Arduino :
GND <-> GND
+5 V <-> +5 V
SDA <-> A4
SCL <-> A5
Figure III.2 schémas de câblage RTC avec Arduino
B. L’afficheur (Ecran (I2C-LCD TWI 2004))
LCD <-> Arduino :
GND <-> GND
+5 V <-> +5 V
SDA <-> A4
SCL <-> A5
Figure III.3 Schémas de câblage LCD avec Arduino
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
61
C. Relais
Relais <-> Arduino :
GND <-> GND
+5 V <-> +5 V
IN1<-> D3 (CoolingFan)
IN2 <-> D4 (Heating Fan)
IN3 <-> D5 (TEC1-12706)
IN4 <-> D6 (pompe)
IN5 <-> D7 (LED Lampe)
Figure III.4 Schémas de câblage Relais avec Arduino
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
62
D. Buzzer D'alarme
BUZZER <-> Arduino :
Le+ <-> D2
Le - <-> GND
Figure III.5 Schémas de câblage Buzzer avec Arduino
E. Capteur de température et d’humidité
Capteur d'humidité (DHT11) <-> Arduino :
GND <-> GND
+5 V <-> +5 V
OUT <-> D8
Figure III.6 schémas de câblage DHT 11 avec Arduino
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
63
F. Capteur d'humidité (moisture sensor)
Capteur d'humidité (moisture sensor) <-> Arduino :
GND <-> GND
+5 V <-> +5 V
OUT <-> A0
Figure III.7 Schémas de câblage moisture sensor avec Arduino
G. Module ultrasonique de détection d’obstacle
HC-SR04 Ultrasonic Distance Range Finder<-> Arduino :
GND <-> GND
+5 V <-> +5 V
Trigger<->D10
Echo <-> D9
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
64
Figure III.8 schémas de câblage HC-SR04 avec Arduino
H. Module Capteur Flotter Sensor :
Capteur Flotter Sensor <-> Arduino :
GND <-> GND
OUT <->D12
Figure III.9 Schémas de câblage Capteur Flotter Sensor avec Arduino
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
65
III.5 Le schéma de câblage :
Après avoir câblé chaque composant avec l’Arduino, voici ci-dessous le montage électrique final
de notre réalisation :
Figure III.10 Schémas de câblage final
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
66
III.6 Logiciel et programmation :
Notre réalisation ne fonctionne pas sans la partie soft, la figure ci-dessous décrit celle-ci, et pour
plus de détaille sur la programmation des diférentes composants voir l’annexe.
Figure III.11Arduino IDE
III.7 Test pratique :
Nous avons fait notre premier test avec le matériel et les pièces que nous avions dans le
laboratoire de l'institut voire la figure ci-dessous.
Figure III.12 Tests dans laboratoire
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
67
III.8 Aspect final de la forme de projet :
A. Modèle de concept :
Notre unité a 2 parties principales, un dessus amovible, que nous avons coupé en 3 petits
jardinières en 8 mm clair verre qui a fière allure, un petit coin à une extrémité de l'unité place les
jardinières sur une légère inclinaison pour permettre un drainage vers la jardinière à l'extrémité opposée.
Il y a des trous au-dessous de cette jardinière pour permettre le drainage dans le filtre, qui à son tour
drainera l'eau filtrée dans le réservoir sur la partie inférieure à l'aide d'un peu de gravité. Modifiez notre
conception, mais votre système pourrait être n'importe quel intérieur ou extérieur configuration et ceci
est un modèle de concept d'abord :
Figure III.13 Modèle de concept Unité de base
Figure III.14 Modèle de concept de diviseur
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
68
Figure III.15 Jardinière modèle Concept
B. Les dimensions :
Dans notre modèle, nous avons utilisé un verre d'une épaisseur de 0,8 cm et les dimensions
indiquées sur la figure ci-dessous.
Figure III.16 Dessin du modèle de projet
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
69
C. Le filtre :
Nous avons utilisé du gravier utilisé dans Aquarium pour aider à filtrer l'eau et cela a fonctionné
comme un filtre.
Figure III.17 Galets d'aquarium
D. Le sol :
Nous avons utilisé le sol de terreau est un support de culture naturel formé de terre végétale
enrichie de produits de décomposition (fumier et débris de végétaux décomposés) qui apportent la
matière organique et riche fertiles et humides.
Figure III.18 Le sol de terreau
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
70
E. La plante :
En résumé :
Nom : Coleus
Famille : Labiacées
Type : Vivace, Plante d’intérieur
Exposition : Ombragée
Sol : Ordinaire, bien drainé, terreau
Feuillage : Persistant – Floraison : Eté
On le cultive au jardin l’été mais aussi comme coléus d’intérieur l’hiver où il s’adapte
parfaitement, aime les sols fertiles et humides. Le coléus est certainement l’un des plus beaux feuillages
à cultiver chez soi. Riche en couleur et relativement facile d’entretien, c’est une plante idéale en pot ou
en jardinière.
Figure III.19 Le Coleus
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
71
F. Conception et réalisation :
Le dernier design de notre maquette est illustré dans la Figure ci- dessous :
.
Figure III.20 Photo de notre maquette
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
72
III.9 Capture Wemos Higrow ESP32 Wi-Fi + Bluetooth batterie + DHT11:
III.9.1 Les composants du capteur Wemos Higrow ESP32
Les figures ci- dessous illustrent les parties constituant le capteur d'humidité et de température
Higrow ESP32 et son schéma de câblage.
Figure III.21 Contenus de Higrow ESP32
Figure III.22 schémas de câblage de Higrow ESP32
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
73
III.9.2 Test Avec Web Server :
La première étape pour créer une interface à synchroniser avec le module Higrow ESP32.
Figure III.23 Web Server Data production
Pour plus de détaille sur le programme de Higrow esp32 Web Server voire l’annexe.
III.9.3 Interface avec Blynk Apps :
Blynk a été conçu pour l'Internet des objets. Il peut contrôler le matériel à distance, il peut afficher
les données des capteurs, il peut stocker des données, les visualiser et faire beaucoup d'autres choses
intéressantes.
La plate-forme comprend trois composants principaux :
A. Blynk App - nous permet de créer des interfaces incroyables pour notre projets en utilisant
les divers widgets que nous fournissons.
B. Blynk Server - responsable de toutes les communications entre le smartphone et le
matériel. Nous pouvons utiliser notre Blynk Cloud ou exécuter notre serveur Blynk privé
localement. Il est open-source, pourrait facilement gérer des milliers d'appareils et peut
même être lancé sur un Raspberry Pi.
C. Les bibliothèques Blynk - pour toutes les plates-formes matérielles populaires - permettent
la communication avec le serveur et traitent toutes les commandes entrantes et sortantes.
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
74
Notre Interface dans le apps Blynk donne la température et l’humidité en temps réel et avec
moisture en deux formes :
1-Forme de courbe c.à.d. l’historique de l’état du sol.
2-Forme des valeurs (pourcentage pour l’humidité et Température en unité de Celsius pour la
température).
Super Chart est utilisé pour visualiser des données en direct et l’historique. Vous pouvez l'utiliser
pour les données des capteurs, pour la journalisation des événements binaires et plus encore.
Pour utiliser le widget Super Chart, vous devez pousser les données du matériel avec l'intervalle
souhaité en utilisant des minuteries.
Afficher l'axe des x (temps) : sélectionnez-le si vous souhaitez afficher l'étiquette de temps au bas de
votre graphique.
Afficher les paramètres de l'axe Y :
Il existe 2 modes de mise à l'échelle des données le long de l'axe Y
1-Auto :
Les données seront automatiquement mises à l'échelle en fonction des valeurs min et max de la
période de temps donnée. C'est une bonne option pour commencer.
2-Valeurs :
Lorsque ce mode est sélectionné, l'échelle Y sera définie sur les valeurs que vous choisissez. Par
exemple, si votre matériel envoie des données avec des valeurs variant de -100 à 100, vous pouvez
définir le graphique sur ces valeurs et les données seront rendues correctement.
Pour plus de détaille sur le programme Higrow esp32 avec Blynk app voir l’annexe.
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
75
Figure III.24 Blynk App Connecter avec Higrow ESP32
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
76
III.10 Les résultats :
Le tableau ci-dessous compare les résultats de notre système avec le système d’agriculture de base :
Système agriculture hors-sol
Automatique L’agriculture de base (Normale)
Consommation d'eau 20% par semaine à partir de 20 litres
d'eau
43% par jour à partir de 20 litres
d'eau
Sol humide 70 % 37%
Infection d'insectes Plante guérissante la plupart du temps Corrompu la plupart de l'usine
Taux de croissance Solide Modéré
Consommation de
lumière 4.32 kWh par jour
Façon de soins Automatique Manuel
Tableau III.1 Tableau de Comparaison des Résultats
A partir des résultats obtenus de notre projet de système agriculture hors-sol automatique et la déférence
entre l’agriculture de base (Normale) voir les Figure ci- dessous :
Dans l'usine d'agriculture de base, nous avons vu que la plante a le même problème d'insecte qui affecte
la croissance de la plante et que la feuille a été endommagée.
Figure III.25 Plante de Système agriculture hors-sol Automatique
Chapitre III Conception et réalisation du système Hydroponique
77
Figure III.26 les Plante de Système agriculture hors-sol Automatique
Figure III.27 Plante de l’agriculture de base (Normale)
III.11 Conclusion :
Dans ce chapitre, nous avons présenté en détail la réalisation de notre projet.
Nous avons commencé par la réalisation et la description de notre système d'irrigation à base d'une
carte Arduino et notre application Androïde avec Blynk et Concernant la partie réalisation de notre
projet, nous avons fabriqué un lieu en verre « intelligent » qui résume les résultats de notre travail et qui
nous permettra à l'aide des machines et des outils, de connaitre tous les objets qui ont une relation avec
les plantes.
Conclusion Générale
78
Conclusion générale
Tout au long de la préparation de notre projet de fin d’étude, nous avons essayé de mettre en pratique
les connaissances acquises durant nos trois années études et cela dans le but de réaliser un modèle d’agriculture intelligent.
On a pris plaisir à travailler sur ce thème, parce que ce projet est une idée extraordinaire qui nous aide dans notre vie quotidienne, ce système est un élément nécessaire qui peut aider à améliorer l’économie du pays par une série de réparations au niveau de l’agriculture qui permet d'éviter la dépendance, réaliser la sécurité alimentaire.
Nous avons étudié notre projet dans des situations diverses à la productivité, la flexibilité, fournir de l’eau etc...
Nous avons fait une simulation sous Fritzing et une réalisation du système d'irrigation à base d'une carte Arduino. D'après les résultats obtenus de la simulation sous logiciel et des tests pratiques, l'utilisation de la carte Arduino comme interface entre la pompe et le PC permet de simplifier et de faciliter la commande de notre système.
En plus :
Nous avons essayé de développer notre réalisation avec la carte ESP32 et utilise la connexion avec application Blynk par distance et contrôle-le data sauvegarder dans le serveur de réseaux Blynk.
A travers ce projet nous avons acquis une bonne maitrise pour la création d’une application Arduino
avec l’environnement Blynk App Inventor après avoir montré les éléments de contrôle de notre réalisation à
distance ou par internet par l’utilisation du module Wifi esp32 et la carte Arduino.
Pour conclure, la pratique de la culture hors sol s'accroit d'une manière significative dans le monde, c'est
une solution efficace pour différentes contraintes et limites liées au sol, et au milieu et qui permet notamment
l'augmentation des rendements et le développement de l'agriculture en général.
Comme point de vue, nous proposons de développer notre réalisation par des autres capteurs au future on utilise l'API à la place de la carte Arduino avec des câbles réseaux, ce travail peut aussi aider les chercheurs de l'irrigation, ça donne des résultats précis et rapides, pour cette opération on peut ajouter des capteurs de : PH, sel de sol, avec des commandes programmer par un langage simple et clair (Pythone).
Ce projet est vivant, entrainant et motivant pour la suite de nos études. Nous pensons avoir entraperçu une partie de notre future vie active.
Bibliographié
79
Bibliographié
[1] : Prof. Mohammed AZOUGGAGH « les différents systèmes d’irrigation »
[2] : Pierre ROUSSET « Société du Canal de Provence et d’Aménagement de la Région Provençale »
[3]: Howell 2002 “STATISTICAL METHODS FOR PSYCHOLOGY Survey the statistical techniques
commonly used in the behavioral and social sciences”
[4] : André ANçAY. Catherine A. baroffio et Vincent Michel « agroscope,1964 Conthey »
[5] : ‘Espressif technologie Web Site’
[6] : Auteurs : SIMON landraunt(eskimon) et Hippolyte Weiss linger (olyte) « premiers pas en
informatique embarquée »
[7] : C. FREOU ET A. GRIMAULT « Découverte des cartes Arduino ».
[8] : C. FREOU ET A. GRIMAULT « La carte Arduino UNO »
[9] : ‘Classes de 2nde SI-CIT et de première SI’
[10] : ‘Wikipédia’
[11] : Jean-Noël montagne centre de ressource Art sensitif « livret Arduino en français «
[12] : Arduino et domotique « librairie de paris »
[13] : PRESENTATION DE LA CARTE ARDUINO UNO « Vue d'ensemble »
[14] : ‘capteur d’eau’
[15] : ‘’Hydroponique’
Sites internet :
- https://blynk.io/
- https://github.com
- https://create.arduino.cc/projecthub
- https://www.filaha.net/
Organismes visités :
- Département de l'agriculture Ghriss -Mascara
ANNEX
80
ANNEX
Autres composants utiliser
Faire soudure Electronique.
Un fil à souder de l'alliage adapté
Tube d'eau 7M
Plaque de circuit
Un circuit imprimé est un support, en général une plaque, permettant de maintenir et de relier électriquement un ensemble de composants électroniques entre eux, dans le but de réaliser un circuit électronique complexe. On le désigne aussi par le terme de carte électronique.
Afficheur LCD
Connection :
1) Broche NOM Description 2) VSS Masse ; 3) VDD Alimentation positive (V+) ; 4) VO Contraste réglable par potentiomètre * ; 5) RS Sélection de registre (0= instruction ; 1 = donnée) ; 6) R/W ou RD Lecture ou écriture (1= lecture ; 0=écriture) ; 7) E Enable (validation, actif au niveau haut) ; 8) D0 Bit 0 du bus de données ; 9) D1 Bit 1 du bus de données ; 10) D2 Bit 2 du bus de données ; 11) D3 Bit 3 du bus de données ; 12) D4 Bi t4 du bus de données ; 13) D5 Bit 5 du bus de données ; 14) D6 Bit 6 du bus de données ; 15) D7 Bit 7 du bus de données ;
Pompe à eau
Principe de fonctionnement :
Une pompe est constituée par :
• une roue à aubes tournant autour de son axe
• un distributeur dans l'axe de la roue
• un collecteur de section croissante, en forme de spirale appelée volute.
Le liquide arrive dans l'axe de l'appareil par le distributeur et la force pousser le Projette vers l'extérieur de la
turbine. Il acquiert une grande énergie cinétique qui se transforme en énergie de pression dans le collecteur
où la section est croissante.
L'utilisation d'un diffuseur (roue à aubes fixe) à la périphérie de la roue mobile permet une diminution de la
perte d'énergie.
81
Capteur d’humidité
Principe de fonctionnement :
La conductivité électrique de la terre dépend de l'humidité du sol, autrement dit la résistance électrique d'un
sol augmente avec la sécheresse de celui-ci. Pour déterminer la concentration d'eau dans le sol, on exploite
la propriété ci-dessus. Ainsi, pour mesurer cette résistance électrique on utilise deux électrodes qui sont
Fixées sur un support en forme de fourche que l'on plante verticalement dans le sol.
Figure : Les électrodes de capteur d'humidité dans le sol
Les Programme
Projet principal :
// libraries definition
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <DS3231.h>
#include "dht.h"
// defines pins numbers
const byte TRIGGER_PIN = 9;
const byte ECHO_PIN = 10;
const int AirValue = 620; //you need to replace this value with Value_1
const int WaterValue = 310; //you need to replace this value with Value_2
const unsigned long MEASURE_TIMEOUT = 25000UL;
const float SOUND_SPEED = 340.0 / 1000;
///////////////////////////
const int OnHour = 7;
const int OnMin = 00;
82
const int OffHour = 12;
const int OffMin = 35;
// frequency musical notes
#define NOTE_C6 1047
#define NOTE_C3 131
#define NOTE_G3 196
///////////////////////////
#define DHT11_PIN 8
#define DHT11 TYPE DHT11
//#define FLOAT_SENSOR 12 // the number of the pushbutton pin
// pins definition
int DHT11PIN = 8;
int soilMoistureValue = A0; // Moisture Analog pin
int audioPin = 2;
int heatingFan = 4; // airRelay1 Blower Air Fan IN
int coolingFan = 3; // airRelay2 Blower Air Fan OUT
int Relay3_Lamp = 5; // Relay3_Lamp Hot Lamp
int Relay4_Water = 6; // Relay4_Water Pump
int Relay6_LED = 7; // Relay5_LED Lamp
// variables
int levelSensorValue; // stores the level sensor values // stores the moisture sensor values
int j = 0;
int temp;
long duration;
int distance;
// system messages
const char *string_table[] =
{
" Welcome! =)", //0
" Tank LOW level", //1
" Dry soil", //2
" Moist soil", //3
" Soggy soil", //4
83
"The water pump is on", //5
" Arduino Starting ", //6
" Hydroponic System", //7
" Please wait!", //8
" Water level High ", //9
};
// objects definition
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4);
dht DHT;
DS3231 rtc(SDA, SCL);
Time t;
void setup() {
// serial initialization
rtc.begin();
pinMode(Relay6_LED, OUTPUT);
digitalWrite(Relay6_LED, LOW);
///////////////////////////////////
pinMode(TRIGGER_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW);
pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
// LCD initialization
lcd.init();
lcd.backlight(); // with Backlight
lcd.clear(); // clearscreen
// Wire initialization
Wire.begin();
// Arduino pins initalization
pinMode(audioPin, OUTPUT);
pinMode(heatingFan, OUTPUT);
pinMode(coolingFan, OUTPUT);
pinMode(Relay3_Lamp, OUTPUT);
pinMode(Relay4_Water, OUTPUT);
// initialize the pushbutton pin as an input:
84
//pinMode(FLOAT_SENSOR, INPUT_PULLUP);
t = rtc.getTime();
Serial.print(t.hour);
Serial.print(" hour(s), ");
Serial.print(t.min);
Serial.print(" minute(s)");
Serial.println(" ");
delay (500);
// LCD initial messages
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(string_table[6]);
lcd.setCursor(0,1);
delay(1000);
lcd.print(string_table[7]);
lcd.setCursor(0,3);
delay(1000);
lcd.print(string_table[0]);
// initialization delay
delay(1000);
}
void loop() {
///////////////////////////
///////////////////////////////////// DHT11 CONTROLLING RELAY /////////////////
DHT.read11(DHT11PIN);
Serial.print("Temperature: ");
Serial.print(DHT.temperature);
Serial.println("°C");
if(DHT.temperature >= 20){
digitalWrite(Relay3_Lamp,HIGH);
digitalWrite(heatingFan,HIGH);
}
else{
85
digitalWrite(Relay3_Lamp,LOW);
digitalWrite(heatingFan,LOW);
}
delay(1000);
if(DHT.temperature <= 30){
digitalWrite(coolingFan,HIGH);
}
else{
digitalWrite(coolingFan,LOW);
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/////////////////////////////////////Water levelswitch protection system//////////////////////////////////////////
if(digitalRead(FLOAT_SENSOR) == HIGH)
//system messages
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(string_table[9]);
delay(1000);
plays the alarm sound
for(int i=0;i<2;i++){
tone(audioPin, NOTE_G3, 196);
delay(500);
tone(audioPin, NOTE_C3, 131);
delay(500);
noTone(audioPin);
delay(500);
// }
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
///////////////////////////////////Ultraa sonic //////////////////////////////////////
digitalWrite(TRIGGER_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW);
long measure = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH, MEASURE_TIMEOUT);
86
float distance_mm = measure / 2.0 * SOUND_SPEED;
delay (100);
if(distance_mm >=14 )
{
//system messages
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,3);
lcd.print(string_table[1]);
delay(1000);
// plays the alarm sound
for(int i=0;i<2;i++){
tone(audioPin, NOTE_G3, 196);
delay(500);
tone(audioPin, NOTE_C3, 131);
noTone(audioPin);
delay(900);
}
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////Moisture contorolinig Pumpe///////////////////////////////////////
// reads the sensors
soilMoistureValue = analogRead(A0); //put Sensor insert into soil
Serial.println(soilMoistureValue);
// check the moisture range
if(soilMoistureValue >= 450){
// in case of dry soil:
// system messages
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(string_table[2]);
delay(1000);
lcd.clear();
87
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(string_table[8]);
delay(1000);
lcd.setCursor(0,3);
lcd.print(string_table[5]);
delay(1000);
// turn the pump on
digitalWrite(Relay4_Water,LOW);
delay(500);
// if the soil is not moist so far
// reads the moisture sensor once more
}
else {
// turn the pump off
digitalWrite(Relay4_Water,HIGH);
delay(500);
}
// plays the alarm sound
tone(audioPin, NOTE_C6, 700);
delay(700);
noTone(audioPin);
soilMoistureValue = analogRead(A0); //put Sensor insert into soil
Serial.println(soilMoistureValue);
if((soilMoistureValue <= 453) && (soilMoistureValue >= 325)){
// in case of moist soil:
// system messages
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(string_table[3]);
delay(1000);
}
soilMoistureValue = analogRead(A0); //put Sensor insert into soil
88
Serial.println(soilMoistureValue);
if(soilMoistureValue <= 320){
// in case of soggy soil:
// system messages
lcd.clear();
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print(string_table[4]);
delay(1000);
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////// Lighte Led Timer ///////////////////////
if(t.hour == OnHour && t.min == OnMin){
digitalWrite(Relay6_LED,HIGH);
Serial.println("LIGHT ON");
delay(500);
}
else if(t.hour == OffHour && t.min == OffMin){
digitalWrite(Relay6_LED,LOW);
Serial.println("LIGHT OFF");
} }
89
Program de Higrow esp32 Web Server:
////////////////////////////////////////////////////////////////////Arduino IDE/////////////////////////////////////////////////////////////
int LED_BUILTIN = 16;
//ESP32 things
#include <WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <WebServer.h>
#include <ESPmDNS.h>
const char* ssid = "DJAWEB_7C8BA";
const char* password = "AMINE-SDJ8719";
int port=80;
WebServer server(80);
const int led = LED_BUILTIN ;
//DHT11 things
#include "DHT.h"
#define DHTPIN 22
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
//Other things
float asoilmoist=analogRead(32);//global variable to store exponential smoothed soil moisture reading
void handleRoot() {
digitalWrite(led, 1);
String webtext ;
int sec = millis() / 1000;
int min = sec / 60;
int hr = min / 60;
// Reading temperature or humidity takes about 250 milliseconds!
// Sensor readings may also be up to 2 seconds 'old' (its a very slow sensor)
float hum = dht.readHumidity();
// Read temperature as Celsius (the default)
float temp = dht.readTemperature();
// Check if any reads failed and exit early (to try again).
if (isnan(hum) || isnan(temp)) {
90
Serial.println(F("Failed to read from DHT sensor!"));
return;
}
webtext="<html>\
<head>\
<meta http-equiv='refresh' content='5'/>\
<title>WEMOS HIGROW ESP32 WIFI SOIL MOISTURE SENSOR</title>\
<style>\
body { background-color: ##FFFFFF; font-family: Arial, Helvetica, Sans-Serif; Color: ##000000; }\
</style>\
</head>\
<body>\
\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\///////////////////////////////////////////////////////////////
<h1>WEMOS HIGROW ESP32 WIFI SOIL MOISTURE SENSOR</h1>\
\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ ///////////////////////////////////////////////////////////
<br>\
<p>Code BY SABRI ISLEM .</p>\
<br>\
<p>For soil moist, high values (range of +/-3344) means dry soil, lower values (+/- 2000) means wet soil. The Soil Moist Reading is influenced by the volumetric soil moisture content and electrical capacitive properties of the soil.</p>\
<br>\
<p>Date/Time: <span id='datetime'></span></p><script>var dt = new Date();document.getElementById('datetime').innerHTML = (('0'+dt.getDate()).slice(-2)) +'.'+ (('0'+(dt.getMonth()+1)).slice(-2)) +'.'+ (dt.getFullYear()) +' '+ (('0'+dt.getHours()).slice(-2)) +':'+ (('0'+dt.getMinutes()).slice(-2));</script>\
<br>\
<p>Soil Moisture: "+String(asoilmoist)+"</p>\
<p>Temperature: " +String(temp)+" °C</p>\
<p>Humidity: " +String(hum)+" %</p>\
</body>\
</html>";
server.send(200, "text/html", webtext);
}
void handleNotFound() {
91
digitalWrite(led, 1);
String message = "File Not Found\n\n";
message += "URI: ";
message += server.uri();
message += "\nMethod: ";
message += (server.method() == HTTP_GET) ? "GET" : "POST";
message += "\nArguments: ";
message += server.args();
message += "\n";
for (uint8_t i = 0; i < server.args(); i++) {
message += " " + server.argName(i) + ": " + server.arg(i) + "\n";
}
server.send(404, "text/plain", message);
digitalWrite(led, 0);
delay(1000);
digitalWrite(led, 1);
}
void setup(void) {
pinMode(led, OUTPUT);
digitalWrite(led, 0);
Serial.begin(115200);
WiFi.mode(WIFI_STA);
WiFi.begin(ssid, password);
Serial.println("");
// Wait for connection
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("");
Serial.print("Connected to ");
Serial.println(ssid);
Serial.print("IP address: ");
Serial.println(WiFi.localIP());
if (MDNS.begin("esp32")) {
92
Serial.println("MDNS responder started");
}
server.on("/", handleRoot);
server.on("/inline", []() {
server.send(200, "text/plain", "this works as well");
});
server.onNotFound(handleNotFound);
server.begin();
Serial.println("HTTP server started");
dht.begin();
delay(2000);
}
void loop(void) {
asoilmoist=0.95*asoilmoist+0.05*analogRead(32);//exponential smoothing of soil moisture
server.handleClient();
}
93
Program de Higrow esp32 avec Blynk app:
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <BlynkSimpleEsp32.h>
#include <DHT.h>
// Auth Token in the Blynk App.
// Go to the Project Settings (nut icon).
char auth[] = "FTMCJpztdqhm_o4zwqJMYLKWPCCDBy9c";
// WiFi credentials.
// Set password to "" for open networks.
char ssid[] = "DJAWEB_Huawei";
char pass[] = "Islammahi1953";
#define DHTPIN 22 // What digital pin is connected to
const int soilpin = 32;
const int POWER_PIN = 34;
const int LIGHT_PIN = 33;
#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
//#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22, AM2302, AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21, AM2301
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
BlynkTimer timer;
// This function sends Arduino's up time every second to Virtual Pin (5).
// In the app, Widget's reading frequency should be set to PUSH. This means
// that you define how often to send data to Blynk App.
void sendSensor()
{
float h = dht.readHumidity();
float t = dht.readTemperature(); // or dht.readTemperature(true) for Fahrenheit
int soilmoisture = analogRead(soilpin);
int lightlevel = analogRead(LIGHT_PIN);
if (isnan(h) || isnan(t)) {
Serial.println("Failed to read from DHT sensor!");
94
return;
}
if (isnan(t)) {
return;
}
if (t > 25) {
Blynk.notify(String("Teperature is too high: ") + t);
}
// send any value at any time.
// No more that 10 values per second.
Blynk.virtualWrite(V5, h);
Blynk.virtualWrite(V6, t);
Blynk.virtualWrite(V7, soilmoisture);
Blynk.virtualWrite(V8, lightlevel);
delay(1000);
}
void setup()
{
// Debug console
Serial.begin(9600);
delay(1000);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
// Specify server:
//Blynk.begin(auth, ssid, pass, "blynk-cloud.com", 80);
//Blynk.begin(auth, ssid, pass, IPAddress(192,168,1,100), 8080);
dht.begin();
// Setup a function to be called every second
timer.setInterval(1000L, sendSensor);
}
void loop()
{
Blynk.run();
timer.run();
}
95
Liste d’achat:
N Article Unité Prix Unité Prix Total
01 Arduino UNO 1 4500 Da 4500 Da 02 Capteur de flotteur magnétique 1 700 Da 700 Da 03 HC-SR04 Ultrasonic 1 700 Da 700 Da 04 Afficheur LCD avec I2C 20X4 1 1400 Da 1400 Da 05 Module horloge RTC (DS3231) 1 600 Da 600 Da 06 Module relais À 6 canaux avec accouplement léger 5V 2 1400 Da 2800 Da 07 Capacitive soil moisture sensor v1.2 1 800 Da 800 Da 08 Capteur de niveau d'eau I2C 1 500 Da 500 Da 09 Buzzer piézoélectrique 1 100 Da 100 Da 10 Ventilateur (Fan) 3 500 Da 1500 Da 11 T5 LED Tubes 5 600 Da 3000 Da 12 Module Peltier 12 Vcc TEC1-12706 1 1000 Da 1000 Da 13 Les plaquettes d’essais sans soudures (Bread Board) 1 600 Da 600 Da 14 Convertisseur de tension DC-DC 1 350 Da 350 Da 15 DHT 11 capteur d'humidité et Température 1 800 Da 800 Da 16 Micro pompe, avec système de filtre 12v 1 1600 Da 1600 Da 17 Wemos Higrow ESP32 1 3600 Da 3600 Da 18 Capteur d’humidité sols 2 600 Da 1200 Da 19 18650 batteries 6800mah 3.7v 1 200 Da 200 Da 20 Jumper 20 cm 3 400 Da 1200 Da 21 Jumper 30 cm 2 500 Da 1000 Da 22 Plantation de terreau marque ‘Flora Gard’ 1 1500 Da 1500 Da
Frais de livraison 2500 Da
Prix Total 32150 Da
Le travail réalisé dans ce présent mémoire s’articule autour de concept de l’intelligence
artificielle appliqué à l’agriculture hors-sol.
Suite à l’étude des systèmes existants, nous avons proposé une solution de L'agriculture
simple et son évolution vers la méthode de l’agriculture hors-sol sur des technologies open-
hardware (Arduino et compatibles).
Afin de contrôler le système l’agriculture hors-sol (L'agriculture jardin intérieur) Automatiquement
en plus de cela le développement d’une application mobile sous la plateforme Android ainsi le
déploiement d’un serveur Blynk.
Mots clés : maison intelligente, matériel-libre, contrôleur, Arduino, ESP32, application
mobile, Android, Blynk Apps, capteurs, contrôle distant, électronique, multiutilisateur.
یدور العمل الذي تم في ھذه الأطروحة حول مفھوم الذكاء الاصطناعي المطبق على الزراعة فوق الأرض.
اقترحنا حلاً من الزراعة البسیطة وتطورھا نحو طریقة الزراعة فوق الأرض على تقنیات بعد دراسة الأنظمة الحالیة،
والمتوافقة). Arduinoالأجھزة المفتوحة (
من أجل التحكم في نظام الزراعة بدون تربة (زراعة الحدائق الداخلیة) تلقائیاً بالإضافة إلى ذلك، تطویر تطبیق محمول
.Blynkونشر خادم Androidعلى نظام
، Android، تطبیقات الھاتف المحمول، Arduino ،ESP32الكلمات الرئیسیة: المنزل الذكي، خالٍ من الأجھزة، جھاز تحكم،
Blynk Apps.أجھزة الاستشعار، جھاز التحكم عن بعد، الإلكترونیات، متعدد المستخدمین ،