Système de mesure du niveau de l’eau basé sur Micro:bit et Smartphone

La mesure du niveau de liquide dans les réservoirs de traitement pour la surveillance et/ou le contrôle est essentielle dans les industries de traitement.

Dans les usines de traitement, les réservoirs contiennent divers liquides généralement coûteux. Certains liquides sont également inflammables et corrosifs.

Par conséquent, il est très important de surveiller le niveau de liquide dans un réservoir afin qu’il ne déborde pas du réservoir.

Il existe plusieurs méthodes pour mesurer le niveau de liquides, notamment :

1. Flotteur : cette méthode utilise un flotteur qui flotte sur la surface du liquide. Le flotteur est relié à un indicateur de niveau, qui peut être une jauge ou un cadran. Lorsque le niveau de liquide augmente ou diminue, le flotteur se déplace et indique le niveau sur l’indicateur.
2. Sonar : cette méthode utilise un émetteur de sonar qui envoie des ondes sonores vers la surface du liquide. Lorsque les ondes sonores rencontrent la surface du liquide, elles sont renvoyées vers un récepteur. Le temps qu’il faut aux ondes sonores pour aller et revenir permet de calculer la distance de la surface du liquide, ce qui indique le niveau.
3. Niveau optique : cette méthode utilise un capteur optique pour mesurer le niveau de liquide. Le capteur envoie un faisceau de lumière vers la surface du liquide et mesure le temps qu’il faut à la lumière pour être renvoyée. Le temps de retour indique la distance de la surface du liquide, ce qui permet de déterminer le niveau.
4. Capacité : cette méthode utilise un capteur de capacité pour mesurer le niveau de liquide. Le capteur est placé dans le récipient et mesure la capacité électrique entre deux électrodes. Lorsque le niveau de liquide change, la capacité électrique change également, ce qui permet de déterminer le niveau.

Il est important de choisir la bonne méthode de mesure en fonction des caractéristiques du liquide, du récipient et des conditions de mesure. Par exemple, certaines méthodes ne sont pas adaptées à certains liquides qui sont conducteurs électriques (comme l’eau) ou qui sont opaques (comme l’huile).

But de ce projet :

Dans ce projet, on va construire un système de surveillance du niveau de l’eau d’une bouteille basé sur Smartphone utilisant Micro:bit. Notre travail proposé sera facile pour la mesure du niveau du liquide en temps réel utilisant la technologie sans fil Bluetooth.

C’est pour cela, on va créer deux programmes: une application mobile avec App Inventor pour le smartphone et un programme pour la carte Micro:bit.

Description du fonctionnement du système de surveillance :

On sait que l’eau comme toute autre liquide est conductrice du courant électrique.

La détection du niveau de l’eau remplie dans la bouteille est basée sur cette idée.

Lorsque le niveau d’eau monte, ce liquide arrive en contact avec l’extrémité du fil de connexion fixé dans la bouteille, le circuit électrique est alors fermé et un courant électrique sous très basse tension est détecté par la carte Micro:bit.

Lorsque le niveau d’eau diminue, le circuit électrique est ouvert. Par conséquence il n’y a plus de courant électrique.

Ensuite la carte Micro:bit envoie cette information au Smartphone via Bluetooth.

Composants nécessaires :

carte Micro:bit

La carte Micro:bit est une carte de développement électronique de petite taille conçue pour l’apprentissage de la programmation et de l’électronique. Il est destiné aux élèves de l’école primaire et du collège et peut être utilisé pour créer des projets de robotique, de domotique et de développement de matériel électronique.

La carte Micro:bit mesure environ 5 cm x 4 cm et est dotée de plusieurs ports et connecteurs pour connecter des capteurs, des actionneurs et d’autres dispositifs électroniques. Elle comprend également un afficheur LED de 5 x 5, un haut-parleur, un accéléromètre et un gyroscope, ainsi qu’une connexion Bluetooth.

La carte Micro:bit peut être programmé en utilisant le langage de programmation Python ou en utilisant des blocs de programmation via un logiciel en ligne comme Microsoft MakeCode. Il est alimenté par une batterie ou par un câble USB et peut être utilisé en tant que dispositif autonome ou connecté à un ordinateur ou à un autre système de contrôle.

La carte Micro:bit est un outil pratique pour les éducateurs et les développeurs qui souhaitent enseigner la programmation et l’électronique de manière interactive et ludique.

Micro:bit GPIO Board T

Une carte GPIO (General Purpose Input/Output) est un type de carte qui permet de connecter des appareils externes à un ordinateur ou à un microcontrôleur. Elle possède généralement une série de broches qui peuvent être utilisées pour envoyer et recevoir des signaux numériques et analogiques, ainsi que pour fournir de l’énergie à des appareils externes.

Les cartes GPIO sont souvent utilisées dans les projets de robotique, de domotique et de développement de logiciels, car elles permettent de connecter des capteurs, des actionneurs et d’autres appareils électroniques à un ordinateur ou à un microcontrôleur. Elles peuvent être utilisées pour contrôler et surveiller des systèmes, pour collecter et traiter des données, ou pour développer des applications de commande et de contrôle.

Fils de connexion

Les fils de connexion sont des fils électriques utilisés pour connecter des composants électroniques à une carte de développement ESP32. Ils sont généralement utilisés pour connecter des capteurs, des actionneurs, des afficheurs et d’autres composants à la carte ESP32 afin de créer des circuits électroniques.

Il existe deux types de fils de connexion: les fils de connexion mâle-mâle et les fils de connexion mâle-femelle. Les fils de connexion mâle-mâle sont utilisés pour connecter des composants qui ont tous deux des broches mâles, tandis que les fils de connexion mâle-femelle sont utilisés pour connecter des composants avec une broche mâle et une broche femelle.

Les fils de connexion sont généralement fabriqués en cuivre ou en alliage de cuivre et sont revêtus d’un isolant en plastique pour protéger les fils électriques et empêcher les courts-circuits. Ils sont disponibles dans une variété de couleurs pour aider à identifier et organiser les différents fils dans un circuit.

Plaque d’essai

Une plaque d’essai est un type de carte de développement électronique qui permet aux développeurs de tester et de prototyper facilement des circuits électroniques. Elles sont souvent utilisées par les développeurs pour tester rapidement des idées et des conceptions avant de les intégrer à un projet plus important ou de les intégrer dans une carte de développement plus permanente.

Les plaques d’essai sont généralement basées sur un microcontrôleur, qui est un processeur facile à utiliser et à programmer qui peut être utilisé pour contrôler une variété de circuits électroniques. Les plaques d’essai incluent généralement des broches d’extension qui permettent de connecter facilement des composants électroniques tels que des capteurs, des afficheurs, des moteurs et d’autres composants.

Montage

Tout d’abord On perce six trous dans la bouteille. Puis on fixe un fil de connexion dans chaque trous.

Ensuite on connecte:

• le plus bas fil de connexion à la broche GND du Micro:bit
• le 2ème fil de connexion à la broche P0 du Micro:bit
• le 3ème fil de connexion à la broche P1 du Micro:bit
• le 4ème fil de connexion à la broche P2 du Micro:bit
• le 5ème fil de connexion à la broche P3 du Micro:bit
• le 6ème fil de connexion à la broche P4 du Micro:bit

Programme Makecode

Voici le programme Makecode qui permet de détecter le niveau d’eau remplie dans la bouteille et envoyer cette information au Smartphone via Bluetooth.

Création de l’application avec App Inventor:

On va créer une application mobile nommée microbit_water_level’  avec App Inventor qui permet de recevoir le niveau d’eau dans la bouteille mesuré par la carte Micro:bit.

On vous propose donc de réaliser le design de l’application, avec le visuel suivant:

Programmation avec App Inventor

Pour programmer l’application, App Inventor nous propose d’utiliser L’espace Blocs qui permet de créer un programme sous forme de schéma bloc. Très simple d’utilisation mais nécessitant un peu de logique de programmation.

Voici le programme de l’application réalisée dans l’espace Blocs de l’App Inventor: