C'est un système dédié à l’industrie aussi bien à la domotique. Il permet la supervision et la régulation de température à distance par une interface labview.

1. Projet tutoriel
Réalisé par
Marwa BHOURI
Rania FERCHICHI
Intitulé
Etude et mise en œuvre d’un système de
supervision et de régulation de température à
distance via labview
Année Universitaire
2015/ 2016
Encadré par : Mme Emna Akari
République Tunisienne
*****
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
*****
Université de Monastir
*****
Institut Supérieur d’Informatique et de Mathématiques de Monastir
*****
Département de Technologie

2. 2
Sommaire
Introduction générale ....................................................................................................... 4
I. Etude théorique de la notion de régulation ................................................................ 5
I.1 La régulation ........................................................................................................................... 5
I.2 Description d’une chaine de régulation................................................................................. 5
I.3 Type de régulation utilisé....................................................................................................... 6
II. Etude théorique du système de régulation ................................................................. 7
II.1 Les différents blocs du système de régulation de température ........................................... 7
II.1.1 Principales caractéristiques du premier bloc PIC 16F877A .............................................. 7
II.1.2 Capteur de température et conditionnement du signal ................................................... 8
II.1.3 Etude du bloc d’affichage................................................................................................. 10
II.1.4 Etude du bloc de commande............................................................................................ 10
II.1.5 Etude de bloc de transmission ......................................................................................... 11
III.1. Labview ................................................................................................................................. 12
III.2. Principe de l’acquisition de données.............................................................................. 12
III.3. Principe de supervision.................................................................................................. 13
Conclusion et perspectives.............................................................................................. 14
Bibliographie .................................................................................................................. 15

3. 3
Liste des figures
Figure 1:Chaine de régulation..................................................................................................... 5
Figure 2: Schéma bloc du système de régulation de température ................................................ 7
Figure 3:Schéma électrique de la partie de transmission de température ainsi les différents blocs
présentés ..................................................................................................................................... 8
Figure 4:Schéma synoptique de l’acquisition de température ..................................................... 9
Figure 5:Coubre d'étalonnage du capteur LM35 ............................................................................ 9
Figure 6:acquisition des donnés par labview ............................................................................... 12
Liste des tableaux
Tableau 1:Caractéristiques du protocole zigbee........................................................................ 11
Tableau 2:Historique des données reçues.................................................................................. 13

4. 4
Introduction générale
La température constitue une information importante dans plusieurs processus industriels et
de laboratoire. Elle intervient comme une grandeur principale dont la valeur doit être connue
avec précision ou comme paramètre influant sur la qualité d’autres mesures. Certains
procèdes industriels ou biologiques favorisent des environnements de températures
spécifiques, où la régulation de température s’impose. Les possibilités offertes par l’utilisation
de système à base de microprocesseur ont permis de traiter les signaux issus des capteurs
.Ceci a conduit à des appareils précis et bon marché. Les systèmes à base de microcontrôleurs
constituent la solution la plus prometteuse.
Dans ce travail nous proposons de faire la conception d’un régulateur de température à base
du PIC 16F877A. Ce régulateur utilise un capteur de température LM35, des composants de
régulation (ventilateur et une lampe pour le refroidissement et le chauffage).
Les calculs et les conversions nécessaires sont confiées au microcontrôleur, l’affichage sera
fait sur l’afficheur LCD et l’acquisition des données s’est fait par le module de
communication sans fil xbee .Ces données sont stockées sur le PC de l’administrateur de la
chaine et sont utilisé par le programme Labview pour mettre en place la supervision et le
contrôle de l’installation.
Pour présenter notre travail, nous avons divisé notre rapport en trois parties. Dans la première
partie, nous procédons à une étude théorique de la notion de régulation. Et dans la deuxième,
nous détaillons les différents blocs de la carte de régulation de température ainsi que ses
différents composants électroniques et dans la troisième partie, nous présentons les principaux
éléments de l’interface de supervision home/machine (HMI) géré par le programme labview.

5. 5
I. Etude théorique de la notion de régulation
I.1 La régulation
La majorité des processus industriels nécessitent de contrôler un certain nombre de
paramètres (température, pression, niveau…), c’est pour cela on recourt à la régulation qui a
comme but de maintenir l'état stable, conforme à ce qui est prévu, dans le fonctionnement
d'une machine ou l'état d'un système.
La régulation compare la grandeur à régler (La consigne, traduisant l’objectif désiré du
procédé, est constante) à la grandeur mesurée par un organe de détection (LM35) et agit de
façon à faire diminuer cet écart et à atteindre le point de consigne. L'objectif global de la
régulation peut se résumer par ces trois mots clés :
Mesurer ======> Comparer ======> Corriger
I.2 Description d’une chaine de régulation
Toute chaîne de régulation comprend trois maillons indispensables : l’organe de mesure,
l’organe de régulation et l’organe de contrôle comme l’indique la figure1. Il faut donc
commencer par mesurer les principales grandeurs servant à contrôler le processus.
Figure 1:Chaine de régulation

6. 6
L’organe de régulation récupère ces mesures et les compare aux valeurs souhaitées, plus
communément appelées valeurs de consigne. En cas de non-concordance des valeurs de
mesure et des valeurs de consigne, l’organe de régulation envoie un signal de commande à
l’organe de contrôle afin que celui-ci agisse sur le processus (si la température mesurée est
plus élevé que la consigne alors le ventilateur fonctionne pour le refroidissement, sinon si la
consigne est plus élevée que la valeur mesurée alors la lampe fonctionne dans le but de
réchauffer).
I.3 Type de régulation utilisé
Ils existent plusieurs types de régulation dont les plus connues sont :
* Régulation par action « Tout Ou Rien » : TOR
* Régulation PID (proportionnel intégral dérivé)
 Régulation par action « Tout Ou Rien » : TOR
C'est la régulation la plus simple, elle ne permet que deux actions Marche /Arrêt, par
ouverture ou fermeture d'un contact, pas de position intermédiaire (0 ou 100%)
Elle est utilisée pour des installations ayant une grande inertie et n’ayant pas besoin d’une
grande précision : maintien d’une température d’un four, d’un niveau dans une cuve, d’une
température d’eau dans un circuit…etc.
Pour ces raisons, on va se baser sur la régulation tout ou rien dans notre projet vu sa simplicité
qui est un régulateur de température à base du PIC.

7. 7
II. Etude théorique du système de régulation
II.1 Les différents blocs du système de régulation de température
L’idée est de réaliser un régulateur de température à base du PIC 16F877A qui permet de
mesurer la température, la comparer avec une consigne puis afficher les deux températures
(température mesurée et température de consigne) sur un afficheur LCD. Notre système de
régulation de température est menu de plusieurs unités qui assurent son bon fonctionnement.
Il comporte essentiellement, en plus de l’étage d’alimentation, les étages indiqués par
la figure 2.
Figure 2: Schéma bloc du système de régulation de température
II.1.1 Principales caractéristiques du premier bloc PIC 16F877A
Le PIC 16F877A est caractérisé par :
- Une fréquence de fonctionnement élevée, jusqu’à 20 MHz.
- Une mémoire vive
- Une mémoire EEPROM
- Une mémoire morte de type FLASH
- 33 Entrées et sorties.
- 3 Temporisateurs
- Une tension d'alimentation entre 2 et 5,5 V.
De plus le PIC 16F877A est moins cher que les autres composants qu’il remplace (carte
Arduino par exemple).

8. 8
On a connecté le Pic à 5V sur le pin VDD pour l’alimenter et on connecte le pin VSS à la
masse. La patte 1 du pic (MCLR) doit être aussi alimentée par 5V.
De plus, l’ajout du Quartz est nécessaire pour le bon fonctionnement du PIC. Nous avons
donc utilisé un quartz de 8MHz connecté entre les pattes 13 et 14 du PIC correspondant à
OSC1 et OSC2, avec l’ajout de deux condensateurs chacun de 22 pF pour la protection
comme il est illustré dans la figure 3.
Figure 3:Schéma électrique de la partie de transmission de température
ainsi les différents blocs présentés
II.1.2 Capteur de température et conditionnement du signal
Ce deuxième bloc de notre système de régulation nous permet de convertir la température
mesurée par le capteur de température LM35 qu’on l’indique dans la figure 3 en un signal
analogique. Il fournit à la sortie un signal variant de 0 à 5V lorsque la température mesurée à
son entrée par LM35 varie de 0°C (température minimale) à 100 °C (température maximale).
On aura alors une tension de sortie de 0V pour une température de 0°C, et une tension de
sortie de 5V pour une température de 100°C. Ce bloc sert donc à conditionner le signal fournit
par LM35 pour qu’on obtienne à sa sortie un signal analogique variable de 0 à 5V.

9. 9
Figure 4:Schéma synoptique de l’acquisition de température
 Principe de Conversion analogique numérique
Une fois on a un signal analogique 0-5V à la sortie du premier bloc, ce signal sera convertit en
un signal numérique grâce au convertisseur analogique numérique (CAN) intégré dans notre
PIC, qui est le 16F877A, pour que chaque valeur analogique correspond à un code numérique
(binaire). Ce PIC contient un convertisseur analogique/numérique qui permet un
échantillonnage sur 8 bits. Le signal numérique peut donc prendre 256 valeurs possibles.
Donc pour 0V (tension minimale) sur la patte concernée par la conversion, on récupèrera
comme valeur 0. Par contre, pour une tension de 5V (tension maximale), on aura une valeur
en décimal de 255.
Température (°C) *S=V out (mV)
Avec la sensibilité S égale à :
S= ΔV/ΔT= (10 mV/°C)
Figure 5:Coubre d'étalonnage du capteur LM35

10. 10
D’où : tension= ((5. /255)*Capteuradc*1000)
Nous avons au premier temps, multiplié par 1000 la tension pour la conversion de de mv en
Volts.
Et pour récupérer la température mesurée, on doit diviser la tension par la sensibilité S :
Température_mesurée=tension/S= tension/10
II.1.3 Etude du bloc d’affichage
Pour visualiser la température mesurée par LM35 et la température de consigne, nous avons
utilisé un afficheur LCD 2 lignes_16 caractères comme il est illustré dans la figure
précédente :
Un afficheur LCD est capable d’afficher tous les caractères alphanumériques usuels et
quelques symboles supplémentaires. Chaque caractère est identifié par son code ASCII qu’il
faut envoyer sur les lignes B0 à B7 (voir figure 3).
II.1.4 Etude du bloc de commande
Ce bloc nous permet de commander notre système de régulation de température. Il est
constitué d’un clavier et d’un bouton poussoir d’interruption (bouton consigne) comme il est
illustré dans la figure 3. Le clavier nous permet de saisir la température de consigne (données
numériques) grâce à ses diverses touches de fonction. Si on veut changer la consigne, il suffit
d’appuyer sur le bouton d’interruption, puis entrer la consigne désirée à l’aide du clavier.
L’appui sur le bouton d’interruption est donc nécessaire pour pouvoir entrer une nouvelle
consigne.

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II.1.5 Etude de bloc de transmission
 Choix de module de transmission : Protocole de transmission
Le choix de protocole de transmission dépend de plusieurs critères de sélections
(consommation d’énergie, prix, portée, vitesse de transmission etc.) qui défèrent d’un
protocole à un autre. Dans notre système, nous allons adapter le protocole zigbee comme
module de transmission qui a la faveur d’avoir une transmission des donnés a long porté
(100m), a faible cout et facile a utilisé avec une consommation d’énergie moine importante
que les autres protocoles.
Zigbee
IEEE 802.15.4
Besoins mémoires 4-32 ko
Autonomie avec pile Années
Nombre de nœuds 65000 +
Vitesse de transfert 250 kb/s
Portée (environ) 100 m
Tableau 1:Caractéristiques du protocole zigbee
Nous avons choisi comme module de transmission le module xbee, vu ces hautes
performances en termes de transmission RF, de consommation électrique et de gestion
réseaux.
Le module Xbee nécessite une tension d’alimentation maximale de 3.3V. Alors pour le
pouvoir alimenter à partir de VCC nous avons choisi d'utiliser un régulateur LM1117T, ce
composant permettant d'obtenir une tension de sortie stable de 3.3V.
 Carte d’interface pour xbee:
Grâce à l’utilisation de cette carte interface intégrée entre un PC et un module de
communication XBee, vous transformerez toutes vos liaisons câblées en une connexion
‘‘wireless’ entre la carte d’émission et Labview . Ces cartes interfaces ont été conçues pour
permettre une connexion simple et fiable entre un PC et un module radio XBee. Dans notre
système on va adopter la carte d’interface USB vu sa simplicité d’utilisation

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III. Conception de l’interface (HMI) sous Labview
Dans cette approche, nous allons découvrir les principaux éléments de l’interface de
supervision gérer par le programme Labview.
III.1. Labview
Il est un outil de programmation graphique, cela signifie que les programmes ne sont pas
écrits, Ce programme permet de créer facilement une interface home/machine agréable, il est
basé sur un langage de programmation graphique, ce qui permet une prise en mains très
instinctive.
Il est principalement utilisé pour :
 L'acquisition et le stockage des données et l'analyse mathématique.
 Supervision sur ordinateur en temps réel (interface HMI conviviale).
 Communication et contrôle des instruments (possibilité de maintien d’une
communication sans fil).
 Historique et exportation des données (Base de données).
III.2. Principe de l’acquisition de données
Dans la partie acquisition de données, chaque données reçues par module de transmission
xbee sera reformuler (extraction des données: température mesurée, consigne, tension à la
sortie de capteur LM35 du buffer de réception et division de chaque grandeurs par 100) pour
avoir la valeur exacte mesurée. Ensuite, toutes ses valeurs seront affichées dans des graphes
pour faciliter à l’admistrateur l’exploitation des données et l’intervention rapide au cas des
problèmes.
Figure 6:acquisition des donnés par labview

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III.3. Principe de supervision
 La supervision en temps réel : permettra une visualisation des différentes
grandeurs physiques de la machine de façon instantanée ou selon leur évolution
dans le temps dans un graphe historique qui permet l’exportation.
Tableau 2:Historique des données reçues

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Conclusion et perspectives
Dans le cadre de ce projet, nous avons proposé une solution électronique permettant la
réalisation d’un système performant pour la supervision et le contrôle de la température à
distance via une interface homme/machines sous labview. Cette technologie peut être
applicable à d’autres grandeurs physiques telles que la pression, niveau d’eau etc, et en des
divers secteurs d’activité tels que les hôpitaux et les industries. En termes de perspectives
pour ce travail, nous proposons de remplacer le ventilateur et la lampe par un climatiseur pour
le chauffage et le refroidissement et le contrôle de la consigne peut être par un téléphone ou
une tablette via le module Bluetooth .L’élaboration de la carte nous a permis d'être en contact
direct envers les problèmes concrets de la vie professionnelle. Ce projet nous a offert
l’occasion d’une source de découverte de plusieurs domaines rattachés à notre formation de
base et une occasion précieuse pour approfondir nos connaissances
.

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Bibliographie
http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf
https://www.sparkfun.com/datasheets/Wireless/Zigbee/XBee-Datasheet.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/41291D.pdf