Système Micro:bit de mesure du niveau d’eau
Plan de tutoriel
1- Objectif de mesure de niveau d'eau
2- Comment la carte Micro:bit mesure le niveau d'eau et l'envoie au Smartphone ?
3- Matériel nécessaire
4- Montage du système de mesure de niveau d'eau
5- Programmation de la carte Micro:bit
6- Programmation d'une application mobile avec App Inventor
Objectif de mesure de niveau d'eau
1. Gestion des ressources en eau
Surveillance des réservoirs : Contrôler le niveau des barrages, réservoirs ou lacs pour optimiser l'utilisation de l'eau (agriculture, consommation, production d'énergie).
Irrigation : Ajuster les apports en eau pour l'agriculture en fonction des besoins et des niveaux d'eau disponibles.
2. Prévention des risques
Inondations : Suivre les niveaux d'eau des rivières, fleuves et bassins pour anticiper les crues et alerter les populations en cas de risque.
Sécheresse : Identifier les périodes de baisse critique des niveaux d'eau pour planifier des mesures préventives.
3. Protection environnementale
Écosystèmes aquatiques : Maintenir les niveaux d'eau nécessaires pour préserver les habitats naturels des espèces aquatiques et riveraines.
Qualité de l'eau : Assurer une circulation et un renouvellement d'eau suffisants pour éviter la stagnation et limiter la pollution.
4. Industrie et énergie
Production hydroélectrique : Réguler le niveau des réservoirs pour maximiser l'efficacité énergétique des centrales hydroélectriques.
Processus industriels : Surveiller les niveaux d'eau dans des installations pour éviter des interruptions de production.
5. Utilisation domestique
Gestion des puits et forages : Contrôler les niveaux des nappes phréatiques pour garantir l'approvisionnement en eau potable.
Récupération d’eau de pluie : Suivre les niveaux d'eau dans des cuves pour ajuster leur utilisation.
6. Recherche et modélisation
Climatologie : Étudier l’impact des variations climatiques sur les niveaux d’eau (fonte des glaciers, montée des océans, précipitations).
Modélisation hydraulique : Recueillir des données pour calibrer des modèles de comportement hydrologique.
Outils utilisés :
Capteurs de niveau d'eau (ultrasons, radar, pression hydrostatique).
Jauges manuelles ou automatiques.
Systèmes de télémétrie pour la collecte de données en temps réel.
Comment la carte Micro:bit mesure le niveau d'eau et l'envoie au Smartphone ?
Pour mesurer le niveau d'eau avec une carte Micro:bit, une bouteille, des fils de connexion, des résistances et envoyer les données à un smartphone via l'App Inventor, voici un guide simplifié du fonctionnement et des étapes à suivre :
1. Principe de mesure
La mesure du niveau d'eau se base sur la conductivité de l'eau. L'eau est conductrice (en raison des ions dissous) et permet de détecter la présence ou l'absence de liquide à différents niveaux. Chaque niveau est représenté par un fil positionné à une certaine hauteur dans la bouteille. La carte Micro:bit interprète les signaux électriques pour déterminer jusqu'où l'eau est montée.
2- Fonctionnement global
a) Lorsque le niveau d'eau monte dans la bouteille :
- L'eau entre en contact avec les fils à différentes hauteurs.
- Un circuit se ferme, et la Micro:bit détecte cette information via ses broches d'entrée.
b) La Micro:bit interprète les signaux et transmet les données en Bluetooth au smartphone.
c) L'application MIT App Inventor reçoit ces données, les traite et affiche les niveaux d'eau en temps réel.
Matériel nécessaire
Une carte Micro:bit
La carte Micro:bit est le cœur du système. Elle détecte le niveau d'eau grâce aux signaux envoyés par les fils de connexion et transmet les données au smartphone via Bluetooth.
Carte d'extension GPIO pour Micro:bit
Pour étendre les fonctionnalités de la carte Micro:bit, on va utiliser la carte d'extension GPIO conçue spécifiquement pour Micro:bit.
Elle offrent des connecteurs supplémentaires, des composants intégrés et des fonctionnalités supplémentaires pour faciliter l'ajout de capteurs, d'actionneurs et d'autres modules électroniques.
Une bouteille en plastique
La bouteille sert de réservoir d’eau où le niveau d’eau est mesuré.
Des fils de connexion
Les fils de connexion agissent comme capteurs pour détecter la présence d’eau à différents niveaux dans la bouteille.
Un smartphone avec l'application MIT App Inventor installée
Le smartphone reçoit les données via Bluetooth et affiche les niveaux d’eau sur une application personnalisée créée avec MIT App Inventor.
Montage du système de mesure de niveau d'eau
1- Préparer la bouteille :
Découpez la bouteille pour en faire un réservoir ouvert en haut.
Insérez plusieurs fils de connexion (conducteurs), positionnés à différentes hauteurs verticales dans la bouteille.
Connectez chaque fil à une résistance avant de le brancher à la carte Micro:bit.
2- Relier les fils au Micro:bit :
Branchez chaque fil à une entrée numérique du Micro:bit (par exemple, P0, P1, P2, P3 et P4.).
Le fil le plus bas représente le niveau d'eau minimal, et celui le plus haut représente le niveau maximal.
3- Mise à la terre :
Placez un fil dans le fond de la bouteille, connecté à la masse (GND) de la Micro:bit. Ce fil servira de référence pour fermer le circuit lorsque l'eau atteint les fils connectés aux entrées.
Programmation de la carte Micro:bit
Pour programmer la carte Micro:bit pour détecter le niveau d'eau grâce aux signaux envoyés par les fils de connexion et transmet les données au smartphone via Bluetooth en utilisant MakeCode, suivez ces étapes :
1- Allez sur le site web de MakeCode (makecode.microbit.org).
2- Cliquez sur "Nouveau Projet" pour commencer.
3- Cliquez sur l'icône "Extensions" dans le coin inférieur gauche.
4- Recherchez et ajoutez l'extension "Bluetooth" en cliquant dessus.
5- Dans l'onglet "Bluetooth", trouvez et utilisez ce bloc "Bluetooth service uart" pour connecter votre carte Micro:bit au Smartphone via Bluetooth.
6- Dans l'onglet 'Broches', choisir l'instruction 'lire la broche analogique P0' pour lire les valeurs signaux envoyés par les fils de connexion
7- Utilisez des instructions conditionnelles pour vérifier si un niveau d’eau est atteint.
Enfin voici un exemple de script MakeCode :
Programmation d'une application mobile avec App Inventor
1- Accédez à App Inventor : Rendez-vous sur MIT App Inventor.
2- Créer un nouveau projet : Donnez-lui un nom comme "Water Level Monitor".
3- Interface utilisateur :
a) Ajoutez des composants visuels :
Bouton pour se connecter au Bluetooth.
Label pour afficher le niveau d'eau reçu.
Ajoutez des composants Bluetooth : Dans l'onglet "Connectivité", ajoutez le composant Bluetooth Client.1
Utilisez ces extensions pour configurer la communication Bluetooth entre la carte Micro:bit et le Smartphone.
4-Programmez les blocs App Inventor :
a) À partir d'Android 12, les autorisations Bluetooth ont été renforcées pour améliorer la sécurité et la protection des données des utilisateurs. C'est pour cela on doit déclarer les autorisations dont votre application a besoin dans le fichier AndroidManifest.xml. Pour Bluetooth, vous devrez inclure les autorisations ACCESS_FINE_LOCATION, BLUETOOTH_SCAN, et éventuellement BLUETOOTH_CONNECT, en fonction des fonctionnalités que vous utilisez.
b- Utilisez ces blocs de programmation pour connecter le smartphone à la carte Micro:bit via Bluetooth
c- Utilisez ces blocs pour connecter le Bluetooth et afficher les données reçues.
Tester le système
1- Chargez le programme dans le micro:bit.
2- Installez et ouvrez votre application Android.
3- Allumez le Bluetooth de votre téléphone et connectez-le au micro:bit via l'application.
4- Remplissez la bouteille d'eau à différents niveaux et observez les données affichées dans l'application.
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