Ouverture automatique du poulailler - Partie 7

Après quelques semaines de fonctionnement (parfois ératique), voici le bilan de notre système d'ouverture automatique de poulailler.

Un premier retour concret est que notre système n'est pas totalement dimensionné pour fonctionner en toute autonomie. Cela ne veut pas dire que la conception est totalement à revoir, mais le dimensionnement de certains éléments (batterie, panneau solaire) n'est sans doute pas suffisant. 

On peut même mettre en question l'utilisation du Raspberry qui semble consommer beaucoup plus d'énergie que prévu.

La plupart du temps, la porte ne s'ouvre pas le matin car la batterie est déchargée. Le système fonctionne très bien le soir, car la batterie a eu le temps de se charger dans la journée.

Commençons par nous focaliser sur la batterie :

Nous avons fait le test de la charger avec un chargeur sur une prise de courant. Une fois la charge complète nous l'avons reliée au système afin de mesurer son autonomie. 

Le panneau solaire déconnecté, nous pouvons donc juger de l'autonomie de notre système sur batteries.

Résultat : Nous avons tenu 6h30 sur Batteries (le fichier /var/log/messages nous permet de voir précisément à quelle heure le raspberry a perdu l'alimentation).

Notre système a donc consommé 7Ah environ (en 12v,  84Wh) en 6h30

Ce qui équivaut à une puissance moyenne de P = 84 / 6,5 = 12,9 w

Premier constat : la batterie n'est pas dimensionnée pour la période nocturne, car même entièrement chargée, elle ne tient pas la nuit.

Deuxième constat : La puissance demandée (12,9w) est supérieure à la puissance fournie au maximum par le panneau solaire (10w)

Au départ, nous n'avions pas mesuré la puissance demandée par le raspberry, nous avions juste lu des articles parlant de consommation de 1,5w en 5v pour le Raspberry 3 (intensité de 300mA). 

Ici, le système que nous avons est plus complet et certains éléments consomment un peu plus d'énergie : le convertisseur 12v/5v, le pilote du moteur, et le moteur lui-même lors de l'ouverture et fermeture de la porte. 

Les solutions ?

Il y a trois possibilités :

• Fournir l'énergie demandée au système par l'augmentation de la taille de la batterie, mais nous avons vu qu'il faut également changer de panneau solaire dans ce cas ! Il faudra donc se baser sur le calcul de 15w pour être correct, et 20w pour être confort (surtout dans les périodes hivernales ou la charge de la batterie risque d'être moindre)
• Optimiser le système pour qu'il consomme moins : des circuits existent pour démarrer l'alimentation uniquement à certaines heures (programmateur basse tension). C'est une carte de plus à ajouter mais c'est plutôt malin de pouvoir alimenter le système uniquement le matin et le soir au moment de l'ouverture et de la fermeture de la porte : pas d'énergie gachée !
• Changer l'élément le plus consommateur du système : le Raspberry qui a lui seul consomme 1,5A donc les trois quarts de la puissance du système. La piste la plus évidente serait d'utiliser un Arduino, qui en terme de fonctionnement peut rendre les mêmes services avec une interface moins simple (pas d'accès réseau à distance). C'est un changement important (programmation différente), mais sans doute plus pérenne.

Dans un futur article, nous parlerons donc de la solution choisie, suspens !

Ouverture automatique du poulailler - Partie 6

Installation

Dernière étape de notre projet : c'est la mise en place de notre système dans sa globalité.

Toutes les pièces sont réalisées et fonctionnent parfaitement.

Voici le support du moteur imprimé que nous venons de fixer avec des vis (de la récup)

Nous avons fixé le boîtier à l'intérieur du poulailler (dans la partie haute) ainsi que la batterie.

Nous avons choisi de ne pas placer la batterie dans le boitier, car celle-ci est susceptible de dégager de l'hydrogène lors de sa charge. 

Il est donc toujours préférable de la placer dans un lieu ventilé.

Le moteur est fixé à son emplacement définitif après passage du cable sur la poulie extérieure et perçage de la façade du poulailler.

A l'extérieur nous avons réalisé une porte coulissante avec un morceau de plexiglas (épaisseur 0,5mm) teinté en blanc donc relativement opaque. 

Sur chaque côté, nous avons installé deux glissières en aluminium (le modèle le plus fin trouvé dans notre magasin de bricolage).

La fixation du cable (cable de frein de vélo) est réalisée avec des pièces de récupération également. 

Petit point de détail : le cable est fixé sur la roue crantée du moteur grâce à un perçage de 4mm dans la roue crantée. Nous n'avons pas trouvé ça très élégant mais ça fonctionne bien : le cable est bien maintenu, sans glissement.

La poulie extérieure est fixée par un simple crochet ce qui lui permet de bouger sur son axe.

Cette solution n'est pas idéale, nous devrons certainement y revenir car la poulie bouge un peu trop.

En tout cas, la tension du cable est correcte en descente et en montée. 

Nous avions un petit doute sur la descente de la porte au vu de sa légèreté, mais ça fonctionne finalement bien.

Voici deux courtes vidéos qui montrent la porte en fonctionnement :

Ouverture de la porte

Fermeture de la porte

Il nous reste à voir deux parties : les réglages de la porte ainsi que la programmation du raspberry afin de commander l'ouverture et la fermeture au bon moment !

Ouverture automatique du poulailler - Partie 5

Création d'un support pour le moteur

Dans cet article nous allons créer le support avec notre imprimante 3d.

Il existe néanmoins des supports dans le commerce, comme ceux-ci: https://www.conrad.fr/recherche?search=support%20modelcraft&searchType=regular
Libre à vous d'acheter ce support si vous n'avez pas d'imprimante 3d.

Le modèle que nous avons choisi est issu du site thingiverse  et est totalement gratuit :
https://www.thingiverse.com/thing:185935

L'imprimante que nous utilisons est un Dagoma (DiscoEasy 200), c'est un modèle en kit à monter soi-même et à un prix abordable (environ 300€).
Nous n'avons jamais eu de soucis d'impressions avec ce modèle.
avec le temps, nous lui avons ajouté des accessoires, imprimés par cette même imprimante ou achetés sur le site de Dagoma (extrudeur et écran de contrôle). Ces accessoires sont des "plus" mais ne changent pas le fonctionnement de l'imprimante.

la voici :

Le modèle téléchargé sur le site thingiverse met 1h30 en mode standard, et voici le résultat, plutôt sympa n'est-ce pas ?

Dans le prochain article, nous irons faire un tour dans le poulailler pour mettre en place notre installation.

Ouverture automatique du poulailler - Partie 4

Mise en place du boîtier de commande

Nous avons reçu toutes les pièces pour pouvoir démarrer le montage de notre boîtier de commande.
Pour rappel, nous avons décidé de placer l'ensemble des composants dans un boîtier étanche, nous verrons un peu plus tard si c'est un bon choix ou pas...

La première étape est de découper un morceau d'OSB (9mm d'épaisseur) qui nous servira à fixer les différents composants du boîtier.

Quelque vis font l'affaire, il suffit de faire attention à ne pas endommager les différents composants et à les placer judicieusement afin de ne pas perdre de place...

De bas en haut et de gauche à droite :

1/ l'alimentation 5v pour le Raspberry (composant Elegoo trouvé dans ce kit très complet : https://www.cdiscount.com/informatique/composants-informatiques/raspberry-pi-kit-developer-edition/f-10713-auc0699966097812.html#mpos=0|mp)

A noter que cette carte d'alimentation est fixée sur une 'breadboard' Elegoo également. 

Aucune soudure à réaliser sur cette partie

2/ le régulateur de charge solaire branché relié à un domino au milieu à droite (ce qui permettra de distribuer la charge 12v sur le moteur, l'alimentation 5v ainsi que la batterie)

3/ Le raspberry relié à son alimentation. Nous avons utilisé un cable micro usb d'alimentation 5v trouvé sur une ancienne alimentation de téléphone portable. Côté 12v, un jack récupéré sur une alimentation 12v a aussi été utilisé.

4/ le module L298N relié au raspberry avec des cables de type Elegoo. Quelques soudures ont été nécessaire mais auraient pu être évitées si nous avions eu des cables femelle-femelle (une amélioration à prévoir donc !)

L'ensemble est relié à la batterie par le cable orange, et miracle, tout marche du premier coup ! 

Note : le branchement de la polarité sur le cable d'alimentation du module Elegoo s'est fait un peu au hasard (pas d'indicateur +/- sur notre cable jack) mais heureusement ce module est protégé par une diode contre les erreurs de polarité, donc tout va bien !

Voici le boîtier terminé avec la batterie et le moteur reliés au boîtier

Dans le prochain article, nous verrons comment fixer notre moteur sur son support. Nous avons choisi pour cela un support imprimé en 3d mais il est également possible d'acheter ce type de support en métal pour ceux qui n'auraient pas accès à une imprimante 3d.

Ouverture automatique du poulailler - Partie 3

Le boîtier de commande en détails

Pour protéger notre boîtier de commande, nous avons opté pour un boîtier étanche IP55 utilisé en général pour les montages électriques (je m'aperçois qu'il n'était pas mentionné dans l'inventaire, il coûte 13 euros environ dans un magasin de bricolage).

Les seuls éléments qui seront extérieurs au boîtier seront : le moteur, la batterie ainsi que le panneau solaire.

Avant de rentrer en détail sur les branchements, voici un aperçu du résultat.

Pour les principaux branchements en 12v, nous avons opté pour du cable électrique 2,5mm2 souple. La batterie est reliée grâce à des cosses (quelques euros dans un magasin de bricolage, ou en grande surface)

Le circuit L298N

Rentrons un peu dans le détail de ce circuit ... à quoi sert-il ?

La tension de sortie sur les broches GPIO du Raspberry est de 5v ce qui pose un premier problème pour l'alimentation du moteur 12v. Le deuxième problème est la puissance que le Raspberry est capable de fournir sur ces broches GPIO. Cette intensité est limitée à 16mA par broche et ne peut dépasser 50mA sur toutes les broches (voir https://www.framboise314.fr/scratch-raspberry-pi-composants/gpio/)

Il n'est donc pas possible d'utiliser les broches GPIO pour alimenter un moteur qui réclame une puissance importante (300mA est l'intensité annoncée pour un fonctionnement de notre moteur à pleine charge).

L'autre intérêt du circuit L298N est de pouvoir piloter le sens de rotation du moteur ainsi que sa vitesse. Pour finir, il est capable de gérer deux moteurs en parallèle (ce qui ne servira pas ici) jusqu'à une tension de 35v. On peut donc l'envisager pour des applications beaucoup plus importantes.

Son branchement se fait de manière assez simple, nous avons pour cela suivi l'excellent tutoriel suivant : https://raspberry-lab.fr/Composants/Module-L298N-controleur-moteur-Raspberry-Francais/

Dans l'article suivant, nous vous parlerons du régulateur solaire (A quoi ça sert ?) et de son branchement.

Ouverture automatique du poulailler - Partie 2

Le boîtier de commande

Dans la partie 1, nous avons vu un schéma général de l'installation.
Il s'agissait surtout de la partie extérieure et mécanique (porte, glissières, poulie, cable)

Pour pouvoir activer cette porte, nous avons également besoin :

Un moteur : qui va tourner dans un sens ou dans l'autre pour tirer le cable.

Une source d'énergie pour alimenter le moteur : ce sera une batterie 12v (facile à trouver dans le commerce). Cette batterie sera elle-même alimentée par un panneau solaire.

Un module de commande : pour que le moteur de déclenche au bon moment. Nous avons fait le choix d'un Raspberry.
Note : Un arduino aurait également pu faire l'affaire, et en terme de consommation électrique c'est même beaucoup mieux qu'un raspberry. Le choix a été guidé par nos connaissances sur le Raspberry VS méconnaissance de l'arduino, mais encore là il est possible de faire différemment sans remettre en cause la globalité du système. Si vous préférez utiliser un arduino, 95% de cet article reste valide !

Le choix de l'alimentation 12v s'est fait pour des raisons de coût : il est beaucoup plus facile de trouver des batteries, des moteurs qui fonctionnent en 12v. En terme de puissance, il nous apparaissait que le 5v était un peu léger pour faire tourner ce type de système.

Voici le schéma général du boîtier de commande :

La liste du matériel utilisé est la suivante :

1/ Raspberry Pi3 (un modèle 1 ou 2 peut très bien faire l'affaire). L'avantage pour nous du Pi3 est son module wifi intégré qui va permettre de l'interroger à distance.

Note : sur un Raspberry Pi2, il est possible d'ajouter un module wifi sous forme de Dongle.

2/ Panneau Solaire 12v / 10W (Dimensions : 92cm x 35cm)

3/ Batterie 12V 7Ah (batterie que l'on retrouve dans les jouets pour enfants : tracteur ou voiture motorisée)

4/ 1 régulateur de charge : son rôle est de gérer efficacement la charge de la batterie en régulant le courant émis par le panneau solaire.

5/ 1 module L298N (nous y reviendrons en détail) : c'est un circuit qui va permettre de "piloter" le moteur

6/ Un moteur 12v avec réducteur (il faut absolument réduire la vitesse mécaniquement dans notre cas d'usage, cela permet d'obtenir un couple important)

7/ 1 convertisseur de courant 12v vers 5v : il s'agit de l'alimentation du raspberry.

8/ Une poulie vue dans la partie 1.

Voici les prix TTC du matériel commandé sur une grande enseigne du matériel électronique.

Le prix du Raspberry n'est pas mentionné car je le possédait déjà mais il faut compter 35 euros TTC.

Au final, je n'ai pas utilisé le transfo 12v vers 5v prévu initialement car j'ai retrouvé un module d'alimentation 5v / 3,3v de marque Elegoo que j'ai utilisé. Le principe est le même (et le prix également).

Matériel	Prix
Poulie 6mm	9,99
L298N	5,19
Transfo 12v vers 5v	5,38
Batterie 12V 7Ah	21,49
Moteur 12v avec réducteur (arbre de 6mm)	24,99
Panneau solaire 12v	41,99
Régulateur de charge 12v	10,49

Note : Il existe sur certains sites de vente en ligne très connus des prix plus agressifs (plus attractifs ?) mais j'ai privilégié également un autre aspect : la garantie (ici c'est 2 ans pour le moteur).

Les commentaires client m'ont également orienté vers un site "professionnel", afin d'éviter les galères d'un matériel trop bon marché. Les délais de livraison ont également été un critère.

Dans la prochaine partie, nous verrons la mise en place du boîtier ainsi que les premiers tests !

Ouverture automatique du poulailler - Partie 1

Le but ici est de créer un système d'ouverture de porte de poulailler automatique.

Il existe de nombreux systèmes dans le commerce, mais nous voulons réaliser à partir de composants faciles à trouver une véritable porte de poulailler qui s'ouvre en fonction des heures de lever et de coucher du soleil. En plus de l'aspect automatique de cette porte, nous allons y ajouter une alimentation par panneau solaire rendant l'ensemble totalement autonome en énergie !

Ce que vous devez prévoir :

Un budget de 150 euros environ.

En fonction des composants que vous avez déjà, ce budget peut être revu à la baisse.
ce budget est à comparer au prix des systèmes vendus dans le commerce et ne permettant pas de réaliser une véritable autonomie énergétique.
Une attention toute particulière a été également portée aux pièces de rechange. Dans notre système, tout est démontable et les pièces sont très simples à trouver. Chaque pièce peut être achetée indépendamment des autres, et tout est conçu pour être réparé facilement.

Qu'est-ce que l'on veut obtenir ?

Une porte automatique de poulailler a pour principale fonction de protéger vos poules des prédateurs la nuit.
Il est donc indispensable que la porte se ferme bien le soir (au moment du coucher du soleil) lorsque vos poules sont rentrées se coucher.

Le matin, on attend d'un porte automatique qu'elle s'ouvre bien afin que les poules puissent profiter de l'espace extérieur. En fonction de la place dont vous disposez, cela peut être un enclos, ou un terrain plus large !

Schéma d'ensemble

Pour commencer, un petit schéma d'un poulailler type.
Peut-être que le vôtre est différent. En tout cas, nous allons réaliser une porte qui va s'adapter à cette configuration assez répandue. Si votre poulailler ne permet pas de poser une porte coulissante verticale, peut-être pourrez vous quand même vous inspirer de cet article pour concevoir votre propre système !

Nous allons réaliser une porte coulissante vers le haut, ce qui est la solution retenue dans de nombreuses portes du commerce.

On notera bien que la hauteur de l'ouverture ne représente pas plus que la moitié de la hauteur disponible afin de permettre à la future porte de coulisser vers le haut.

Le schéma suivant permet de visualiser la position de la porte avec ses glissières. La partie mécanique et électronique se trouvera abritée des intempéries à l'intérieur.

La porte sera dans un matériau fin : aluminium, inox, plastique. On évitera le bois qui peut gonfler, se rétracter en fonction des conditions météo. Cela pourrait conduire à des blocages, pas cool pour les poules !

L'idée de placer la partie électronique et mécanique (moteur) à l'intérieur du poulailler est de protéger ces éléments des intempéries (et ainsi d'améliorer leur durabilité) mais également de préserver un aspect esthétique à notre poulailler. Vous pouvez également placer cette partie à l'extérieur dans un boitier adapté (étanchéité IP55). Dans la suite, nous placerons notre montage dans un boîtier de ce type.
La poulie permettra de transmettre le mouvement du moteur vers l'extérieur, elle est donc facultative si vous décider de placer le boîtier à l'extérieur.

Dans la partie 2, nous verrons le schéma du boîtier électronique...