Conception et realisation d’un incubateur d’œufs intelligent a forte conservation de chaleur

V.4 Amelioraton de la conduction thermique

Pour réchauffer plus rapidement l'incubateur, nous avons tapissé l'intérieur avec une tôle en acier inoxydable afin d'accroitre la conduction thermique. Nous avons emménagé une antichambre où sera chauffé l'air brasé par le ventilateur et après l'air chaud sera refoulé dans la chambre de dessous comme l'illustre la figure V-3.

Figure V-3: Amélioration de la conduction thermique à l'intérieur du modèle expérimental de
l'incubateur d'oeufs

V.5 Fixation du boitier de commande

Après avoir fini le câblage, nous avons reconduit tous les conducteurs dans une petite armoire de commande où devra s'effectuer toutes les connexions. Nous avons également refermé l'antichambre pour éviter toute éventuelle fuite de chaleur. La figure V-4 illustre ce qui vient d'être dit.

" 78 "

Figure V-4: Fixation du boitier de commande

V.6 Réalisation du circuit de commande du modèle expérimental de l'incubateur

d'oeufs

Après avoir apprêté le boitier de commande, nous avons réalisé le circuit de commande du système de chauffage, de ventilation, de retournement d'oeufs. Nous avons également téléversé le programme dans la carte arduino, ensuite nous sommes passé la connexion de ce circuit comme l'illustre la figure V-5 et la figure V-6.

Figure V-5: Circuit de commande

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Figure V-6: Connexion du circuit de commande

V.7 Teste final du modèle expérimental de l'incubateur d'oeufs

Après avoir fini la connexion du circuit de commande, nous avons installé la sonde de température, le capteur d'humidité ainsi que d'autres composantes nécessaire au bon fonctionnement de l'incubateur. Nous avons vérifié que toutes les composantes était bien connectées, nous avons allumé l'incubateur et avons observé les anomalies, après plusieurs essais et corrections, nous avons fini par aboutir au bon résultat comme on peut l'observer à la figure V-7.

Figure V-7: Teste de fonctionnement du modèle expérimental de l'incubateur d'oeufs

" 80 "

V.8 Coût estimatif pour la réalisation pratique de l'incubateur d'oeufs ayant une capacité d'accueil de 600 oeufs

Ici nous établissons les prix des différents matériaux nécessaires pour la réalisation pratique d'un prototype d'incubateur d'oeuf intelligent à forte conservation de chaleur ayant une capacité d'accueil de 600 oeufs. Le tableau V-1 donne les matériels utilisés pour la partie électrique et électronique de l'incubateur d'oeufs.

Tableau V-1: Coût estimatif des matériels électriques et électroniques pour la réalisation de
l'incubateur d'oeufs ayant une capacité d'accueil de 600 OEufs

Matériels électriques et électroniques
Qté	Désignation	Prix unitaire USD	Prix total USD
1	COMPOSANTS ELECTRONIQUES	40	40
1	MICROCONTROLEURS	30	30
2	CAPTEURS	20	40
12	LAMPE CHAUFFANTES	2	24
1	ECRAN LCD	5	5
2	RELAIS	5	10
2	VENTILATEUR	10	20
2	CABLES	10	20
2	BOITE VIS ET ECROUS	7	14
1	HYGROMETRE	5	5
2	INTERRUPTEURS	1	2
1	MOTEUR	20	20
total			230 USD
Main d'oeuvre : 69 USD

" 81 "

Le tableau V-2 donne le coût estimatif pour la réalisation de la partie mécanique de l'incubateur d'oeufs.

Tableau V-2: Coût estimatif des matériels de soudure pour la réalisation de la partie mécanique de
l'incubateur d'oeufs ayant une capacité d'accueil de 600 OEufs

Matériels de soudure (Partie mécanique)
Qté	Désignation	Prix unitaire en USD	Prix total en USD
2	TOLE PLIEE 8mm	30	60
4	FER PLAT (BRAS)	10	40
2	AXE FER ROND Ø 16 LISS	15	30
10	ROULEMENT	5	50
40	VIS DE FIXATION	1	40
2	L 25 (SUPPORT PLATEAU) 1/2 BARRE	5	10
8	L 40	12	96
2	FER T 25	15	30
4	POMELLES	1, 5	6
1	DISQUE + MECHES	5	5
2	ELECTRODES Ø 3,25	10	20
2	ANTI- ROUILLE + THINNER	10	20
total			407 USD
Main d'oeuvre : 122,1 USD

Le tableau V-3 donne le coût estimatif pour la réalisation de la partie mécanique et thermique de l'incubateur d'oeufs.

Tableau V-3: Coût estimatif des matériels de menuiserie pour la réalisation de la partie mécanique et thermique de l'incubateur d'oeufs ayant une capacité d'accueil de 600 OEufs

Matériels de menuiserie (Partie mécanique + thermique)
Qté	Désignation	Prix unitaire USD	Prix total USD
4	FEUILLE MULTITRIPLEX	30	120

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2	BOIS 4/11	10	20
2	VERNIS	5	10
2	VIS ET CLOUS	5	10
1	PERCAGES ET RABOTAGE	10	10
7	CRODATHERM	15, 46	108, 22
6	TOLE D'ALUMINIUM	12	72
20	PLATEAUX D'OEUFS	1	20
Total			370, 22 USD
Main d'oeuvre : 111, 066 USD

Eu égard à ce qui précède, il nous faudra une somme de 1007, 22 USD comme frais des matériaux, 302, 166 USD pour la main d'oeuvre et une marge de 5 USD/kg comme frais de manutention. Ce qui fait un grand total de 1509, 386 USD.

V.9 Rendement globale de l'incubateur d'oeufs

Dans cette partie, nous nous proposons de déterminer le rendement de l'incubateur d'oeufs. Déterminer ce rendement revient à déterminer le rendement du circuit de chauffage, de ventilation, d'humidification et de retournement d'oeufs de l'incubateur.

V.9.1 Rendement du circuit de chauffage de l'incubateur

Nous avons utilisé des lampes à incandescences pour chauffer l'enceinte de l'incubateur, ces lampes transforment l'énergie électrique en énergie calorifique. Environ 90 % de la lumière est transformée en chaleur (Lumhouse, 2020). On peut dire sans beaucoup des littératures que le rendement du circuit de chauffage est de 90%.

V.9.2 Rendement du circuit de ventilation

Le rendement d'un ventilateur provient des pertes par frottement au niveau des paliers, des pertes internes dues aux tourbillons créés dans le ventilateur et des pertes dues à l'espace compris entre la roue en mouvement et l'enveloppe. Nous aurons à utiliser le modèle Centrifuge à aubes vers l'arrière dont le rendement est souvent compris entre 80 et 87 % (Energie, 2021). Nous retenons 80% comme rendement dans le cas défavorable.

" 83 "

V.9.3 Rendement du circuit d'humidification

Au point I.4.2 nous avons parlé de l'humidité comme l'un des quatre paramètres d'incubations, nous avons retenu un taux d'humidité qui varie entre 50 et 75 %. Nous retenons un rendement de 50% pour ce circuit.

V.9.4 Rendement du moteur de retournement

Pour le retournement d'oeufs, nous aurons à utiliser le moteur pas à pas qui a généralement un rendement de 80% (Mento, 2016).

Le rendement globale de l'incubateur d'oeufs sera donné par :

^1lglob =

1l chauf + 1l vent + 1l humid + 1l retour 4

x 100 =

0,75 x 100 = 75%

Où :

1lglob : Rendement globale de l'incubateur d'oeufs ;

1l chauf : Rendement du circuit de chauffage ;

1l vent : Rendement du circuit de ventilation ;

1lhumid : Rendement du circuit d'humidification et

¹lretour : Rendement du circuit de retournement d'oeufs.

V.10 Conclusion

Tout au long de ce chapitre, nous avons expliqué comment nous sommes parvenus à réaliser le modèle expérimental de l'incubateur d'oeufs ayant une capacité d'accueil de 20 oeufs. Il sied de dire qu'il nous a fallu effectuer plusieurs essais et apporté plusieurs correctifs dans le code source du microcontrôleur avant afin d'aboutir aux résultats attendus. Nous avons également élaboré un devis estimatif pour la réalisation d'un prototype d'incubateur intelligent avec une forte inertie thermique pouvant recevoir 600 oeufs de poule. Nous avons fini ce chapitre en calculant le rendement global de l'incubateur d'oeufs qui est de 75%.

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CONCLUSION GENERALE

Le but de notre travail était celui de concevoir et réaliser un incubateur d'oeuf intelligent ayant une forte conservation de chaleur. Pour y arriver, nous avons commencé par faire un état d'arts sur les incubateurs d'oeufs existants, cela nous a permis de ressortir les différents paramètres d'incubations à l'instar de la température, de l'humidité, de la ventilation et le retournement d'oeufs qui conditionnent la réussite de tout incubateur d'oeufs. Juste après, nous avons utilisé le logiciel SolidWorks pour effectuer le dimensionnement de la structure mécanique de l'incubateur d'oeufs. Ce dimensionnement s'est résumé à faire l'étude statique de l'ossature des porte-plateaux, cette étude nous a permis d'assurer à la structure une stabilité dimensionnelle et surtout une grande robustesse pour faire face aux différentes contraintes dues aux poids des oeufs et du moteur de retournement. Pour le dimensionnement électrique-électronique, nous avons conçu et réalisé au moyen du logiciel Proteus 8 Professional un circuit électronique qui a rendu l'incubateur capable de contrôler automatiquement tous les paramètres d'incubations et d'interagir avec l'utilisateur par le biais d'un écran LCD. Le grief essentiel de notre projet était celui d'augmenter l'inertie thermique de l'incubateur tout en garantissant un aspect ergonomique acceptable, d'ailleurs qui est un apport majeur par rapport aux incubateurs existants. Pour résoudre ce problème, nous avons trouvé une solution en utilisant dans la conception des parois de l'incubateur des matériaux à changement de phase (MCP) réputés pour leur bonne capacité thermique. Ainsi en fonction de la quantité de MCP utilisée, nous avons obtenu une autonomie thermique allant jusqu'à 6329,17 Wh. Nous avons modélisé le circuit thermique et déterminé au moyen d'un script Matlab qu'il faudra 1200W comme puissance de chauffage pour atteindre la température de 38 degrés Celsius au bout de 21 secondes à l'intérieur de l'incubateur d'oeufs. L'ajout des matériaux calorifère (MCP) nous a permis de garantir une autonomie thermique assez satisfaisante en cas de coupure électrique sur des longues heures. En définitive, bien d'aspects restent à explorer sur ce projet, surtout ceux qui concernent la thermique, comme déterminer succinctement le temps de décharge thermique et l'optimiser. En outre, ce projet nous a permis d'identifier un besoin concret de notre société et de contribuer à sa résolution.

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