PCIS 2021/2022 P33

Première partie : Définition du projet

Partie à compléter avant le 15 septembre

Généralités

Titre du projet

Filter pump

Nom de l'équipe

Equipe 33

Membres de l'équipe

• NASKAS, Julien, GBA
• ROUSSEL, Nicolas, MAT
• LEMADRE, Safwan, MECA
• MASSON, Kevin, IS
• MOREL, Lea, SE
• ROMY, Christopher, MAT

Description-résumé (20 lignes max)

De nos jours, près de la moitié de la population n'a pas accès à une eau potable impliquant la mort de plus de 2,6 millions de personnes par an. Consciente de ce phénomène mondial, l'entreprise a décidé de mettre au point une pompe filtrante permettant de filtrer les divers particules et bactéries contenues dans une eau récupérée en extérieur. La pompe sera équipée également d'un système de détection qui sera constitué d'électrodes spécifiques permettant ainsi d'avertir l'utilisateur si l'eau récoltée est potable ou non.

Cet appareil doit être le plus ergonomique possible afin qu'il soit facilement transportable et puisse être utilisé par le plus grand nombre. De plus, nous nous engageons à ce que les matériaux utilisés lors de la conception soient écoresponsables.

Le principe de la pompe est d'évaluer l'eau sur un critère et d'allumer suivant les résultats une LED alertant l'utilisateur sur la potabilité. Le critère choisi se porte sur le degré de salinité de l'eau évalué avec deux électrodes établissant la différence de potentiel

Organisation de l'équipe & Rédaction du concept

Répartition des rôles et charte de travail

La composition de l’équipe leur fonction

• Chef de projet : MOREL Léa

• Équipe technique : MASSON Kévin; ROMY Christopher

• Équipe Business Plan : ROUSSEL Nicolas

• Équipe communication : NASKAS Julien; LEMADRE Safwan

Les valeurs de l’équipe : Respect d'autrui, Organisation, Cohésion, Efficacité

Les modes de fonctionnement/ organisation : Répartition équitable des différentes tâches/ exploitation des connaissances et des compétences de chaque membre de l'équipe

Les droits et devoirs de chaque participant :

• j’ai le droit d'avoir et de donner mon propre avis personnel
• j'ai le droit d'être en désaccord avec l'avis des autres
• pendant ce projet, je m’engage à m'assurer de la bonne cohésion de l'équipe afin de mener à bon terme notre étude

L'autoévaluation : Je saurai que nous avons bien travaillé ensemble si l'ensemble de l'équipe est pleinement satisfaite du rendu final du projet

Déposer votre charte au format PDF ici.

Description détaillée

• Clients et bénéficiaires : Personnes effectuant des activités d'excursion en pleine nature (randonnée, montagne...)et peut éventuellement être déployé pour les pays en développement qui n'ont pas accès à l'eau potable

• Modèle économique : Vendu surtout dans des entreprises de distribution d'articles de sport ( Décathlon, Intersport...) et potentiellement peut être vendu à une échelle mondiale.

• Moyens humains et matériels à réunir pour démarrer : Pour la conception de notre projet, il nous faudra de l'aluminium ou de l'acier inoxydable pour la surface de notre pompe, puis des filtres en céramiques qui composeront l'intérieur de celui-ci. Pour effectuer les divers tests, plusieurs appareils de mesures seront nécessaires (ex: pH mètre, galvanomètre, conductimètre, électrodes...). Au niveau électronique, une carte Arduino et des LEDS pourraient être nécessaires.

Positionnement par rapport à un concurrent

• Analyse du premier concurrent : Katadyn

Katadyn est une entreprise à renommé mondiale qui est spécialisée dans la vente de produits pour le traitement de l'eau potable. Katadyn est un sérieux concurrent pour nous, car en effet, elle fabrique notamment des filtres à eau mobiles qui sont déjà déployés dans divers pays du monde mais surtout dans les pays où les personnes n'ont pas forcément accès à l'eau potable.

• Notre différenciation

Le système d'analyse de l'eau permettra de ne pas utiliser la pompe lorsque l'eau est potable ce qui évitera d'abimer le filtre, permettant ainsi d'augmenter la durée de vie du produit.

Scénario d'usage du produit ou du concept envisagé

• Description de l'utilisateur type

Cette pompe est destinée à un public large il pourra aussi bien être utilisé par des randonneurs que des villages ayant des problèmes d'eau potable dans les pays développés ou en cours de développement.

• Scénario d'utilisation du produit

L'utilisateur met le capteur dans l'eau, 2 choix s'offrent à lui. Si la led est rouge, il faut désormais filtrer l'eau avant ingestion. A l'inverse si la led n'est pas rouge, l'utilisateur peut boire. Dans ce derniers cas l'utilisateur place la pompe dans l'eau puis commence à l'utiliser pour obtenir de l'eau qu'il récoltera ensuite dans une gourde ou un autre récipient.

Analyse du projet

Réponse à la question difficile

• Question : Comment savoir que les divers filtres contenue dans la pompe ne sont plus utilisables et doivent donc être changé  ?

• Réponse : Nous allons utilisé un débitmètre et effectuer un programme informatique qui va permettre à l'utilisateur de mesurer le débit d'eau parcouru a travers les différents filtres. Une fois le débit d'eau maximum atteint, une indication sera signalé à l'utilisateur qui lui préviendra que les filtres ne seront plus utilisables et qu'il faudra donc les changer.

Choix du POC

Nous allons réaliser une maquette électronique qui illustrera la forme de notre pompe filtrante et qui montrera les divers filtres présents à l'intérieur. Pour prouver le bon fonctionnement de notre projet, nous effectuerons plusieurs tests de salinité et de PH sur l'eau à l'aide d'un conductimètre et d'un pH mètre. Nous avons également mis en place un capteur de pH grâce à Arduino, permettant de savoir si l'eau testée est potable ou non par le biais de deux leds rouge et verte.La led rouge indique que l'eau est non potable et la led verte indique que l'eau est potable.

Préparation du POC

Matériels nécessaires :

- 1 LED rouge : https://fr.farnell.com/broadcom-limited/hlmp-3762/led-5mm-rouge-he/dp/1003376

- 1 LED verte : https://fr.farnell.com/kingbright/l-934lgd/led-3mm-faible-courant-vert/dp/1142509

- 1 pH mètre : https://fr.farnell.com/dfrobot/sen0249/kit-capteur-de-ph-analogique-arduino/dp/3517936?st=ph%20metre

- 1 carte arduino

- 1 conductimètre : https://fr.farnell.com/dfrobot/dfr0300/compteur-conductivite-electr-analog/dp/2946108?ost=conductimetre

- Filtres/cartouches en céramiques

Remplir au plus tard pour le 14 septembre pour que l'école fasse les achats.

les matériaux et pièces dont vous souhaitez disposer le 27 septembre :

• pour les composants électroniques : les références sur les sites https://fr.farnell.com/ ou https://fr.rs-online.com/web/

pour les matériaux : les références sur les sites https://www.leroymerlin.fr/ ou https://www.michaud-chailly.fr/

pour tout autre besoin, soyez très précis.

Seconde partie : Réalisations

Dossier technique de la preuve de concept

Compte-rendu de la réalisation du POC

Pour illustrer notre projet, notre POC sera composé de plusieurs parties: d'une modélisation 3D du rendu final de notre pompe filtrante et une maquette électronique programmable.

- Maquette électronique et programmation : Pour cette partie du POC, nous avions pour objectif d'illustrer le prototype de la carte électronique qu'il y aurait dans notre pompe. Pour cela, nous avons utilisé une plaquette d'essais qui était relié à une carte Arduino Uno. Sur la plaquette d'essai, il y a également 2 LEDS (1 rouge et 1 verte) qui permettrait à l'utilisateur de voir si l'eau est potable ou non. Par manque de temps et de moyens, nous nous sommes surtout concentrés sur l'acidité (PH) et la salinité (Conductimétrie) afin de démontrer si l'eau est potentiellement potable ou non. La photo ci-dessous est le premier prototype de notre carte électronique. Pour simuler la variation de PH, nous avions utilisé un potentiomètre. Et pour simuler la variation de la conductimétrie, nous avions utiliser 2 fils de cuivre qu'on avait mis dans notre récipient.

Pour réaliser les mesures et les tests de PH et de conductimétrie, nous avons fait une programmation sur Arduino :

#define SensorPin A0           //pH meter Analog output to Arduino Analog Input 0
#define Offset 0.00            //deviation compensate
#define LED       8            //remplir après
#define samplingInterval 1000
#define printInterval 300   //temps entre chaque clignotement de led
#define ArrayLenth  50    //times of collection

int pHArray[ArrayLenth];   //Mémorise la valeur moyenne du retour du capteur
int pHArrayIndex=0;
int A1Value=0;

void setup() {
  pinMode(LED,OUTPUT);
  pinMode(7, OUTPUT); //led verte
  pinMode(2, OUTPUT); //led rouge
  Serial.begin(9600);  //vitesse de communication 
  Serial.println("pH meter experiment!");    //Test the serial monitor
}

void loop() {
  static unsigned long samplingTime = millis(); //période d'échantillonage
  static unsigned long printTime = millis();  //temps de prélevelement
  static float pHValue,voltage,Conduvolt;
  if(millis()-samplingTime > samplingInterval)
  {
    A1Value=analogRead(A1);
    pHArray[pHArrayIndex++]=analogRead(SensorPin);
    if(pHArrayIndex==ArrayLenth)pHArrayIndex=0;
    samplingTime=millis(); 
  }
  if(millis() - printTime > printInterval)
  {
    voltage = avergearray(pHArray, ArrayLenth)*5.0/1024;
    pHValue = 3.5*voltage+Offset;
    Conduvolt = A1Value*(5.0/1024.0);

    Serial.print("Voltage du conductimetre:");
    Serial.println(Conduvolt);
    Serial.print("    Voltage:    ");
    Serial.println(voltage);
    Serial.print("    pH value: ");
    Serial.println(pHValue);
    digitalWrite(LED,digitalRead(LED)^1);  
    printTime=millis();
    if(pHValue>=7.5 && pHValue<=10.5 && Conduvolt<1.0 && Conduvolt>0.5)
    {
    {
    digitalWrite(2,LOW);
    digitalWrite(7,HIGH);
    }
    } else
    {
    digitalWrite(7,LOW);
    digitalWrite(2,HIGH);
    }
    }
    else
    {
    digitalWrite(7,LOW);
    digitalWrite(2,HIGH);
    }     
}

double avergearray(int* arr, int number){
  int i;
  int max,min;
  double avg;
  long amount=0;
  if(number<=0){
    Serial.println("Error number for the array to avraging!/n");
    return 0;
  }
  if(number<5){   //less than 5, calculated directly statistics
    for(i=0;i<number;i++){
      amount+=arr[i];
    }
    avg = amount/number;
    return avg;
  }else{
    if(arr[0]<arr[1]){
      min = arr[0];max=arr[1];
    }
    else{
      min=arr[1];max=arr[0];
    }
    for(i=2;i<number;i++){
      if(arr[i]<min){
        amount+=min;        //arr<min
        min=arr[i];
      }else {
        if(arr[i]>max){
          amount+=max;    //arr>max
          max=arr[i];
        }else{
          amount+=arr[i]; //min<=arr<=max
        }
      }//if
    }//for
    avg = (double)amount/(number-2);
  }//if
  return avg;
}

- Modélisation 3D : Pour modéliser le design de notre future pompe, nous avons utilisé le logiciel blender. Cette modélisation est en 3D, et permet de montrer les différents composants qui constitueront notre pompe.

Résultats et Bilan

Pour vérifier le bon fonctionnement de notre maquette électronique, nous avons effectué quelques tests de conductimétrie sur plusieurs eaux différentes. On a regroupé nos différentes mesures dans un tableau Excel. Nous pouvons observé sur ces résultats, que les eaux distillé et celle du robinet ont une tension plus élevé que celle d'une eau de bouteille. De ce fait, il y a plus d'ions sodium qui circulent et conduisent le courant dans les eaux du robinet et distillé. Donc l'eau du robinet et l'eau distillé auraient un taux de salinité plus grand que l'eau d'une bouteille.

Business Model Canvas

Le marché

L'eau potable représente une ressource vitale pour les randonneurs en montagne qui marchent toute la journée et qui ont besoin de s'hydrater mais également pour ceux qui n'ont plus accès à l'eau courante suite à un incident. Notre produit vise cette clientèle.

La stratégie commerciale et la communication

Aujourd'hui il existe de nombreuses pompes filtrantes de diverses entreprises tels que Katadyn, Sawyer mini, lifestraw. Néanmoins le prix de leur pompe est assez conséquent pour la plupart des consommateurs souhaitant juste l'utiliser quelques fois dans l'année. Notre produit se démarque par sa double fonctionnalité qui en plus de filtrer l'eau permet également au préalable de l'analyser et de déterminer si l'eau est potable permettant ainsi de se passer de la pompe si cette dernière est potable. Ainsi notre produit possède une plus longue durée de vie que ses concurents.

Les moyens (équipe, matériel, prestataires et fournisseurs)

Notre équipe se compose d'un chef de projet, d'une équipe de techniciens une équipe business et une équipe de communication. L'équipe de techniciens à pour but de concevoir la pompe et le détecteur de potabilité de l'eau, l'équipe business s'occupe de la partie économique du projet, l'équipe communication à pour objectif de faire connaître le produit par différents moyens et la chef de projet supervise l'ensemble des équipes. Pour le matériel, la réalisation de notre produit néccessite un bâtiment avec une chaine de production, l'assemblage se fera par des machines permettant de réduire le coût du produit. Puis vous résumez l'ensemble : Notre Business Model Canvas

Supports de communication

Notre présentation

Compte rendu de votre rencontre avec le référent-école

Notre Compte-rendu

Dossier compétence

Notre retour d'expérience