Mini serre automatisée intelligente sur Arduino Uno

La mini serre automatisée intelligente est un kit pédagogique bâti autour d'une carte Arduino Uno officielle et de périphériques au standard Grove, livré avec une structure en acrylique de 28 x 28 x 28 cm et une documentation en français qui déroule huit applications progressives. Elle mesure la température, l'humidité ambiante, l'humidité de la terre et la luminosité, puis agit seule : éclairage à leds, ouverture du couvercle, arrosage.
   

 

Le kit vise les classes. Rien à souder, un simple tournevis cruciforme suffit à l'assemblage, et la progression pédagogique amène les élèves à piloter chaque périphérique isolément avant de tout réunir dans un programme final. Les élèves travaillent en blocs graphiques sous Codecraft, avec accès au code C Arduino (disponible d'un simple clic). De quoi accompagner aussi bien une classe de collège qu'un groupe de lycée en spécialité.
 

Un kit conçu d'abord pour la salle de classe

Ce kit s'adresse aux enseignants de technologie, de SNT, de sciences de l'ingénieur et aux professeurs de collège qui cherchent un support concret pour aborder les capteurs, les actionneurs et la logique de régulation. Le thème de la serre parle immédiatement aux élèves : on voit la plante (à ajouter), on voit le couvercle s'ouvrir, on entend la pompe démarrer. 

L'architecture du kit : une carte Arduino Uno, un shield Grove, quatre grandeurs mesurées et trois actionneurs

La documentation ne se limite pas au code. Elle ouvre sur le rôle réel d'une serre (contrôle de l'environnement, isolation thermique, gestion de l'humidité, protection contre les maladies, culture d'espèces qui ne survivraient pas au climat local) et fait un détour par la photosynthèse, en expliquant comment la chlorophylle capte la lumière pour combiner eau et CO₂ en glucose, avec production d'oxygène. Deux pages entières décrivent les symptômes d'un arrosage trop fréquent (feuilles jaunies, pourriture des racines, moisissures) et ceux d'un arrosage insuffisant (feuilles flétries, sol sec, chute prématurée). L'élève comprend donc pourquoi on régule avant d'apprendre comment on régule.

Un cahier des charges formalisé précède le code, comme dans une vraie démarche projet : mesurer la luminosité et activer le bandeau à leds, mesurer la température et aérer au-delà d'un seuil, faire de même pour l'humidité, mesurer l'humidité de la terre et arroser en respectant une temporisation de diffusion. Tout est affiché sur l'écran LCD. Cette formalisation en amont est ce qui distingue le kit d'un simple assemblage de modules.

Composition du kit et assemblage

Le kit est livré complet, à l'exception de la plante, du tournevis cruciforme et d'un ordinateur avec connexion Internet. Il réunit une carte Arduino Uno officielle fabriquée en Italie, une platine shield à connecteurs Grove, un afficheur LCD 2 x 16 caractères à rétro-éclairage RGB, un capteur d'humidité de terre, un capteur d'humidité et de température ambiante, un capteur de lumière, un mini ruban à leds RVB, un mini servomoteur, un module relais, une pompe à eau immergée avec tuyau et réservoir, un support de piles avec trois piles AA de 1,5 V, un cordon USB et les fils de raccordement.

La structure se compose d'un socle et d'un cadre de finition en acrylique noir de 3 mm, de parois, supports et couvercle en acrylique transparent de 2 mm, de visserie et d'une série de petits élastiques qui bloquent les ergots. Les plaques arrivent protégées sur leurs deux faces par un film adhésif à retirer : l'opération demande de la patience et un peu de délicatesse. Certaines parois de forme voisine portent une lettre gravée pour éviter les confusions au montage.

Un conseil que donne la documentation elle-même et qui fait gagner du temps : réalisez d'abord tous les essais avec les modules posés sur la table, et n'assemblez la serre qu'une fois le code au point. Les phases de test imposent de nombreux branchements et débranchements, bien plus commodes hors structure. 

Programmation : blocs graphiques Codecraft et passage au C Arduino

La programmation s'appuie sur Codecraft, un environnement de blocs graphiques accessible en ligne. Son intérêt face aux autres langages par blocs tient à un point précis : les modules Grove y sont reconnus nativement, sans extension à charger. Cohérent, puisque Codecraft a été développé par les concepteurs mêmes des modules Grove. L'interface passe en français depuis l'icône de sélection de langue, et il faut choisir le profil de carte Arduino.
  

 
 
 

Le point qui intéressera les enseignants de lycée : un bouton de Codecraft affiche l'équivalent du programme en langage C pour Arduino. Vous pouvez donc faire travailler une classe en blocs et une autre en C, ou utiliser la conversion comme passerelle en cours d'année. Chaque programme d'exemple est fourni sous forme de fichier nommé, ce qui évite de tout ressaisir.

Les sept programmes de test, un périphérique à la fois

La progression isole chaque périphérique dans un programme court et commenté. L'élève valide un composant, comprend son principe physique, puis passe au suivant. Chaque chapitre associe un rappel théorique, un schéma de câblage, le code en blocs et une manipulation de vérification.

1. Pilotage de l'afficheur LCD (Test_LCD)

Premier contact avec le matériel. L'afficheur offre 2 lignes de 16 caractères et un rétro-éclairage RVB dont la couleur se compose à partir des trois canaux rouge, vert et bleu ; il dialogue en liaison I2C. Le programme affiche un message d'accueil sur les deux lignes, puis fait alterner indéfiniment le fond de l'écran entre vert et rouge, avec des pauses de deux secondes. L'élève découvre la notion d'initialisation puis de boucle principale. 

2. Test du capteur de luminosité (Test_Phototransistor)

Ce chapitre sert de rappel sur les composants photosensibles. le module Grove utilise un phototransistor associé à un amplificateur opérationnel. Il fournit une tension qui croît avec la lumière reçue, en indiquant une tendance et non un flux lumineux exact en lumens, nuance que la documentation prend soin de poser. Le programme affiche la valeur analogique en continu. La manipulation est immédiate : on oriente le capteur vers une lampe, puis on le couvre de la main.

3. Test du capteur d'humidité de la terre (Test_Humidite)

Le capteur repose sur deux électrodes et quelques composants ; planté dans le pot de la plante (non livré), il délivre une tension analogique variant avec l'humidité du substrat. Là encore, la valeur traduit une tendance et non un pourcentage d'humidité. Le test se fait sans terre : on mouille légèrement un doigt et on touche les deux électrodes, la valeur affichée monte aussitôt. Simple à réaliser en classe, et parlant.

4. Test du capteur de température et d'humidité ambiante (Test_DHT11)

Le module embarque un capteur numérique DHT11. Les grandeurs qu'il mesure sont la température, de 0 à 50 °C avec une précision de ±2 °C, et l'humidité relative, de 20 à 90 % avec une précision de ±5 %. Le programme affiche les deux valeurs côte à côte, en les positionnant précisément en colonne derrière leurs libellés. Pour la manipulation, on enferme le capteur dans la main ou on souffle dessus : les deux valeurs montent, puis retrouvent leur niveau initial quelques secondes plus tard. L'occasion d'aborder l'inertie d'un capteur.

5. Test du ruban à leds horticole (Test_RUBAN)

Le chapitre le plus riche sur le plan scientifique. Il détaille le rôle des longueurs d'onde en horticulture : le rouge (620-750 nm) gouverne la floraison et la fructification, le bleu (400-520 nm) favorise la croissance végétative et le développement du feuillage, le blanc reproduit un spectre complet proche du soleil. Le ruban aligne 14 leds équipées chacune d'un contrôleur WS2812B, piloté en série sur un seul fil de données, chaque led disposant de ses trois canaux RVB.

Le programme allume les leds en alternant bleu et rouge grâce à une boucle qui incrémente de 2 en 2 : la led d'indice pair en bleu, la suivante en rouge, puis éteint tout, avec trois secondes entre chaque phase. C'est un très bon support pour travailler la boucle et l'indexation. La documentation insiste sur l'honnêteté du dispositif : on parle de simulation d'éclairage horticole, car les longueurs d'onde et la puissance du ruban ne valent pas celles d'une vraie lampe horticole. Elle rappelle aussi qu'un véritable éclairage horticole impose le port de lunettes de protection, ce que le ruban évite. Un compromis assumé au profit de la sécurité des élèves.

6. Test du servomoteur (Test_SERVOMOTEUR)

Le chapitre explique le principe de l'asservissement : le circuit de commande reçoit une consigne par impulsions de largeur variable (PWM), compare la position demandée à la position réelle mesurée en interne, et corrige jusqu'à concordance. La course utile est de l'ordre de 180°, et le palonnier fixé sur l'axe viendra soulever le couvercle de la serre. Le programme de test fait alterner deux positions, 0° et 180°.

7. Test de la pompe et du relais (Test_Pompe)

Ce dernier test introduit le relais par la nécessité : la pompe consomme davantage que ce qu'une sortie de la carte peut fournir, il faut donc un intermédiaire. La documentation décrit la bobine, le noyau magnétique et la pièce mobile qui vient fermer un contact libre de potentiel, à insérer en série entre le support de piles et la pompe. La pompe immergée fonctionne en 4,5 Vcc, consomme environ 150 mA pour une puissance de 0,675 W et un débit maximal de 100 l/h, dans un format de 42,6 x 23,9 x 22,8 mm. Son principe est expliqué par l'aspiration de la turbine et la dépression de Bernoulli.

Le programme active la pompe une seconde, l'arrête cinq secondes, et recommence. 

La huitième application : la serre en fonctionnement autonome

Le programme final réunit les sept briques précédentes en une régulation complète. En fonctionnement normal, l'écran fait défiler les mesures : température et humidité dans la serre, puis luminosité et humidité de la terre, par séquences de trois secondes, sur fond vert.

La logique repose sur des valeurs de consigne, toutes modifiables selon la plante cultivée et l'exposition de la serre. Au-delà d'un seuil de luminosité, le code considère que le jour s'est levé et allume le ruban en alternance bleu et rouge ; en dessous, il éteint tout. Si la température dépasse 24 °C, l'écran passe au rouge, affiche l'anomalie, et le servomoteur ouvre le couvercle. Même traitement si l'humidité ambiante dépasse 40 %. Lorsque la terre devient trop sèche, l'écran vire au violet et la pompe arrose deux secondes, suivies d'une pause de cinq secondes pour laisser l'eau se diffuser avant une nouvelle mesure.

Deux finesses de programmation méritent d'être exploitées en cours. D'abord, l'ouverture du couvercle ne se fait pas d'un coup : le code aurait pu envoyer directement le servomoteur à 90°, mais cela produirait un choc mécanique et du bruit. Il fait donc varier progressivement la variable d'angle de 180° vers 90°, pour un mouvement lent et fluide. Ensuite, cette même variable sert d'indicateur d'état (180° couvercle fermé, 90° couvercle ouvert), et un test conditionnel vérifie l'état avant d'agir. Sans ce test, le servomoteur se réactiverait à chaque tour de boucle tant que la température resterait haute. Voilà une notion de machine à états introduite très concrètement.

Dernier point de conception à discuter avec les élèves : les anomalies sont traitées séquentiellement. Si la serre est à la fois trop chaude et la terre trop sèche, le code ouvre d'abord le couvercle et attend le retour à la normale ; l'arrosage n'intervient qu'ensuite, et le couvercle ne se referme qu'une fois la plante arrosée. Un comportement qui ouvre naturellement la discussion sur les limites d'un traitement séquentiel face à des événements simultanés.

La logique de décision du programme final : quatre mesures, quatre seuils, trois actions

Prolongements pédagogiques et évaluation

La documentation ne s'arrête pas au programme qui fonctionne. Elle se termine par une liste d'idées d'amélioration à développer et par un jeu de questions à poser aux élèves, accompagné d'une section réservée au professeur. De quoi bâtir une évaluation ou orienter un mini-projet de fin de séquence sans repartir d'une page blanche.
 

  
Les pistes d'exploitation ne manquent pas : ajuster les seuils pour une plante donnée et justifier le choix, mesurer l'écart entre la valeur brute du capteur d'humidité et un pourcentage réel, discuter du traitement séquentiel des anomalies, ou comparer le rendu du ruban à leds avec les spectres d'une lampe horticole. Une section dédiée aux problèmes de fonctionnement aide par ailleurs à débloquer une séance qui coince, ce qui n'est pas un luxe avec une classe entière.

Le kit se prolonge naturellement vers d'autres modules au standard Grove pour enrichir la régulation. Les enseignants qui souhaitent poursuivre sur d'autres supports trouveront les cartes Arduino standards.


  

 
 
A noter que soucieux de l'impact environnemental, lorsque cela est techniquement possible, les emballages plastiques des éléments de ce kit sont systématiquement remplacés par des sachets en papier.

Résumé des caractéristiques

• Type : kit pédagogique de serre automatisée, à assembler
• Carte de commande : Arduino Uno officielle (fabriquée en Italie)
• Interface périphériques : platine shield à connecteurs Grove
• Structure : acrylique transparent 2 mm et acrylique noir 3 mm, 28 x 28 x 28 cm
• Assemblage : sans soudure, tournevis cruciforme requis (non livré)
• Affichage : LCD 2 x 16 caractères, rétro-éclairage RGB, liaison I2C
• Capteurs : humidité de terre, humidité et température ambiante (DHT11), luminosité (phototransistor)
• Plages de mesure du DHT11 : température 0 à 50 °C (±2 °C), humidité relative 20 à 90 % (±5 %)
• Actionneurs : ruban 14 leds RVB à contrôleurs WS2812B, mini servomoteur, module relais, pompe à eau immergée
• Pompe : 4,5 Vcc, environ 150 mA, 0,675 W, débit maximal 100 l/h
• Alimentation : Via votre ordinateur grâce au cordon USB fourni + support + 3 piles AA 1,5 V pour la pompe
• Programmation : blocs graphiques Codecraft (en ligne), conversion en langage C Arduino d'un clic
• Documentation : pédagogique, en français, au format PDF
• Progression : 7 programmes de test unitaires et 1 application finale de synthèse

Questions fréquentes sur la mini serre automatisée

Faut-il savoir programmer pour utiliser ce kit ?

Non. La programmation se fait en blocs graphiques sous Codecraft, sans saisie de code. Chaque programme est fourni et expliqué ligne à ligne dans la documentation. Un enseignant découvrant Arduino peut mener la séquence, et les élèves plus avancés basculent vers le code C d'un simple clic dans l'interface.

Y a-t-il des soudures à réaliser ?

Aucune. Tous les modules se raccordent par cordons Grove enfichables, et la structure en acrylique s'assemble par ergots, élastiques et visserie. Seul un tournevis cruciforme est nécessaire, et il n'est pas fourni. Comptez un ordinateur avec connexion Internet pour accéder à l'environnement Codecraft.

Combien d'applications la documentation couvre-t-elle ?

Sept programmes de test unitaires, un par périphérique : afficheur LCD, capteur de lumière, capteur d'humidité de terre, capteur de température et d'humidité, ruban à leds, servomoteur et pompe. Puis une huitième application de synthèse qui automatise entièrement la serre en réunissant les acquis précédents.

Les seuils de déclenchement sont-ils modifiables ?

Oui, tous. Le seuil de température d'aération, celui d'humidité ambiante, le niveau d'humidité de la terre déclenchant l'arrosage, la durée d'arrosage, la pause de diffusion et le seuil de basculement jour/nuit se modifient dans le programme. C'est d'ailleurs un exercice utile : adapter les consignes à la plante réellement cultivée.

Faut-il fournir la plante et le terreau ?

Oui, la plante, son pot et son terreau ne font pas partie du kit. La documentation évoque la germination de graines et la culture d'herbes aromatiques ou de petites plantes, qui conviennent au volume disponible sous la structure de 28 cm de côté.

La pompe peut-elle fonctionner à vide ?

Non, jamais. La pompe est de type immergé et doit rester complètement dans l'eau pendant son fonctionnement, faute de quoi elle risque la destruction. Le réservoir livré doit être rempli avant tout essai, et l'extrémité du tuyau placée dans le pot ou dans un récipient de récupération.

Le kit existe-t-il à un tarif adapté aux établissements scolaires ?

Oui. Deux tarifs sont proposés : un tarif académique réservé aux écoles et établissements, et un tarif standard pour les particuliers et les sociétés. La sélection s'effectue dans le menu déroulant situé en haut de cette page, au-dessus du bouton d'ajout au panier.
   

C'est parce que nous comprenons les défis financiers auxquels sont confrontées de nombreuses écoles que nous nous efforçons de rendre nos kits pédagogiques accessibles à tous en proposant des prix compétitifs sans compromettre leur qualité. La mini serre serre automatisée intelligente (version Seeeduino Lotus) est ainsi disponible selon 2 tarifs.
    
Le tarif  académique bénéficiant d'une remise  applicable pour les écoles    ou   Le tarif   standard  applicable pour les particuliers et les sociétés           
  
 Vous devez sélectionner le tarif vous concernant en haut de la page dans le menu de sélection au dessus du bouton "Ajouter au panier"  

  
A qui s'adresse ce produit ?

La mini serre est l'un des kits didactiques que nous recommandons le plus volontiers aux enseignants qui débutent avec Arduino en classe, précisément parce que la documentation prend le temps d'expliquer le contexte agronomique avant d'aborder le code. Le montage demande une bonne heure de patience, en particulier le retrait des films de protection sur l'acrylique : prévoyez-le dans votre déroulé de séance plutôt que de le découvrir en direct devant les élèves. Une fois en place, la serre tourne seule et fait un excellent support d'exposition pour une porte ouverte ou un projet interdisciplinaire avec les collègues de SVT.

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