Institut Supérieur des Etudes
Technologiques de Nabeul
Département Génie Electrique
Réf : EI10/23
Parcours
Electricité industrielle
Rapport de stage de fin de parcours
Organisme d’accueil : Electroplus
Conception et réalisation d'un collecteur de venin d'abeille
Réalisé par :
SOUISSI Bilel
WECHTATI Rayen
Encadré par :
Encadreur professionnel
M ALAYA Makram
Encadreur académique
M MBAREK Elyes
Année universitaire 2022 / 2023
Dédicaces
C'est avec profonde gratitude et sincères mots, que nous dédions ce modeste travail de fin
d'étude à nos chers parents ; qui ont sacrifié leur vie pour notre réussite et nous ont éclairé le
chemin par leurs conseils judicieux.
Nous espérons qu’un jour, nous pourrons leurs rendre un peu de ce qu'ils ont fait pour nous,
que dieu leur prête bonheur et longue vie.
Nous dédions aussi ce travail à nos frères et sœurs, nos familles, nos amis, tous nos
professeurs qui nous ont enseigner et à tous ceux qui nous sont chers.
Remerciement
Au terme de ce travail, nous tenons à exprimer nos profondes gratitudes à notre cher
professeur et encadrant M Elyes Mbarek pour son suivi et pour son énorme soutien, qu’il n’a
cessé de nous prodiguer tout au long de la période du projet.
Nous tenons à remercier également mon encadrant M Makrem Alaya pour le temps qu’il
nous a consacré et pour les précieuses informations qu’il nous a prodiguées avec intérêt et
compréhension.
Nous adressons aussi nos vifs remerciements aux membres des jurys pour avoir bien voulu
examiner et juger ce travail. Nos remerciements vont à tout le personnel que nous avons
contacté durant le stage au sein de l’entreprise Elecrtoplus, auprès desquelles nous avons
trouvé l’accueil chaleureux, l’aide et l’assistance dont nous avons besoin.
Nous ne laisserons pas cette occasion passer, sans remercier tous les enseignants et le
personnel de l’institut supérieur des études technologiques de Nabeul, pour leur aide et leurs
précieux conseils et pour l’intérêt qu’ils portent à notre formation.
Enfin, nos remerciements à tous ceux qui ont contribué de près ou même de loin au bon
déroulement de ce projet.
Cahier des Charges
Etude et réalisation d’un collecteur de venin d’abeille fonctionnant avec un onduleur haute
fréquence d’une faible puissance capable de collecter le venin d’abeille en évitant les effets
indésirables (diarrhée, chute des colonies…).
Sommaire
Introduction Générale
1
Chapitre I : Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2
Introduction .................................................................................................................................................. 3
1.
Présentation de l’entreprise ...................................................................................................................... 3
2.
La ruche d’abeilles ................................................................................................................................... 3
3.
Types de ruches........................................................................................................................................ 3
4.
5.
6.
3.1.
Ruche Langstroth ............................................................................................................................... 3
3.2.
Ruche Warré ...................................................................................................................................... 4
3.3.
Ruche Dadant .................................................................................................................................... 5
La population d’une ruche : les Abeilles ................................................................................................. 6
4.1.
Définition ........................................................................................................................................... 6
4.2.
Anatomie de l’abeille......................................................................................................................... 6
4.3.
Le système de défense chez les abeilles ............................................................................................ 8
4.4.
Castes d’abeilles ................................................................................................................................ 9
Les produits de la ruche ......................................................................................................................... 14
5.1.
Le miel ............................................................................................................................................. 14
5.2.
La propolis ....................................................................................................................................... 15
5.3.
La gelée royale................................................................................................................................. 16
5.4.
La cire .............................................................................................................................................. 17
5.5.
Le pollen .......................................................................................................................................... 18
5.6.
Le Venin d’abeille ........................................................................................................................... 18
5.7.
Les propriétés du venin et ses applications ..................................................................................... 19
Collecteur de venin d’abeilles ................................................................................................................ 20
6.1.
Principe de fonctionnement ............................................................................................................. 20
6.2.
Exemples de systèmes existants ...................................................................................................... 21
Chapitre II : Conception du Collecteur
1.
23
Système d’extraction (boiter de contrôle) .............................................................................................. 24
1.1.
Onduleur .......................................................................................................................................... 25
1.1.1.
Circuit de puissance ................................................................................................................. 30
1.1.2.
Circuit de commande ............................................................................................................... 33
1.1.3.
1.2.
L’assemblage de deux circuits : ............................................................................................... 36
Microcontrôleur (Atmega328p) ....................................................................................................... 37
1.2.1.
Rôle .......................................................................................................................................... 37
1.2.2.
Les caractéristiques générales de l’Atmega328p ..................................................................... 38
1.3.
Carte Timer ...................................................................................................................................... 39
1.4.
Batterie et régulateur de charge ....................................................................................................... 40
1.5.
Afficheur LCD 4 × 16 ..................................................................................................................... 41
2.
Le cadre d’extraction (la grille) : ........................................................................................................... 42
3.
Ruche d’abeille : .................................................................................................................................... 43
Chapitre III : Réalisation et exploitation du collecteur
1.
45
Réalisation du collecteur ........................................................................................................................ 46
1.1.
Boiter de contrôle ............................................................................................................................ 46
1.1.1.
Réalisation des cartes électroniques ......................................................................................... 46
1.1.1.1. La dissolution de cuivre ..................................................................................................... 46
1.1.1.2. Nettoyage de la carte : ........................................................................................................ 47
1.1.1.3. Perçage : ............................................................................................................................. 48
1.1.1.4. Soudage .............................................................................................................................. 48
1.1.1.5. Test des cartes .................................................................................................................... 49
2.
1.2.
La grille............................................................................................................................................ 52
1.3.
La ruche ........................................................................................................................................... 53
L’exploitation du collecteur ................................................................................................................... 54
2.1.
Méthodes de récolte et d’extraction du venin d’abeille ................................................................... 54
2.1.1.
Insertion du cadre ..................................................................................................................... 54
2.1.2.
Réglage des paramètres ............................................................................................................ 55
2.1.3.
Retrait de la vitre ...................................................................................................................... 56
2.1.4.
Collecte du venin ...................................................................................................................... 57
Conclusion générale
58
Bibliographie
59
Webographie
59
Liste des figures
Figure 1 : Ruche Langstroth, probablement la ruche la plus rependu dans le monde ......................................... 4
Figure 2 : Ruche Warré, elle ne contient pas de cadre mais uniquement des barrettes ....................................... 5
Figure 3 : Ruche Dadant, caractérisée par une hauteur de 56 cm. ....................................................................... 6
Figure 4 : Les trois parties du corps de l’abeille .................................................................................................. 7
Figure 5 : Anatomie de l’abeille .......................................................................................................................... 7
Figure 6 : L’anatomie de l’appareil de défense ................................................................................................... 8
Figure 7 : Abeille qui vient de perdre sons dard après l’avoir enfoncé dans la peau d’un humain ..................... 9
Figure 8 : Schéma explicative de la caste d’abeilles......................................................................................... 10
Figure 9 : Castes d'abeille .................................................................................................................................. 10
Figure 10 : Cellules royales ............................................................................................................................... 11
Figure 11 : A droite un faux bourdon. ............................................................................................................... 12
Figure 12 : Larves .............................................................................................................................................. 13
Figure 13 : Tâches des ouvrières selon leurs âges. ............................................................................................ 14
Figure 14 : Miel dans les alvéoles de cire .......................................................................................................... 15
Figure 15 : Dépôt de propolis sur la paroi de la ruche ....................................................................................... 16
Figure 16 : Extraction de la gelée royale par aspiration dans les cellules royales ............................................. 17
Figure 17 : Cire d’abeille. .................................................................................................................................. 18
Figure 18 : Une abeille qui transporte du pollen................................................................................................ 18
Figure 19 : Venin d’abeille à l’état naturel (poudre blanche) ............................................................................ 19
Figure 20 : Divers produits vendus dans le marché contenant du venin d’abeille ............................................ 20
Figure 21 : Exemples de collecteurs commercialisés. ....................................................................................... 21
Figure 22 : Boiter de contrôle ............................................................................................................................ 25
Figure 23 : Cadre d’extraction ........................................................................................................................... 25
Figure 24 : Rôle de l’onduleur ........................................................................................................................... 25
Figure 25 : Commande plein onde ..................................................................................................................... 26
Figure 26 : Commande décalé ........................................................................................................................... 26
Figure 27: Commande MLI ............................................................................................................................... 26
Figure27 : Commande MLI ............................................................................................................................... 26
Figure 28 : Structure de l'onduleur en Pont ....................................................................................................... 27
Figure 28 : Chronogrammes de commande ....................................................................................................... 27
Figure 29 : Oscillogrammes d’onduleur monophasé à deux interrupteurs en débit sur charge inductive ......... 29
Figure 30: Circuit de puissance.......................................................................................................................... 30
Figure 31 : Schéma de principe ......................................................................................................................... 31
Figure 32 : 0 ≤ t ≤ T/2 ........................................................................................................................................ 32
Figure 33 : Pour T/2 ≤ t ≤ T ............................................................................................................................... 32
Figure 34 : Solution en utilisant le driver IR2101 ............................................................................................. 33
Figure 35 : Brochage du SG3525....................................................................................................................... 34
Figure 36: Schéma bloc du SG3525 .................................................................................................................. 35
Figure 37 : Signaux de commande à 80 Hz et 8 kHz......................................................................................... 36
Figure 38 : Conception de l’onduleur ................................................................................................................ 37
Figure 39 : Typon............................................................................................................................................... 37
Figure 40 : Atmega328p .................................................................................................................................... 38
Figure 41 : Conception de la carte du microcontrôleur ..................................................................................... 39
Figure 42 : BMS................................................................................................................................................. 41
Figure 43 : Afficheur LCD 20x4 ....................................................................................................................... 41
Figure 44 : Schéma d’un cadre d’extraction ...................................................................................................... 42
Figure 45 : Grille ................................................................................................................................................ 43
Figure 46 : Verre contenant du venin ................................................................................................................ 43
Figure 47 : Ruche expérimentale ....................................................................................................................... 44
Figure 48 : Solution de chlorure de fer .............................................................................................................. 47
Figure 49 : Carte nettoyée .................................................................................................................................. 47
Figure 50 : Perçage ............................................................................................................................................ 48
Figure 51 : Soudage ........................................................................................................................................... 48
Figure 52 : test de l’onduleur ............................................................................................................................. 49
Figure 53 : Signaux de commandes du la carte AC/DC .................................................................................... 49
Figure 54 : Signal de sortie pour un rapport cyclique maximale et les fréquences suivantes : 80 Hz, 3 kHz, 8
kHz ..................................................................................................................................................................... 50
Figure 55 : La carte qui compotera le microcontrôleur ..................................................................................... 51
Figure 56 : Boiter de contrôle ............................................................................................................................ 52
Figure 57 : Cadre d’extraction réalisé ................................................................................................................ 53
Figure 58 : Ruche expérimentale en cours de réalisation .................................................................................. 54
Figure 59 : Insertion du cadre ............................................................................................................................ 55
Figure 60 : Réglage des paramètres ................................................................................................................... 56
Figure 61 : Retrait de la vitre ............................................................................................................................. 56
Figure 62 : Venin d’abeille ................................................................................................................................ 57
Liste des tableaux
Tableau 1: Castes d'abeilles ................................................................................................................................. 9
2022/2023
Introduction Générale
Introduction Générale
L’abeille est un insecte fascinant qui joue un rôle essentiel dans notre écosystème.
Outre sa contribution à la pollinisation des plantes, l’abeille possède également une arme
redoutable : son venin.
Malgré sa réputation douloureuse, le venin d’abeille présente également de nombreux
bienfaits et applications médicales.
Il est utilisé en apithérapie, une forme de médecine alternative, pour traiter diverses
infections, telles que l’arthrite (inflammation de articulations), les douleurs musculaires,
les maladies auto-immunes et les problèmes de peau.
Certaines études suggèrent également que le venin d’abeille pourrait avoir des effets
antimicrobiens, anti-inflammatoires et anticancéreux.
ISET N
1
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
Chapitre I : Initiation à l’apiculture & mise en
contexte du Projet
ISET N
2
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
Introduction
Dans ce chapitre, nous nous intéresserons aux ruches d’abeille, aux abeilles, à leurs anatomies, leurs
appareils de défense, aux produits de la ruche et surtout au venin d’abeille et aux dispositifs qui
permettent de le collecter.
1. Présentation de l’entreprise
La société ELECTRO PLUS crée par M Alaya Makram en 2001, est située à Avenue Habib
Thameur Nabeul. Elle est spécialisée dans vente les équipements électroniques, électromécaniques
ainsi que la maintenance industrielle.
Ces services couvrent :
• Les équipements pour l’industrie solaire photovoltaïque.
• Les équipements industriels comme les variateurs de vitesse.
• Les équipements électroniques domestiques.
• Les installations sonores.
• Les installations de vidéo surveillance.
2. La ruche d’abeilles
Les abeilles vivent en colonie. Elles forment une société très organisée, un peu comme une grande
entreprise. On y trouve une seule reine dont sa tâche unique est de pondre tout le long de sa vie, on y
trouve aussi quelques centaines de faux bourdons et entre 40 000 et 80 000 ouvrières environ. Durant
leur existence, les ouvrières exercent jusqu’à sept fonctions différentes : nettoyeuse, nourrice,
architecte, manutentionnaire, ventileuse, gardienne et butineuse.
3. Types de ruches
3.1.
Ruche Langstroth
D’autres termes sont utilisés pour décrire et qualifier la ruche Langstroth : ruche divisible, ruche à 10
cadres (voir figure 1) elle a été inspiré des travaux d’un apiculteur polonais du nom de Dzierzon, la
ruche Langstroth a été largement diffusée aux Etats-Unis par un pasteur nommé Langstroth qui en a
obtenu un brevet en 1852. Ce type de ruche repose sur le principe de donner de l’espace aux abeilles,
en effet, il comporte un cadre mobile et offre une aération suffisante ainsi qu’une circulation optimale
pour les abeilles.
ISET N
3
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
L’explication est simple : lorsque les cavités sont inférieures à 6 mm, les abeilles utilisent la propolis
pour colmater celles-ci. Lorsqu’elles sont supérieures à 10 mm, c’est la cire qui est utilisée. Avec une
aire bien optimale, les abeilles circulent bien et elles n’ont plus à utiliser les produits pour le
colmatage. La ruche Langstroth a donc été adoptée aux Etats-Unis et au Canada, mais plus tard en
France, dans la région méditerranéenne. Elle est largement répandue dans le monde et mesure (largeur
× longueur × hauteur) 420 × 500 × 240.
•
Avantages : Maniable, nombre réduit de hausses donc une gestion facile des stocks.
•
Inconvénients : Son utilisation demande de l’expérience surtout durant les saisons froides.
Figure 1 : Ruche Langstroth, probablement la ruche la plus rependu dans le monde
3.2.
Ruche Warré
Ce type de ruches sans cadre mais en barrettes (voir figure 2) est apparu par un abbé nommé Emile
Warré décéder durant les années 50. Ce type de ruche est née d’une passion pour l’apiculture qui a
amené l’abbé à explorer l’attitude et l’environnement des abeilles pendant plusieurs années.
La fameuse ruche est née de ces observations, son but était de faire une ruche qui permet la
reconstitution de l’environnement naturel des abeilles. Appelée également « ruche populaire », la
ruche de Warré combinait alors les aspects naturels de l’environnement des abeilles et le côté
pratique pour les travaux de l’apiculteur. Pour l’abbé Warré, il était plus question d’économies que de
productivité et de profits. En somme, le principe était de créer une ruche écologique qui soit à la fois
facile à utiliser tant pour le débutant en apiculture que pour les apiculteurs chevronnés, mais aussi
d’utiliser des matériaux modernes pour le faire. Ces ruches mesurent (Largeur x longueur x Hauteur)
: 300 x 300 x 200 mm
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Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
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• Avantages : Les abeilles se sentent facilement à l’aise et fabriquent leurs rayons seules, cette ruche
se réchauffe facilement, un atout non négligeable en hiver.
•
Inconvénients : Manipulations difficiles, moins productive.
Figure 2 : Ruche Warré, elle ne contient pas de cadre mais uniquement des barrettes
3.3.
Ruche Dadant
L’appellation de cette ruche (voir figure 3) provient de son fabricant, Charles Dadant, un fabricant de
cire gaufrée qui a vécu en France puis aux Etats-Unis au 19ème siècle. Les ruches industrielles créées
et vendues par Charles Dadant mesuraient (Largeur x longueur x Hauteur) : 430 x 500 x 560 mm et
consistaient en caisses aux toits plats surélevés.
En hiver, il est nécessaire de réduire l’espace de la ruche au strict minimum. En été, il est plus
judicieux d’apporter plus d’espace grâce à l’addition de hausses afin que les abeilles puissent apporter
plus de miel.
• Avantages : facile à entretenir et nettoyer, maniable
• Inconvénients : Son utilisation demande de l’expérience surtout durant les saisons froides.
ISET N
5
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
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Figure 3 : Ruche Dadant, caractérisée par une hauteur de 56 cm.
4. La population d’une ruche : les Abeilles
4.1.
Définition
Les abeilles (Anthophila) forment un type d'insectes hyménoptères (Insecte caractérisé par quatre ailes
membraneuses transparentes) de la super-famille des Apoïdes. Au moins 20 000 espèces d'abeilles
sont répertoriées sur la planète dont environ 2000 en Europe et près de 1000 en France.
4.2.
Anatomie de l’abeille
Le corps de l’abeille est comme la plupart des insectes, est entouré par un squelette externe c’est ce
qu’on appelle un exosquelette. Son corps est composé essentiellement par trois parties ; la tête, le
thorax et l’abdomen (voir figure 4).
ISET N
6
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
Figure 4 : Les trois parties du corps de l’abeille
La tête est le segment qui a une fonction sensorielle et alimentaire. Il comprend les antennes, les yeux
et l’appareil buccal.
Le thorax est généralement d’une coloration pouvant aller du brun au jaune. Il est velu. Ce segment a
une fonction locomotrice principale mais sert également à la récolte de pollen.
L’abdomen assure une fonction reproductive et contient les organes vitaux principaux (voir figure 5)
comme les organes reproducteurs, les organes du système respiratoire, les organes digestifs ainsi que
l’appareil vulnérant (dard, sac à venin ...). Il est divisé en 6 segments chez l’ouvrière et 7 chez le faux
bourdon.
Figure 5 : Anatomie de l’abeille
ISET N
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Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
4.3.
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Le système de défense chez les abeilles
L’appareil vulnérant est composé d’un gorgeret ou gaine dans lequel coulissent des soies barbelées ou
lancettes qui constituent le dard ou aiguillon de l’abeille (voir figure 6). La glande à venin se situe à la
base du gorgeret, dans sa partie renflée. Les lancettes jouent le rôle d’un harpon lorsque le dard est
planté dans la peau élastique d’un mammifère.
Figure 6 : L’anatomie de l’appareil de défense
L’abeille laisse son aiguillon et une partie de son abdomen mais aussi le sac à venin qui, en se
contractant, continue à injecter son contenu pendant plusieurs secondes tandis que les phéromones
d’attaque sont libérées (voir figure 7). Une abeille pèse 85 mg environ et son sac à venin 4 mg. Lors
d’une piqûre, entre 50 et 100 μg de venin sont injectés. La dose augmente si le sac à venin continue de
pomper. Il est donc nécessaire de l’enlever rapidement de la peau.
ISET N
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Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
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Figure 7 : Abeille qui vient de perdre sons dard après l’avoir enfoncé dans la peau d’un
humain
Ce sont les gardiennes qui sont préposées aux piqûres pour la défense du nid. Ces gardiennes sont des
abeilles qui s’apprêtent à finir leur vie pour défendre la ruche.
Environ 20% de cette population passe un jour ou deux à garder la colonie.
Les gardiennes se positionnent à l’entrée de la ruche, antennes en avant et mandibules prêtes à mordre.
Elles sont chargées de contrôler les entrées dans le nid pour éviter les pillages et les intrusions.
4.4.
Castes d’abeilles
Le ci-dessous nous montre les castes d’abeille dans ruche, la durée de vie et le nombre de chaque caste
ainsi que son sexe.
Tableau 1: Castes d'abeilles
ISET N
Reine
Ouvrière
Faux bourdon
Sexe
Femelle fertile
Femelle stérile
Mâle
Effectif au
printemps
Une seule
40 000 à 80 000
Quelques centaines
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Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
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Durée de vie
4 à 5 ans
4 à 6 semaines
4 à 6 semaines
Rôle de chaque
abeille
Reproduction
Travail de la ruche
Fécondation de
la reine
Figure 8 : Schéma explicative de la caste d’abeilles
Figure 9 : Castes d'abeille
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• La reine
Le développement d'une reine se fait par le choix au hasard de larves (de moins de trois jours d’âge)
qui se nourrissent par la gelée royale, du stade larve à la mort.
La cellule royale (une sorte de gland) sont fabriquées par les nourricières.
La veille de la naissance de la reine, les ouvrières rongent la cire de cette alvéole, la reine fait autant de
son côté pour se libérer. Si plusieurs cellules royales sont élevées en même temps :
La première reine qui émerge tue ses sœurs reines, elle produit un son, appelé « chant des reines » pour
les empêcher de sortir de leurs cellules royales.
Figure 10 : Cellules royales
• Faux bourdon
Les alvéoles de mâles sont plus grosses que celles des ouvrières et son généralement situées en bordure
du couvain d’ouvrières (voir figure 11).
Maturité sexuelle : 12 et 15 jours après l’émergence
S’accouple à 30 - 40 jours.
Produit du printemps au début de l’été
Poids : 196 à 225 mg.
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Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
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Figure 11 : A droite un faux bourdon.
• Ouvrière
Les plus nombreuses (40 000 à 80 000)
Variation de taille de la population : saison, race, environnement
Durant les 3 premières semaines de sa vie, l’ouvrière ne sort pas de la ruche.
Déplacement : 5 km de la ruche à une vitesse de 10 à 20 km/h.
L'abeille sort en moyenne 40 fois par jour et visite environ 4.000 fleurs.
Poids : 81 à 151 mg (10 000 abeilles =1 kg)
Les ouvrières sont affectées à diverses fonctions selon leurs âges
✓ Après la naissance :
La nettoyeuse garde la ruche propre et en bonne santé.
Au premier jour de sa vie, l’abeille est préposée au ménage. Elle commence par nettoyer les cellules.
Le nettoyage général du fond de la ruche est effectué par des abeilles plus âgées, entre 10 et 15 jours.
✓ A partir du 5 -ème jour :
La nourrice s’occupe du couvain avec patience et constance.
Quand elle atteint 5 à 6 jours, l’abeille est capable de sécréter de la nourriture pour les larves (voir
figure12) : elle devient alors nourrice et le reste jusqu’à l’âge de 15 jours. Les nourrices prodiguent des
soins attentifs aux larves qui sont alimentées individuellement plus de 1 000 fois et reçoivent 7 000
visites de contrôle.
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Figure 12 : Larves
L’architecte construit les rayons de la ruche.
La construction des rayons est un travail collectif qui demande une grande coordination. Ils sont
fabriqués par une chaîne d’abeilles qui sécrètent des écailles de cire. Cet ouvrage délicat et épuisant est
entrepris par des maçonnes qualifiées âgées de 5 à 20 jours.
✓ A partir du 12-ème jour :
La ventileuse régule la température de la ruche.
L’âge moyen des ventileuses est estimé à 18 jours, mais cette fonction est assumée par des ouvrières
de tous âges. La ventilation consiste à battre des ailes pour aérer la ruche et contrôler sa température,
ses taux d’humidité et de gaz carbonique. Elle sert aussi à assécher le nectar. Lors de l’essaimage, les
ventileuses ont pour autre mission de battre le rappel pour permettre le regroupement de l’essaim.
La gardienne défend la ruche, vigile posté à l’entrée de la ruche, la gardienne protège la colonie de ses
ennemis. Elle contrôle l’identité des abeilles qui entrent dans la ruche en vérifiant leur odeur, pour
s’assurer qu’il ne s’agit pas d’individus d’autres colonies venues piller leurs réserves. Les gardiennes
ont entre 12 à 25 jours.
✓ A partir du 20-ème jour :
La butineuse est responsable de l’approvisionnement.
Vers l’âge de trois semaines, l’ouvrière peut devenir butineuse et s’envole enfin hors de la ruche à la
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Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
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recherche de nectar, de pollen et d’eau, indispensables à la colonie. Une butineuse effectue entre 10 et
100 voyages par jour selon la proximité des fleurs. A ce train d’enfer, elle s’épuise vite et meurt au
bout de quelques jours.
Figure 13 : Tâches des ouvrières selon leurs âges.
5. Les produits de la ruche
5.1.
Le miel
Le miel est une substance qui subit plusieurs étapes de transformation.
Les abeilles le fabriquent à partir du nectar de fleurs. Sa qualité dépendra des fleurs qui entourent la
ruche.
Les butineuses partent récolter le nectar. Elles plongent leur langue dans le cœur de la fleur pour
aspirer le nectar (liquide), elles le stockent dans leur jabot (poche d’attente située au début du tube
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14
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
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digestif), où il va commencer à se transformer grâce à deux enzymes présente dans son jabot (voir
figure 5).
Une fois rentrées à la ruche, elles transmettent ce nectar à des receveuses par la trophallaxie (action de
régurgiter de la nourriture stockée dans le jabot pour l’échanger avec une autre abeille à une autre).
Le nectar sera à plusieurs reprises transféré d’une abeille à une autre en passant d’une ouvrière à une
autre par la bouche et le jabot ce qui va progressivement le transformé en miel.
Il est ensuite déposé dans des alvéoles (voir figure 14).
Dans cet endroit chaud, l’humidité que le nectar (déjà transformé) contient va s’évaporer.
De plus, il est constamment aéré par des ouvrières ventileuses. Au final, il ne reste qu’environ 20%
(idéalement moins de 18%) d’humidité dans le miel.
Lorsque le miel est suffisamment sec pour être stabilisé, les abeilles ferment les alvéoles à l’aide
d’opercules imperméables. Protégé de l’air et de l’humidité, il continuera lentement à maturer mais ne
risquera aucune altération.
Figure 14 : Miel dans les alvéoles de cire
5.2.
La propolis
La propolis est fabriquée par les abeilles à partir des bourgeons des conifères (pins, cèdres, sapins,
cyprès…). Elles butinent ces bourgeons et entreposent la résine dans ces pattes comme le pollen et
reviennent à la ruche.
ISET N
15
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
La propolis est une substance que les abeilles utilisent pour boucher les brèches dans leur ruche, un
peu comme du mastic. Dotée de propriétés anti-infectieuses, elle contribue également au maintien de la
propreté de l’intérieur de l’habitat (voir figure 15).
Du point de vue biochimique, elle est composée de résines et de baumes. Aussi, c’est un produit
visqueux jaune ou brun lorsqu’il est recueilli et que les butineuses ramènent dans leurs pattes.
Mélangée à la cire, la propolis sert pour rendre la ruche étanche. Son caractère anti-infectieux justifie
sa consommation par l’homme.
Figure 15 : Dépôt de propolis sur la paroi de la ruche
5.3.
La gelée royale
Les abeilles fabriquent la gelée royale en mélangeant du miel et du pollen avec leurs salives ce qui
donne un produit blanc gélatineux (voir figure 16) qui sert à nourrir les larves de la colonie durant une
partie de leur croissance. Cette substance contient beaucoup de nutriments dont la vitamine B5.
Afin de faire d’une larve fécondée une reine, le régime gelé royal doit être maintenu tout au long de la
période larvaire.
La gelée royale est un des produits les plus rares, car difficile à extraire. En fait, elle n’est pas présente
en stock dans la ruche, d’autant plus que sa conservation est extrêmement délicate. L’homme la
recherche pour ses effets nutritifs et anticancéreux, mais elle surtout recommandée chez les femmes en
ménopause du fait de son action sur les œstrogènes.
ISET N
16
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
Figure 16 : Extraction de la gelée royale par aspiration dans les cellules royales
5.4.
La cire
Les abeilles âgées de plus de 12 jours sécrètent la cire à partir de 8 glandes situées dans leurs
abdomens (voir figure 4), il s’agit des glandes cirières. Cette substance est sécrétée sous forme liquide
qui devin solide lors de son exposition à l’air. Pour produire 1 kg de cire, les abeilles consomment
environ 10 kg de miel. La cire est une substance inoxydable qui bénéficie de multiples usages par
l’homme. La substance permet la construction d’alvéoles qui vont ensuite former les rayons dans une
ruche (voir figure 17).
Autrefois utilisée uniquement pour la fabrication de bougies et pour lustrer le mobilier, la cire devint
rapidement un composant essentiel de produits parapharmaceutiques et cosmétiques. Elle est
également utilisée en apiculture sous forme de cire gaufrée ce qui permet d’économiser l’énergie des
abeilles cirières ce qui permet de produire plus de miel.
ISET N
17
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
Figure 17 : Cire d’abeille.
5.5.
Le pollen
Le pollen est fabriqué par l’abeille en mordant les étamines (organes reproducteurs mâles des fleurs),
les mélange avec de la salive et du nectar et en volant elle les transforme en minuscules boulettes.
Pour le récolter, l’apiculteur installe une grille menée de trous très étroits, lorsque l’ouvrière chargée
de pollen entre dans la ruche, elle est obligée de passer par cette grille et perd une partie de son pollen.
Le pollen nourrit le couvain, et il est pris par l’homme pour ses propriétés fortifiantes.
Figure 18 : Une abeille qui transporte du pollen
5.6.
Le Venin d’abeille
Le venin d'abeille est une substance particulière produite par les abeilles comme mécanisme
d'autodéfense lorsque l'abeille, se sentant en danger, extrait la piqûre.
L'extraction de la piqûre émet également la libération de ce poison particulier qui est une substance
capable de donner de nombreux stimulus à notre corps. En fait, les substances contenues dans le venin
ISET N
18
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
d'abeille sont nombreuses.
La présence de Meltina a été trouvée dans le venin d'abeille, un puissant anti-inflammatoire qui abaisse
la tension artérielle et rend les tissus plus perméables.
Comme nous le savons tous, la principale différence entre les abeilles et les autres insectes réside
précisément dans le fait que lorsque l'abeille décide de piquer, elle le fait dans des cas extrêmes, car
lorsque l'abeille utilise sa piqûre, elle va à l'encontre du décès. Chaque fois que l'abeille pique, sa
piqûre reste coincée dans la peau du sujet qui a subi la piqûre et, le détachement de la piqûre détermine
également le détachement de certains organes internes de l'animal qui conduit à la mort.
Figure 19 : Venin d’abeille à l’état naturel (poudre blanche)
5.7.
Les propriétés du venin et ses applications
Le venin d’abeille qui est composé essentiellement d’eau, de mélinite (acide) et d’enzymes, a des
propriétés antivirales, antibactériennes et anticancéreuse. De plus, de nombreuses études prouvent que
le venin d’abeille aide à stimuler la circulation sanguine. Il est utilisé dans la préparation de divers
produits cosmétiques et médicaments afin de traiter les arthroses, le rhumatisme et d’autres douleurs
musculaires.
Dans le domaine de la santé, le venin d'abeille peut être utilisé pour développer des produits
pharmaceutiques et des traitements naturels. Sa composition bioactive et ses propriétés antiinflammatoires peuvent être exploitées pour la fabrication de médicaments contre l'arthrite, les douleurs
chroniques et d'autres affections inflammatoires. Il peut également être intégré dans des produits de
soins de la peau et des suppléments alimentaires destinés à la promotion de la santé et du bien-être.
Le secteur de la cosmétologie offre également un champ d'application prometteur pour le venin
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19
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
d'abeille. Les propriétés raffermissantes et anti-âge de cet ingrédient en font un ajout précieux à la
formulation de produits de soins de la peau. Des crèmes, des sérums et des masques contenant du venin
d'abeille peuvent être développés pour répondre à la demande croissante de produits de beauté naturels
et efficaces.
Par ailleurs, la recherche scientifique pourrait bénéficier de l'intégration du venin d'abeille dans des
études et des expérimentations. Les propriétés antimicrobiennes et antiinflammatoires du venin d'abeille
en font un sujet d'intérêt pour la découverte de nouveaux médicaments et le développement de thérapies
innovantes.
Enfin, l'apithérapie, une forme de médecine alternative, peut intégrer le venin d'abeille dans ses
pratiques thérapeutiques. Les professionnels de la santé peuvent explorer l'utilisation du venin d'abeille
dans des traitements de divers rhumes.
Figure 20 : Divers produits vendus dans le marché contenant du venin d’abeille
6. Collecteur de venin d’abeilles
6.1.
Principe de fonctionnement
Pour collecter le venin d'abeille, il existe une méthode qui protège la vie de l'insecte et ne causent pas
de dommages, en effet les abeilles doivent être protégées car elles jouent un rôle important dans notre
écosystème
Le signal provient de l'unité de contrôle à travers un câble électrique à deux fils connectés à la grille
située à l'intérieur du cadre. Ainsi, le même signal se retrouve présent sur la grille, ce qui la transforme
en un intrus indésirable à l'intérieur de la ruche. Ce signal perturbe la cellule par sa génération des
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20
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
impulsions, ce qui conduit l’attaque des abeilles.
Nous plaçons une plaque de verre à l'intérieur de la grille, qui reçoit les piqûres d’abeilles sans les tuer.
Cependant, leur dard reste bien intact et l'extraction ne cause pas leur mort car le dard ne peut pas
s’enfoncer dans la vitre située dans le cadre d’extraction.
6.2.
Exemples de systèmes existants
La majorité des systèmes existants fonctionne avec des sources de tension continue. Cette méthode
provoque des diarrhées aux abeilles (Dépôt jaune sur la vitre) du fait que la grille d’extraction et en
permanence sous tension (voir figure 21).
Figure 21 : Exemples de collecteurs commercialisés.
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21
Initiation à l’apiculture & mise en contexte du Projet
2022/2023
Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons mis en contexte le projet. Le chapitre suivant sera consacré à la
conception et dimensionnement du dispositif de collecte de venin d’abeille.
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Conception du collecteur
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Chapitre II : Conception du Collecteur
ISET N
23
Conception du collecteur
2022/2023
Système d’extraction (boiter de contrôle)
1.
Introduction :
Notre appareil est composé de plusieurs cartes électroniques permettant d'obtenir un signal
alternatif carré avec une commande pleine onde d'amplitude maximale de 12V, régulée par un
paramètre appelé "Rapport cyclique". Ce paramètre est réglé à l'aide d'un potentiomètre. De plus,
notre appareil offre une plage de fréquence d'impulsions variable, allant de 80 Hz à 8 kHz, afin de
trouver la fréquence optimale d’extraction.
Parmi les éléments qui constituent notre appareil, nous retrouvons :
•
Une carte DC/AC (onduleur monophasé)
•
Un microcontrôleur (ATMEG 328P-PU)
•
Une carte Timer
•
Une batterie (Lithium-ion CGR18650C) avec un régulateur de charge BMS
•
Un afficheur LCD (20×4)
•
Un chargeur 12V DC
Schéma synoptique :
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24
2022/2023
Conception du collecteur
Figure 23 : Cadre d’extraction
Figure 22 : Boiter de contrôle
1.1.
Onduleur
Introduction
Un onduleur autonome est un convertisseur statique continu-alternatif ; il permet d’obtenir une
tension alternative réglable en fréquence et en valeur efficace à partir d’une tension continue
donnée.
Vmax
E
E
t
t
Entrée
Sortie
Onduleur
Figure 24 : Rôle de l’onduleur
La forme d’onde alternative de la tension de sortie est déterminée par le système (par
ISET N
25
2022/2023
Conception du collecteur
différence avec les onduleurs autonomes). Selon la forme de cette tension de sortie, on classe
les onduleurs en plusieurs catégories :
✓ Onduleur 2 états (tension en créneaux +U, -U) : La valeur efficace de la tension de sortie
n’est pas réglable et dépend de la tension continue d’entrée.
VS(t)
t
Figure 25 : Commande plein onde
✓ Onduleurs 3 états (+U, 0, -U) :
La valeur efficace de la tension de sortie est réglable en agissant sur la durée du
créneau
VS(t)
.
t
Figure 26 : Commande décalé
✓
Onduleurs à modulation de largeur d’impulsions : MLI (Pulse Width Modulation :
PWM) : L’onde de sortie est avec train d’impulsions de largeur
et d’espacement
variables. Ceci permet de réduirele taux des harmoniques.
✓ On peut même obtenir une onde de sortie voisine de l’onde sinusoïdale
VS(t)
t
Figure27 : Commande MLI
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26
2022/2023
Conception du collecteur
i1
iQ1
K1
iD1
Q1
D1
K4
D4
Q4
Charge R
uC
E
Q2
K2
Q3
D2
K3
D3
Figure 28 : Structure de l'onduleur en Pont
 Un onduleur monophasé de tension en pont nécessite des interrupteurs électroniques
bidirectionnels (diode en antiparallèle sur interrupteur unidirectionnel) car le courant iS
est décalé par rapport à la tension uS. On utilise le symbole d’un interrupteur
unidirectionnel en courant commandable à l’ouverture et à la fermeture.
● Analyse du fonctionnement avec commande plein onde charge R, L
Dans cette commande, K1 et K3 sont commandés en même temps, saturés pendant
l'alternance positive et bloqués pendant l'alternance négative. De même pour K2 et K4,
bloqués pendant l'alternance positive et saturés pendant l'alternance négative.
On obtient le chronogramme de commande ci-dessous.
S
A
K1, K3
B
K2, K4
Figure 28 : Chronogrammes de commande
ISET N
27
2022/2023
Conception du collecteur
La commande des interrupteurs impose un fonctionnement périodique de période T réglable.
Pendant la première demi-période (0 ≤ t < T/2), la commande impose K1 et K3 fermé, K2 et K4
ouvert. Pendant la deuxième demi-période (T/2 ≤ t <T), la commande impose K1 et K3 ouvert et K2
et K4 fermé. Chaque alternance débute par une phase de restitution et se termine par une phase
d'accumulation
▪
di
+ R.i = u = +E
dt
La tension aux bornes de la charge est positive. Le courant circule soit par Q1 et Q3 .
Pour 0 ≤ t < T/2 : K1 et K3 fermés et K2 et K4 ouverts donc uc = L
soit
par D1 et D3 suivant le signe de celui-ci. Le courant dans la charge i s’annule à
l’instant t1. Le courant de source est égale au courant dans la charge : i1 = i
i1
▪
iD1
Pour 0 ≤ t < t1 : le courant dans la charge est négatif i <
0.Le courant circule par les diodes D1 et D3 : iD1 = iD3 =
-i. Les interrupteurs Q1 et Q3 ne conduisent pas.
La puissance instantanée p = u.i < 0 : il y a transfert
d’énergie de la charge vers la source de tension. Il
s’agitd’une phase de récupération ou restitution.
DD4 1
K1
K4
Q1
Q4
Charge R,L
i
u
Q2
Q3 iD3
D2
K2
D
K3
3
i1
▪
▪
▪
Pour t1 ≤ t < T/2 : le courant dans la charge est positif i ≥ 0.
Le courant circule par les interrupteurs Q1 et Q3 :iQ1 = iQ3 =
i. Les diodes D1 et D3 sont bloquées.
La puissance instantanée p = u.i ≥ 0 : il y a transfert
d’énergie de la source vers la charge. Il s’agit d’une
phase d'alimentation ou accumulation.
Pour T/2 ≤ t < t2 : le courant dans la charge est positif i >
0.Le courant circule par les diodes D2 et D4 : iD2 = iD4 = i.
Les interrupteurs Q2 et Q4 ne conduisent pas.
La puissance instantanée p = u.i < 0 : il y a transfert
d’énergie de la charge vers la source de tension. Il
s’agitd’une phase de récupération ou restitution.
Pour t2 ≤ t < T : le courant dans la charge est négatif i ≤
0.Le courant circule par les diodes Q2 et Q4 : iH2 = iH4 = i. Les interrupteurs D2 et D4 sont bloquées.
La puissance instantanée p = u.i ≥ 0 : il y a transfert
d’énergie de la source vers la charge. Il s’agit d’une
phase d'alimentation ou accumulation.
ISET N
iQ1
D1
K1
D
K4
Q1
Q4
Charge R,L
i
u
Q3 iQ3
Q2
D3D2
K2
K3
iD4
K1
D1
K4
Q4
Q1
Charge R,L
i
u
Q3
iD2
K2
D2
K3
D1
K4
Q2
iQ4
K1
Q4
Q1
Charge R,L
i
u
Q3
iQ2
D2
K2
K3
Q2
28
4
2022/2023
Conception du collecte
● Observation des oscillogrammes (pour la pleine onde) :
u(t)
E
t
T
2
T
-E
i(t)
IM
t
t1
t2
-IM
IM
iQ1(t)
t
iD1(t)
t
-IM
IM
iD2(t)
t
iQ2(t)
t
-IM
i1 (t)
IM
t
-IM
D1D3
Q2Q4
K1=K3 =1
K2 =K4=0
D2D4
Q1Q3
K1=K3 =0
K2 =K4=1
D1D3
Q2Q4
Eléments passants
K1=K3 =1
K2 =K4=0
Figure 29 : Oscillogrammes d’onduleur monophasé à deux interrupteurs en débit sur charge inductive
29
ISET N
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Conception du collecte
1.1.1. Circuit de puissance
En utilisant le logiciel Proteus 8, on réalise la conception à partir de la structure
suivante.
Elle est la plus favorable de notre carte DC /AC (onduleur) qui est présentée
ci-dessous (voir figure 30).
Figure 30: Circuit de puissance
Afin d’assurer la commande des MOSFET dont leurs sources ne sont pas référencées à
la masse (Q1 et Q3 dans les figures ci-dessus), nous optons pour la méthode de
Bootstrap.
La méthode de Bootstrap, ou "bootstrapping" en anglais, est une technique couramment
utilisée dans les circuits électroniques pour créer une masse flottante référencée à la
source du MOSFET sans utilisation d’une deuxième source externe d’alimentation.
Pour comprendre le fonctionnement on considère les deux transistors d’un des deux bras
de l’onduleur.
Principe de fonctionnement :
Cette méthode consiste à utiliser un condensateur qui se charge de la source
d’alimentation principale Vdd à travers une diode D et une résistance R, comme une
30
ISET N
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Conception du collecte
deuxième source d’alimentation référencé à la source du MOSFET S1.
Pour comprendre le principe de cette méthode nous utiliserons le montage le plus simple
qui utilise cette technique (voir figure 31) :
Figure 31 : Schéma de principe
•
Vdd est la source d’alimentation principale
•
R est la résistance de charge du condensateur C
•
D est la diode de charge du condensateur C
•
C est le condensateur nommé condensateur de Bootstrap qui
fonctionnera comme une deuxième source d’alimentation référencée à
la source du MOSFET S1.
•
S1 est le MOSFET dont la Source est flottante
•
S2 est le MOSFET dont la Source est à la masse
•
R1 sont des résistances qui limite le courant de la Gate de chaque
MOSFET
•
R2 sont des résistances de tirage à la masse (Pull down résistor)
•
T est la période du signale de commande fournit par la carte de
commande.
•
R est
•
Pour 0 ≤ t ≤ T/2
Input =1, donc le transistor S2 conduit, S1 ouvert, donc le condensateur C se charge à
travers R et D et devient similaire à une source d’alimentation externe référencée à la
Source de S1.
31
ISET N
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Conception du collecte
Un courant négligeable passe par R2 car elle est de très grande valeur.
Figure 32 : 0 ≤ t ≤ T/2
•
Pour T/2 ≤ t ≤ T
Input =0, S2 ouvert, donc le condensateur C se décharge à travers R1 et R2 tout en
appliquant une tension VGS entre la Gate et la Source de S1 donc S1 conduit.
Figure 33 : Pour T/2 ≤ t ≤ T
Dans ce projet, nous avons utilisé une solution basée sur la technique Bootstrap et qui
32
ISET N
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Conception du collecte
ne nécessite que peu de composants, simple et économique, il s’agit d’utiliser le driver
IR2101.
Figure 34 : Solution en utilisant le driver IR2101
1.1.2. Circuit de commande
Pour générer les signaux nécessaires à la commande de l’onduleur nous avons opté à une
solution basée sur le circuit intégré SG3525 (voir figure 35).
33
ISET N
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Conception du collecte
Le circuit de commande utilisé est le SG3525, c’est un circuit intégré (CI) populaire
utilisé dans la conception de convertisseurs commandées en pleine onde, en MLI...
Il est largement utilisé dans diverses applications électroniques de puissance telles
que les alimentations à découpage, les onduleurs…Le CI est conçu pour générer des
signaux carrés complémentés à haute fréquence avec un rapport cyclique et une
fréquence ajustable.
Figure 35 : Brochage du SG3525
Le SG3525 nécessite une tension d'alimentation typiquement comprise entre 8V et
35V. Il est important de fournir une alimentation stable et bien régulée pour un
fonctionnement fiable.
34
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Conception du collecte
Figure 36: Schéma bloc du SG3525
La fréquence dépend de 3 paramètres Rt, Rd et Ct
L’expression de la fréquence et la suivante :
𝐹=
1
𝐶𝑡(0.7𝑅𝑡 + 3𝑅𝑑)
Pour obtenir une fréquence pouvant allant de quelques dizaines de Hz jusqu’à quelques kilos
de Hz nous utilisons un condensateur Ct d’une valeur 1nF et Rt composé par une résistance
fixe de 2 kΩ et un potentiomètre monté en rhéostat d’une valeur de 100 kΩ.
35
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Conception du collecte
Observation des signaux de commande en variation de Rt :
Figure 37 : Signaux de commande à 80 Hz et 8 kHz
1.1.3.
L’assemblage de deux circuits :
L’assemblage du circuit de commande et de puissance est une étape essentielle dans le
processus de fabrication d’un circuit imprimé.
Une fois que le routage PCB (Printed Circuit Board) a été effectué, c’est -à-dire la disposition
des pistes et des composants sur la carte, vient le moment de l’assemblage.
36
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Conception du collecte
Figure 38 : Conception de l’onduleur
Figure 39 : Typon
1.2.
Microcontrôleur (Atmega328p)
1.2.1. Rôle
Le rôle d'un microcontrôleur est de fournir une unité de traitement centralisée et
programmable dans un système électronique. Il s'agit d'un circuit intégré qui combine un
microprocesseur, de la mémoire (pour le programme et les données) et des périphériques
d'entrée/sortie (E/S) sur une seule puce. Les microcontrôleurs sont largement utilisés dans de
nombreux domaines, notamment l'automatisation industrielle, l'électronique grand public,
les systèmes embarqués et les objets connectés.
Afin d’exploiter ce microcontrôleur, nous réaliserons une carte qui comportera le
microcontrôleur ce qui nécessite d’ajouter quelques composants tel que le quartz, des
condensateurs, une résistance. Il sera inséré dans une carte Arduino lors de sa
programmation puis inséré dans la carte réalisée.
37
ISET N
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Conception du collecte
Figure 40 : Atmega328p
Les caractéristiques générales de l’Atmega328p
1.2.2.
•
Nombre de broches : 28
•
Mémoire Flash : 32 ko (programmable par interface série)
•
Mémoire Données EEPROM :1ko
•
Mémoire RAM :2ko
•
32 registres de travail d’accès rapide pour l’ALU
•
Ports parallèles : 3, avec 23 broches E/S
•
Fréquence d’horloge : 16 Mhz (maxi tolérée=20Mhz) donc 16 cycles d’horloge par
microseconde
•
6 convertisseurs Analogique/Numérique 10 bits, Comparateur analogique
38
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Conception du collecte
Figure 41 : Conception de la carte du microcontrôleur
1.3.
Carte Timer
Le rôle d'une carte timer est de fournir des fonctions de chronométrage et de temporisation
dans un système électronique. Cette carte est conçue pour générer des signaux précis avec des
durées spécifiques, souvent utilisés pour contrôler des événements ou des actions dans un
système.
Voici quelques rôles courants d'une carte timer :
Génération de signaux d'horloge : Une carte timer peut être utilisée pour générer des signaux
d'horloge périodiques nécessaires pour synchroniser les opérations d'autres composants du
système. Ces signaux d'horloge sont essentiels pour le bon fonctionnement de nombreux
systèmes numériques.
39
ISET N
Conception du collecte
2022/2023
Temporisation : La carte timer peut être utilisée pour créer des retards précis entre deux
événements. Elle permet de programmer des temporisations pour des actions spécifiques,
comme l'activation ou la désactivation de certains composants après un certain laps de temps.
Contrôle de la durée des signaux : La carte timer peut également être utilisée pour contrôler la
durée des signaux de sortie. Elle peut générer des signaux de largeur d'impulsion (PWM) avec
des rapports cycliques spécifiques, utilisés dans de nombreux domaines tels que la régulation
de la vitesse des moteurs, la variation de luminosité des LED, etc.
Comptage d'impulsions : Certaines cartes timer sont équipées de compteurs qui peuvent
enregistrer le nombre d'impulsions ou d'événements survenus pendant une période donnée.
Cela peut être utilisé pour mesurer des intervalles de temps, des fréquences, des débits, etc.
Génération de signaux d'horloge pour communication : Dans certaines applications de
communication, une carte timer peut être utilisée pour générer des signaux de synchronisation
précis, tels que des signaux d'horloge ou des signaux de synchronisation de données,
nécessaires pour assurer la cohérence et l'exactitude des transmissions de données.
1.4.
Batterie et régulateur de charge
On utilise cet élément pour fournir une source d’alimentation autonome a notre appareil.
Il permet une utilisation sans avoir besoin de brancher à une prise électrique pendant une
durée limitée.
On chargera la batterie en utilisant un chargeur 12 V DC et un BMS afin de protéger les
cellules.
Le BMS (Battery Management System) est un système de gestion de batterie qui sécurise et
recharge les batteries. Il permet de surveiller la tension basse des cellules, de gérer
l’équilibrage à la recharge et de mesurer la température des cellules.
L'autonomie de la batterie dépend de la charge, de la tension, de l'ampérage, du temps
d'utilisation, du nombre de cycles de charge, de la technologie et de la température.
40
ISET N
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Conception du collecte
Figure 42 : BMS
1.5.
Afficheur LCD 4 × 16
Les afficheurs LCD sont des dispositifs d'affichage utilisés pour afficher des informations
textuelles et graphiques. Grâce à leur principe de fonctionnement à cristaux liquides, leur
rétroéclairage et leur contrôleur intégré, ils offrent une solution pratique et polyvalente pour la
visualisation des données dans de nombreux appareils électroniques
Figure 43 : Afficheur LCD 20x4
41
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Conception du collecte
2. Le cadre d’extraction (la grille) :
Figure 44 : Schéma d’un cadre d’extraction
Le grillage est le dispositif qui est placé dans la ruche pour que les abeilles puissent piquer, il
se compose de deux parties une grille est une plaque en verre.
L’existant : La partie supérieure, qui est une grille se compose de fines barres en acier
inoxydable dans lesquels passe le courant, c’est l’endroit où l’abeille se pose durant
l’extraction.
42
ISET N
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Conception du collecte
Figure 45 : Grille
Sous cette zone de circulation du courant est placé une plaque en verre.
Figure 46 : Verre contenant du venin
Verre : ils sont de différentes tailles selon le type de grille utilisé, généralement pas plus de 4
mm d’épaisseur et c’est là que l’abeille laisse le venin déposé car son dard ne peut pas
pénétrer ce matériau.
3. Ruche d’abeille :
Ce sont deux ruches dont les quelles on a ajouté des vitres pour pouvoir visionner la réaction
des abeilles durant les essais.
43
ISET N
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Conception du collecte
Figure 47 : Ruche expérimentale
Conclusion
En somme, la conception du collecteur de venin d'abeille est le fruit d'une approche
scientifique et technique, visant à maximiser la collecte de venin tout en préservant le bienêtre des abeilles. Cette technologie permet de prélever le venin de manière responsable et
durable, en contribuant ainsi à la recherche médicale et à l'industrie pharmaceutique.
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Chapitre III : Réalisation et exploitation du
collecteur
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Introduction :
La réalisation et l'exploitation d'un collecteur de venin d'abeilles constituent un domaine
fascinant de recherche et d'innovation. Ce dispositif spécialisé offre la possibilité de recueillir
le précieux venin produit par les abeilles, ouvrant ainsi la voie à de nombreuses applications
médicales et pharmaceutiques. La mise en place d'un tel collecteur nécessite une combinaison
de connaissances en apiculture et en génie électrique. Grâce à une conception soigneuse et à
une manipulation respectueuse des abeilles, il est possible d'exploiter ce processus de collecte
pour obtenir du venin de haute qualité tout en préservant la santé des colonies d'abeilles
1. Réalisation du collecteur
1.1. Boiter de contrôle
1.1.1. Réalisation des cartes électroniques
1.1.1.1. La dissolution de cuivre
Le processus commence par la création d’un typon qui représenter le traçage des pistes et les
empreintes.
Une fois que le typon est prêt, il est imprimé sur un papier de sublimation.
Ce papier est ensuite placé sur une plaque de cuivre
Nous avons utilisé le fer à repasser pour appliquer l’encre du typon sur la plaque, ou plutôt
pour l’imprimer dessus.
Après quelques minutes nous placions notre carte dans un solution de chlorure de fer.
Il est un agent corrosif qui attaque le cuivre non protégé par l’encre.
Ce processus dissout progressivement le cuivre non protégé, laissant intactes les pistes
électriques et les empreintes des composants électroniques.
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Figure 48 : Solution de chlorure de fer
1.1.1.2.
Nettoyage de la carte :
Une fois le cuivre non protégé a disparu, nous retirons la plaque de la solution de chlorure de
fer et nous la rinçons dans l’eau pour éliminer les résidus chimiques.
Figure 49 : Carte nettoyée
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1.1.1.3.
Perçage :
Le perçage d’une carte imprimée est une étape cruciale dans le processus de fabrication des
circuits imprimés. Il consiste à créer des trous dans la carte afin de permettre le passage des
broches des composants électroniques. Il est réalisé à l’aide d’une mini-perceuse spécialisée
équipée de forets adaptés au diamètre des trous requis.
Figure 50 : Perçage
1.1.1.4. Soudage
Les composants électroniques tels que les résistances, les condensateurs, les diodes, les
transistors et les circuits intégrés sont soigneusement placés, ensuite les broches des
composants sont soudées à l’aide d’un fer à souder et de l’étain.
Figure 51 : Soudage
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1.1.1.5. Test des cartes
Figure 52 : test de l’onduleur
Une fois que les composants sont soudés sur la carte, les tests de continuité et de court-circuit
sont effectués pour vérifier l’intégrité du circuit.
Ensuite, l’observation des signaux de sortie est réalisée pour examiner les caractéristiques
électriques et détecter d’éventuels problèmes.
Figure 53 : Signaux de commandes du la carte AC/DC
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Figure 54 : Signal de sortie pour un rapport cyclique maximale et les fréquences suivantes : 80 Hz,
3 kHz, 8 kHz
Le collecteur de venin d'abeille est composé de plusieurs composants essentiels. Tout d'abord,
un onduleur est utilisé pour générer des impulsions électriques nécessaires à la stimulation des
abeilles et à l'extraction du venin. Cet onduleur convertit l'électricité provenant d'une source
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d'alimentation continue fournit par la batterie en impulsions spécifiques qui sont appliquées
aux abeilles.
Ensuite, le microcontrôleur intervient pour contrôler précisément la durée des impulsions
électriques générées par l'onduleur. Il indique aussi la tension de la batterie, le mode de
fonctionnement (Run ou stop) et la durée des pauses entre une trame d’impulsion et la
suivante afin de garantir un processus d'extraction efficace et sûr pour les abeilles.
Figure 55 : La carte qui compotera le microcontrôleur
Un afficheur est également intégré dans le boîtier pour afficher certains paramètres pertinents
lors de l'extraction du venin. Cela permet à l'opérateur de surveiller en temps réel les données
telles que la fréquence d'impulsion, la durée de l’extraction.
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Figure 56 : Boiter de contrôle
Enfin, une batterie est utilisée pour alimenter le boîtier du collecteur de venin d'abeille. La
batterie peut être rechargée.
L’appareil consomme au maximum 100 mA, la batterie et composé de 3 cellules Lithium-ion
CGR18650C en série. Sachant que la cellule fournit une tension de 4 V à ces bornes et à une
autonomie de 1800 mAh cela permet de savoir que l’autonomie et la tension totale de la
batterie est 1800 mAh 12V. Alors, théoriquement l’autonomie de l’appareil est de 18h.
1.2. La grille
Nous avons travaillé avec attention pour réaliser une grille de collecteur de venin d'abeille de
qualité acceptable. Tout d'abord, nous avons effectué des recherches pour comprendre les
besoins spécifiques des apiculteurs et les exigences de collecte du venin. Ensuite, nous avons
conçu et fabriqué une grille en utilisant des matériaux durables et non toxiques pour assurer la
sécurité des abeilles.
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Figure 57 : Cadre d’extraction réalisé
1.3. La ruche
Lors de la construction d'une ruche d'abeille, nous avons pris en compte divers aspects pour
assurer à la fois la sécurité des abeilles et la facilité d'observation. Nous avons inclus une
paroi vitrée dans la ruche afin de permettre aux apiculteurs de surveiller les attaques d'abeilles
pendant le fonctionnement du collecteur de venin. Cette caractéristique offre une visibilité
claire et aide à évaluer la réaction des abeilles pendant le processus.
En ce qui concerne la couleur de la ruche, nous avons opté pour une peinture blanche. La
peinture blanche offre plusieurs avantages, notamment en réfléchissant la chaleur du soleil et
en maintenant une température optimale à l'intérieur de la ruche. De plus, la couleur blanche
est généralement apaisante pour les abeilles et peut les aider à rester calmes.
Pour assurer l'étanchéité de la ruche, nous avons utilisé un mastique spécialement conçu pour
résister aux intempéries. Ce mastique est appliqué pour sceller soigneusement les fissures et
les joints, empêchant ainsi les infiltrations d'air et de pluie. Cela crée un environnement stable
et protégé pour les abeilles à l'intérieur de la ruche.
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Figure 58 : Ruche expérimentale en cours de réalisation
En conclusion, la réalisation du collecteur de venin d'abeille ouvre de nouvelles perspectives
fascinantes. La question de son exploitation se pose désormais, offrant des possibilités de
valorisation médicale, commerciale et scientifique. Comment pouvons-nous exploiter au
mieux ce collecteur pour bénéficier de toutes les opportunités qu'il présente ?
2. L’exploitation du collecteur
2.1. Méthodes de récolte et d’extraction du venin d’abeille
Dans la méthode la plus utilisée aujourd’hui, certains producteurs placent les grilles à
l’extérieur de la ruche (méthode d’extraction externe). D’autres, comme nous, les placent à
l’intérieur de la ruche
Nous utilisons cette dernière méthode pour ses avantages d’extraire une grande quantité de
venin. Pour la réussite de ce processus nous devons passé par ces 4 étapes :
2.1.1. Insertion du cadre
Lorsque nous effectuons l’insertion du cadre d’extraction de venin d’abeille dans la ruche,
nous prenons toutes les précautions nécessaires pour assurer la sécurité des abeilles et
maximiser la collecte du venin.
Nous plaçons délicatement le cadre spécial à l’intérieur de la ruche exactement à l’entrée de la
ruche afin de pouvoir collecter également du venin car ce sont les butineuses qui en
produisent le plus du fait qu’elles sont les plus âgées.
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Figure 59 : Insertion du cadre
2.1.2. Réglage des paramètres
Après l’insertion du cadre d’extraction dans la ruche, nous procédons aux réglages des
paramètres de l’impulsion du collecteur.
Nous ajustons le rapport cyclique c'est-à-dire la variation de tension efficace de sortie, nous
choisissons une fréquence adaptée.
De plus, nous réglons le Ton (durée de la trame d’impulsion) et Toff (durée de repos entre deux
trames successives).
Ces paramètres sont ajustés avec précaution afin de fournir une stimulation optimale pour
encourager les abeilles à piquer, sans les perturber excessivement.
En trouvant le bon équilibre, nous facilitons la collecte de venin tout en maintenant le bienêtre de la colonie d’abeilles.
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Figure 60 : Réglage des paramètres
2.1.3.
Retrait de la vitre
Après 3 heures de fonctionnement, on retire la vitre du cadre pour l’examiner après une
excitation des abeilles et libération de leurs venins.
Nous observons la présence d’un résidu blanc qui est le venin en état solide. En effet le venin
d’abeille se transforme instantanément en état solide après son exposition à l’air.
Figure 61 : Retrait de la vitre
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2.1.4. Collecte du venin
En utilisant des outils appropriés (lame), nous recueillons ce dépôt de venin.
Cette étape est essentielle car le venin est une substance précieuse et potentiellement
bénéfique pour différentes applications comme l’utilisation dans des fin médicales
cosmétiques ou de recherche scientifique.
Figure 62 : Venin d’abeille
D'après l'extrait du produit que nous espérons à obtenir, à savoir le venin d'abeille, nous
explorons les multiples possibilités d'intégration de ce précieux ingrédient dans divers
domaines d'application qui répondent à la demande du marché.
Conclusion :
Cette technologie innovante offre un potentiel prometteur pour la recherche sur les allergies,
l'immunothérapie (amélioration de l’immunité) et d'autres domaines de la médecine,
contribuant ainsi à notre compréhension des bienfaits que les abeilles peuvent offrir à
l'humanité.
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Conclusion
Conclusion générale
En conclusion, nous avons exploré le monde fascinant des abeilles dans ce premier chapitre.
Les abeilles vivent en colonies structurées, avec des castes spécifiques telles que les ouvrières,
les reines et les faux bourdons, et leur morphologie, avec un corps segmenté, est parfaitement
adaptée à leurs différentes tâches au sein de la colonie.
Nous avons également découvert les produits précieux que les abeilles fabriquent, tels que le
miel et la cire d'abeille, qui ont des utilisations variées dans notre vie quotidienne. Ces
produits sont le fruit du travail acharné des abeilles ouvrières, qui collectent le nectar des
fleurs et le transforment dans la ruche.
Dans le deuxième chapitre, nous avons exploré la conception d'un collecteur de venin
d'abeille. Grâce à notre expertise technique, nous avons pu concevoir un appareil permettant
de recueillir le venin précieux produit par les abeilles. Ce chapitre a mis en lumière les étapes
nécessaires pour concevoir un tel collecteur, en tenant compte les comportementales des
abeilles.
Enfin, après une conception approfondie du collecteur et une étude sur le comportement des
abeilles, nous avons réalisé un collecteur en utilisant nos compétences. Nous avons effectué
des essais et atteint notre objectif souhaité : la collecte du venin.
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Bibliographie
Conceptiongénérale
&exploitation
Webographie
collecte
Conclusion
Bibliographie
•
Support de cours d’électronique de puissance/Les convertisseurs DC-DC et DC-AC
/Proposés par : Hidri Imed Technologue à l’ISET de Nabeul
•
Biologie de l’abeille domestique/ Dr Mohamed Gharbi/ École nationale de médecine
vétérinaire de Sidi Thabet.
•
Morphologie & anatomie de l’abeille/ Agnès FAYET/pour l’association CARI/
Rucher École de Rocamadour, Pech de Gourbière 43500 Rocamadour
Webographie
https://www.apiculture.net/blog/decouvrez-les-produits-ruche-n63
https://www.apiculture.net/blog/point-ruche-langstroth-n36
https://www.apiculture.net/blog/point-ruche-warre-n50
https://www.gammvert.fr/conseils/conseils-de-jardinage/comment-les-abeilles-font-elles-dumiel
https://www.gammvert.fr/conseils/conseils-de-jardinage/comment-les-abeilles-font-elles-dela-cire
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