Contrôle de la température

[invitec5d531cf]

Bonjour!

Je me tourne vers votre forum car je n'ai que des connaissances de base en électronique.

Mon projet est fort simple : développer moi-même mes films couleurs (précédé C-41). En C-41, la précision de la température de la chime est critique. La marge d'erreur est mince : entre 0,5°C et 1°C selon la marque des chimies utilisées.

Pour arriver à une telle précision, je me propose d'utiliser un bain-marie équipé d'une pompe d'aquarium pour faire circuler l'eau (uniformisation constante de la température), d'un chauffe-eau (!) et d'un ST-1000, mais en version MH1210W. Le premier affiche une précision de 1°C, l'autre de 0.3°C.

Il existe également des thermostats «PID», mais je ne suis pas certain de comprendre leur utilité. Bon... si j'étais programmeur, j'aurais pris un Raspberry Pi...

Note : le chauffe-eau va fonctionner au 110V.


J'ai 4 questions :

1. d'après vous, puis-je me fier à la fiche technique du MH1210W (précision de 0,3°C) ou bien ces appareils sont-ils finalement tous identiques (pour ne pas dire tous un peu mauvais)?

2. Devrais-je prendre un «PID»?

3. D'où vient la précision de ces appareils : de la sonde à température ou bien de la calibration de l'appareil? Si la sonde joue un rôle important, alors quelle marque de sonde utiliser?

4. Existe-t-il un autre appareil, simple à configurer, qui me permettrait de contrôler de façon précise la température de mon bain-marie?

Merci!

Rémi
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[invitee05a3fcc]

Bonjour C-41 et bienvenue sur FUTURA

D'où vient la précision de ces appareils : de la sonde à température ou bien de la calibration de l'appareil?

Dans cette carrosserie, il y a X modèles de thermostat.
- J'en ai acheté un en 230V AC pour mon fils avec , de mémoire, une hystérésis réglable par pas de 0,1°
- J'en ai acheté un en 12V AC pour moi avec une hystérésis réglable par pas de 1°

C'est uniquement un problème de logiciel du µC qui fait la régulation de température et pas de sonde

[RomVi]

Bonjour

Si la précision est critique il faudra passer par un régulateur PID, sinon la régulation se fera forcément en dent de scie puisque la chauffe se coupe totalement quand la consigne est dépassée, et se cale au maximum de la puissance quand on redescend trop bas. Avec un PID par contre la chauffe s'ajuste de façon à compenser exactement la perte de chaleur, et on tend vers une mesure égale à la consigne.

[invitec5d531cf]

[je reprends ma réponse puisque le système ne semble pas l'avoir enregistrée]

Donc, la précision de la sonde est plutôt secondaire. J'ai fouillé la Toile pour trouver une sonde : je suis tombé sur un site qui recense plusieurs types de sondes (cela peut éventuellement intéresser des membres de votre forum). Je crois bien que je vais opter pour une sonde DS18B20 (précision 0,5°C).

Ensuite, le régulateur PID est la meilleure solution puisqu'il est en mesure d'anticiper, pour ainsi dire, la «courbe» de déperdition de chaleur / chauffage. De fait, avec le temps, l'eau de mon bain-marie sera «exactement» à la température souhaitée (si j'ai bien compris).

Reste la question du choix du régulateur PID : ceux vendus sur eBay sont-ils tous équivalent? Dois-je rechercher des caractéristiques spécifiques (outre le voltage; 110V)?

Certains sont vendus avec un dissipateur de chaleur. Est-ce que le régulateur PID tend à chauffer? Est-ce le relais statique qui tend à chauffer?

Une dernière question : c'est mon élément chauffant qui sera branché sur le relais statique?

Merci!

R.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee05a3fcc]

Je crois bien que je vais opter pour une sonde DS18B20 (précision 0,5°C).

A mon avis, mauvais choix .
Pour utiliser un DS18B20, il te faut utiliser derrière un µC . Tu en as déjà programmé ?

Tu n'as pas besoin de précision, mais de stabilité . Et une CTN fera parfaitement le job .
Une régulation en tout ou rien fera le job si tu peux avoir une hystérésis de 0,5° (ou mieux). La masse de liquide fera le reste à condition que la valeur de la résistance chauffante soit adaptée. Si tu mets une 1KW pour un litre de liquide, c'est sûr, ça ne va pas le faire !

Le gros problème que tu dois régler, c'est le gradient ( homogénéité) de la température . Faut isoler/agiter ton liquide .

[RomVi]

[je reprends ma réponse puisque le système ne semble pas l'avoir enregistrée]

Donc, la précision de la sonde est plutôt secondaire. J'ai fouillé la Toile pour trouver une sonde : je suis tombé sur un site qui recense plusieurs types de sondes (cela peut éventuellement intéresser des membres de votre forum). Je crois bien que je vais opter pour une sonde DS18B20 (précision 0,5°C).

Ensuite, le régulateur PID est la meilleure solution puisqu'il est en mesure d'anticiper, pour ainsi dire, la «courbe» de déperdition de chaleur / chauffage. De fait, avec le temps, l'eau de mon bain-marie sera «exactement» à la température souhaitée (si j'ai bien compris).

Reste la question du choix du régulateur PID : ceux vendus sur eBay sont-ils tous équivalent? Dois-je rechercher des caractéristiques spécifiques (outre le voltage; 110V)?

Certains sont vendus avec un dissipateur de chaleur. Est-ce que le régulateur PID tend à chauffer? Est-ce le relais statique qui tend à chauffer?

Une dernière question : c'est mon élément chauffant qui sera branché sur le relais statique?

Merci!

R.

Il faut plutôt prendre une sonde au platine, surtout qu'une sonde dallas ne serait pas compatible avec ces régulateurs (une CTN non plus d'ailleurs).
L’intérêt du PID n'est pas tellement d'anticiper mais plutôt d'annuler l'erreur statique (la consigne devient égale à la mesure), alors que la régulation tout ou rien ne sait qu'osciller autour de la consigne.
Les régulateurs PID sont tous plus ou moins équivalents, par contre il faudra régler les paramètres de régulation, mais il n'y a rien de sorcier.

La résistance est commandé par le relais statique, comme le ferait un interrupteur. Le relais peut chauffer un peu, il est conseillé de le fixer sur une plaque en métal, mais je suppose que ta résistance chauffante n'est pas très puissante.

[invitec5d531cf]

Bon... je commence à y voir (un peu) plus clair.

J'ai l'intention d'utiliser une pompe d'aquarium pour faire circuler l'eau en permanence de façon à donner au bain marie une température uniforme.

Comme les chauffe-eau d'aquarium ne sont pas assez puissant (34°C max) je pense opter pour un élément chauffant de bouilloire électrique ou de machine à café — 1500W (il me faut jusqu'à 38°C/100F°C). Pour l'heure, je ne me suis pas encore penché sur cet aspect.

Go pour le PID!

J'ai trouvé d'ailleurs un modèle qui permettrait de contrôler l'hystérésis selon une précision de 0,1°C avec une sonde PT100 (qui serait une sonde platine) (le manuel : http://golanderusa.com/media/updown/GL-102_manual.pdf).

Sauf erreur, ce modèle accepte d'ailleurs plusieurs types de sondes (thermocouple : T, R, J, Wre, B, S, K, E; PT100 RTD 0.1° resolution; PT100 RTD 1° resolution); tableau 2 de la page 5 donne la liste.

Et ceci serait une sonde platine?


L'hystérésis... un autre truc à apprendre...

Mais si j'ai un PID, est-ce que l'utilisation de l'hystérésis ne devient pas inutile puisque le PID utilise 3 valeurs dans son «analyse» de la variation de température? Surtout que le modèle de PID que j'ai trouvé comporte un dispositif d'ajustement automatique («auto-tune») : «if the control with default P, I and d parameters settings are not able to hold the target temperature, the built-in auto tune function can find the right PID parameters for the system».


Mais là, tout d'un coup, je sens l'ignorance me rattraper...

R.

[RomVi]

Une régulation par hystérésis consiste à fixer 2 seuils, un pour couper la chauffe et un autre pour la remettre. Si le système n'a pas d'inertie on peut fixer des seuils très rapproché, par exemple couper la chauffe à 35.1°C et la remettre à 34.9°C, et la température restera entre ces 2 valeurs.
Par contre si il y a de l'inertie la chauffe va se couper à 35.1°C, mais peut très bien continuer à monter quelques degrés plus haut, surtout que la réponse de la sonde n'est pas instantanée, elle doit aussi monter en température pour assurer une mesure réelle.

Pour bien faire il faudrait que tu détermines la réponse de ton système avant d'acheter un régulateur, pour ça il suffit d'alimenter ta résistance en direct sur une prise, le bain étant agité avec une pompe.
Tu observes la température avec un thermomètre, avec la même quantité d'eau que ce que tu vas utiliser pour le bain. Lorsque tu atteins la valeur souhaitée tu coupes l'alimentation de la résistance et tu regardes comment évolue la température (si elle continue à monter).

En fonction de cette petite expérience tu pourra t'orienter vers un type de régulateur approprié.

PS: La sonde que tu indiques dans ton lien est bien une sonde platine.

[antek]

Et ceci serait une sonde platine?

L'appellation PT100 désigne un capteur à résistance platine de 100 ohm à 0°C
Il existe des PT1000 aussi.

[invitec5d531cf]

Hmmmm... certes, je peux aisément faire un essai pour voir comment se comporte mon bain-marie, mais je ne suis pas certain de pouvoir faire le lien entre cette expérience et les caractéristiques d'un régulateur PID (lacunes techniques sévères...).

Actuellement, je développe mes films noir et blanc (de loin moins critique sur la température). J'ai remarqué qu'une fois l'ensemble bain-marie / chimies a atteint 20°C il tend à garder sa température (le chauffe-eau d'aquarium ne déclenche que rarement durant le développement qui s'étire sur presque 40 minutes).

Mon bain-marie disposerait donc une certaine stabilité dans la mesure où : 1) la température ambiante est proche de 20°C; 2) j'ai une bonne quantité d'eau dans mon bain-marie (probablement de 6 à 8 litres; je n'ai jamais calculé).

Certes, à 38°C, la déperdition de chaleur peut être plus rapide à cause de la différence par rapport à la température ambiante (je pourrais isoler mon bain-marie), mais ces indications sont-elles suffisantes pour pointer vers un modèle spécifique de régulateur PID?


R.

[RomVi]

Il est logique que le bain reste à 20°C vu qu'il s'agit d'une température proche de l'ambiant, par contre il ne faut pas espérer maintenir 38°C.
Si tu fais l'essai que j'ai décrit plus haut et que tu peux fournir les données je saurais te dire précisément ce qu'il faut comme régulateur.

Idéalement il serait intéressant de fournir la température au fil du temps, disons toutes les minutes jusqu'à atteindre les 38°C, en démarrant à l'instant précis où tu branches la chauffe, puis d'indiquer à quelle température maxi tu montes après avoir débranché la résistance lorsque tu as atteints les 38°C.
Ces valeurs permettent de tracer une courbe et de déterminer ce qu'on appelle la "fonction de transfert", et d'avoir un ordre d'idée des paramètres de régulation à configurer.