Sonde de niveau d'eau

[JoshuaSign]

Bonjour,

Je me suis mis en tête de reprendre l’électronique en commençant par quelques chose de simple : un boiter électronique indiquant le niveau d'eau par diodes.
Le cadre d'utilisation serait par exemple pour connaitre le niveau d'eau dans une cuve de récupération des eaux de pluies.

Pour ce projet il n'a fallu plusieurs heures de recherches avant d'aboutir à quelques chose de fonctionnel.
Hé oui mes cours sur les transistors et les aop sont très très loin.... (c’était il y a 25 ans)

Bref, j'ai enfin un prototype qui fonctionne, le plus dur finalement est de fabriquer une sonde qui tienne durablement de façon immergé... mais c'est un autre sujet (en cours de test).

Je vous présente le shéma de mon prototype afin d'avoir vos avis avertis concernant les erreurs que j'ai pu commettre, les améliorations possibles etc...
Toutes vos critiques seront les bien venues (tant qu'elle restent constructives).

Ce montage sera mis dans une boite ABS contenant une pile 9V et une prise RJ45 permettant de connecter la sonde.
Il est donc important de ne pas consommer trop rapidement la pile.

Bien que non indiqué sur le shéma, un switch permettra à l'utilisateur d'activer le circuit, le temps d'obtenir une lecture ( entre 1 et 10 secondes de consultation par jour ou par semaine en principe)

J'ai fait la simulation avec une courbe d'alimentation représentant une pile standard de 9V Duracell 6LR61 MX1604 - datasheet : http://www.farnell.com/datasheets/1842389.pdf
(modo : si le fait de nommer un composant peut s'apparenter à faire de la pub, merci de corriger ce post)

Le but de la diode "Power_led" est de :
- ne s'allumer que si les autres diodes peuvent fonctionner (qu'il y a suffisamment de jus dans la pile).
- ne plus s'allumer avant que le boitier ne soit plus du tout utilisable (afin que l'utilisateur soit averti qu'il faut changer la pile)
- d'indiquer que l'appareil fonctionne (si la sonde est coupée ou si la cuve est completement vide aucune diode ne s'allume mais on sait au moins que le boitier fonctionne et a une pile qui marche)

Pour information j'ai utilisé des LM741 sur mon shéma car c'est ce que j'ai en stock dans mes tiroirs.

Voici donc en piece jointe, le shémat en png, le fichier LTSPICE (le .asc zippé), l'image des courbes montrant la chute de tension de la pile en fonction du temps ainsi que l'intensité qui traverse la "Power_led" et une led lambda, le fichier de tension de la pile selon la datasheet pour LTSPICE (l'unité de temps est la seconde mais peut importe c'est l'idée qui compte).

D'avance merci pour l'attention que vous porterez à ce modeste projet.

JoshuaSign
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[soraka]

Bonjour,
juste une suggestion en passant,vu l'usine à gaz pour allumer quelques diodes...
et vu que vous n'avez pas encore de réponse...
je réalise tous mes capteurs de niveau comme ça maintenant:
prendre un tube plein de la hauteur du réservoir,
le plonger dans le réservoir,suspendu à une jauge de contrainte et mesurer la poussée d'archimède qui s'exerce sur le tube au fur et à mesure que le niveau du liquide monte.
C'est original,très intéressant à réaliser et très précis.
Cordialement,

[Antoane]

Bonjour,

Sans juger du principe de mesure :
Le LM741 est un composant obsolète, aux performances assez pitoyables. En particulier :
- sa tension d'alimentation minimale risque de le rendre incompatible avec une alim 0/9 V
- son "common mode input voltage range" est incompatible avec ton besoin ;
- il consomme beaucoup.
Utiliser un meilleur composant permettrait de supprimer toutes les Ra, Rb et Q.
Le LM339, par exemple, est un composant courant, peu cher et ne consommant pas grand chose. Il faudra cependant peut-être modifier un peu la sonde (ou son alimentation) de manière à ne pas sortir du common mode input voltage range du composant.
Sinon, tu peux chercher sur le site de n'importe quel fondeur ou revendeur un comparateur ayant un common mode input voltage range plus large.

Il est probablement possible de fortement accroitre Rd, de manière à limiter la consommation.
U8 est inutile: Vcc est déjà une source à basse impédance. Mieux vaudrait s'en servir comme comparateur pour alimenter ou non la led associée.

Tu peux aussi regarder du côté du LM3914


Un autre design de jauge, n'aillant pas de problème de corrosion de la sonde : https://forums.futura-sciences.com/p...iverselle.html

[mag1]

Bonjour,

Alors, si on parle de capacitif, en fait, il y a trois pages à lire:

http://electromag1.wifeo.com/sonde-c...son-serie-.php

MM

[A voir en vidéo sur Futura]

[JoshuaSign]

Bonjour à tous et Merci pour vos réponses !


La remarque de soraka est intéressante, j'ai d'ailleurs vu un bon sujet sur ce principe (désolé je n'ai plus l'url).
J'ai aussi cherché des principes à base d'ultra son ou de laser, évitant ainsi d'avoir une sonde à immerger. (j'en ai pas trouvé bcp et ça semble relativement couteux)

Entre temps je suis aussi tombé sur les très bonnes vidéos et l'excellent descriptif de la sonde capacitive faite par Mag1 (bravo pour la démo sur youtube!)
Le principe est très sexy je trouve.

Grâce à Antoane je viens de lire tout le superbe sujet sur la sonde capacitive de Tropique.
Cela me semble top, le seul bémol que j'ai par rapport à ce principe de sonde capacitive est le coût du circuit.
L'exemple de cicuit que j'ai présenté doit avoir un cout total voisin des 5e (boitier plastique compris 1.82e) pile non incluse

Dans son exposé Mag1 utilisation deux "picaxes", un écran LCD pour la lecture des valeurs et rien que cela dépasse largement les 5e...
Mais bon, on est pas non plus dans des dépenses monstrueuses je vous l'accorde.

Je pense continuer à creuser vers le principe de sonde capacitive, ne serait-ce que pour le plaisir de bien tout comprendre.
Je suis d'ailleurs bluffé par le niveau de précision.

Paradoxalement, pour une simple cuve de récupération des eaux de pluies, connaître le niveau au millimètre ou même au centimètre près me semble un peu excessif.
D'où mon montage à led avec des paliers.

Dans tous les cas, et apres 15 jours de tests de mon prototype, comme je m'y attendais, je vais certainement abandonner mon principe de départ.
Il s'avère qu'une sonde à fil ne saurait tenir la route sur du long terme. Le contact de l'eau fini par déposer une pellicule grasse (des sels?) et conductrice sur le support (tige plastique) qui tiens les fils capteurs.
Du coup quand le niveau baisse, plusieurs capteurs indiquent être sous l'eau alors qu'ils ne le sont plus...


ps : Antoane si tu as une idée pour utiliser mes LM741 je suis preneur, j'ai un vieux stock (une bonne poignée) qui me sert actuellement pour mes tests sur mes proto car je n'avais pas d'autre aop sous la main.
Pour ce montage j'ai commandé des LM2902. Petit à petit je me refait un stock avec des composant actuels. les LM741 que j'ai récup étaient utilisés dans les années 70 pour fabriquer des ampli sono/guitare.
Ils étaient très correct pour l'époque et particulièrement adaptés pour les traitements du son

[mag1]

Dans son exposé Mag1 utilisation deux "picaxes", un écran LCD pour la lecture des valeurs et rien que cela dépasse largement les 5e...
Mais bon, on est pas non plus dans des dépenses monstrueuses je vous l'accorde.

Je pense continuer à creuser vers le principe de sonde capacitive, ne serait-ce que pour le plaisir de bien tout comprendre.
Je suis d'ailleurs bluffé par le niveau de précision.

Paradoxalement, pour une simple cuve de récupération des eaux de pluies, connaître le niveau au millimètre ou même au centimètre près me semble un peu excessif.
D'où mon montage à led avec des paliers.

Dans tous les cas, et apres 15 jours de tests de mon prototype, comme je m'y attendais, je vais certainement abandonner mon principe de départ.
Il s'avère qu'une sonde à fil ne saurait tenir la route sur du long terme. Le contact de l'eau fini par déposer une pellicule grasse (des sels?) et conductrice sur le support (tige plastique) qui tiens les fils capteurs.
Du coup quand le niveau baisse, plusieurs capteurs indiquent être sous l'eau alors qu'ils ne le sont plus...

Bonjour,

Si il y a un dépôt sur les tiges, le capteur capacitif aura aussi probablement des problèmes, mais avec du fil émaillé, faut voir.

Les capteurs ultra son peuvent aussi bien fonctionner, j'en connait quelques exemples.

MM

[Antoane]

Bonjour,

tu as une idée pour utiliser mes LM741 je suis preneur, j'ai un vieux stock (une bonne poignée)

Comme tu dis... Ce sont des composants d'une autre époque, qui n'ont à mon sens de place ailleurs que dans un tiroir ou au rebus.

Si il y a un dépôt sur les tiges, le capteur capacitif aura aussi probablement des problèmes, mais avec du fil émaillé, faut voir.

Ça dépend de la géométrie de la sonde et de la manière exacte dont elle est mise en œuvre. En gros il y a deux méthodes :
- ou bien on réalise une capacité variable dont la valeur dépend de la permittivité du liquide : c'est alors le diélectrique qui varie avec le remplissage de la cuve ;
- ou bien on utilise le fait que le liquide est suffisamment conducteur pour que la géométrie d'une électrode soit notablement modifiée par la présence de liquide (en gros : toute le liquide se comporte comme une électrode).
dans le second cas, la variation de capa est a priori suffisamment grande pour que la présence de dépôt n'engendre pas une trop grande erreur de mesure. La première méthode pourrait aboutir à davantage d'erreur (la permittivité des liquides n'étant pas colossale, en gros < 10).

[mag1]

Bonjour,

Une sonde capacitive avec fil émaillé devrait fonctionner, on ne connait pas la longueur de la sonde, mais avec le fil émaillé, on mesure des capa de l'ordre du nF, moins sensibles aux effets parasites .

Solution alternative avec un capteur ultra son à moins de 4 euros : https://www.gotronic.fr/art-module-a...r04a-27740.htm

Mode d'emploi picaxe : https://www.gotronic.fr/pj2-hc-sr04-...icaxe-1343.pdf

MM

[JoshuaSign]

Super !

Merci pour vos réponses.

Je vais continuer mes investigation et tests.


Je pense que ce fil peut être clos, mais je ne sais pas comment faire (si un modo passe par là....)