Aquariophile d'eau douce depuis 25 ans, je suis "passé" à l'eau de mer il y a un an, nouvelle activité pour laquelle j'ai pu mettre en pratique ma formation d'électronicien que ma vie professionnelle ne me permet pas d'exploiter.
La plupart des aquariophiles d'eau de mer utilisent le brassage du bac principal ainsi que la mise à niveau automatique à l'aide d'eau de chaux, 2 applications pour lesquelles l'électronique peut apporter un certain confort.
Voici donc la description de 2 appareils que j'ai conçus, réalisés et mis au point.
Caractéristiques communes
1) Système de brassage - caractéristiques
2) Gestion du niveau réacteur à Hydroxyde caractéristiques
Description du système de brassage
Principes
Tous les systèmes que je connais utilisent des minuteries qui branchent et débranchent les pompes à intervalle régulier; l'originalité de ce système est justement qu'il n'y a pas de cycle régulier.
Avec 4 pompes (appelons les A, B, C et D), on dispose de 16 états différents : tout éteint, A, B, C, D, AB, AC, AD, BC, BD, CD, ABC, ABD, ACD, BCD, ABCD.
Toutes les x secondes, le système passe d'un des 16 états à un autre quelconque des 16 états; il n'est pratiquement pas possible de savoir quel sera l'état suivant; une pompe peut très bien démarrer, s'arrêter, rester arrêtée ou continuer à tourner; le résultat est que le courant dans le bac est vraiment aléatoire; ceci présente-t-il un avantage ? A vous de juger.
On peut fixer le délai entre chaque changement d'état à 5, 10, 20, 40 ou 80 secondes; le mien est réglé sur 20.
La nuit, il n'y a que 2 pompes qui tournent (aléatoirement bien sur); la lumière est détectée par une cellule photo dirigée vers l'éclairage du bac. En plus de la pompe de circulation qui sort dans un coin du bac et qui tourne en permanence, j'utilise une MJ 1200, dans chacun des 3 autres coins, et une MJ 1000 qui "souffle" de l'eau sous les P.V.; la nuit, les deux MJ 1200 avant ne tournent pas.
Description du circuit (cliquer sur le schéma pour l'agrandir)
U1 est un CD4020 qui divise la fréquence secteur pour obtenir une impulsion toutes les 5, 10, 20, 40 ou 80 secondes; l'horloge provient d'un optocoupleur alimenté par le secteur via 2 résistances de 47 k.
La fréquence choisie à l'aide d'un cavalier arrive à l'entrée de U2, un registre à décalage CD4006.
Les 4 portes du CD4077 U3 réinjectent le signal dans U2 de manière telle que l'état du registre soit quasi aléatoire; en pratique, on retrouve la même séquence après 218 cycles soit après 2 mois de fonctionnement si on choisit un cycle de 20 secondes.
Les 4 signaux de sortie des 4 portes commandent les 4 triacs de sortie via 4 optocoupleurs à l'aide du buffer U4, un 74HCT367; le CD4077 ne sort pas suffisamment de courant pour les optocoupleurs; chaque optocoupleur est aussi associé à une LED témoin.
Le 74HCT367 sert aussi d'ampli pour la cellule LDR détectrice jour/nuit en association avec les résistances R18 et R19; une LED indique le mode nuit; dans ce cas, les pompes 1 et 2 ne tournent pas.
Enfin, l'alimentation est fournie par un transfo 2 x 9 Volts 2VA, 2 diodes, 1 condensateur et un régulateur 7806 (6 volts donc).
Mise en uvre
Le circuit imprimé est double face; ne pas oublier les 2 via (connexion entre recto et verso).
Le circuit imprimé est fixé au fond du boîtier à l'aide d'entretoises de 5 mm; il vaut mieux isoler le fond du boîtier à l'aide d'une feuille de plastique.
Ne jamais oublier qu'une partie du circuit est reliée au secteur !
Si les 2 modules sont utilisés conjointement, la borne Stop est reliée à la sortie correspondante du module "gestion niveau"; sinon, elle doit être reliée à la masse (borne "Gnd"); si on la relie au positif ("Vcc"), toutes les pompes sont arrêtées.
La LDR est reliée aux bornes du même nom avec un câble blindé et disposée de façon à ce qu'elle "voie" l'éclairage de l'aquarium; la LED "Night" doit s'éteindre quand la LDR est éclairée; si elle ne s'éteint pas, augmenter la valeur de R19; si au contraire la LED reste allumée même quand l'aquarium est allumé, diminuer la valeur de R19.
Chaque pompe est reliée aux connecteurs Pompe1a & Pompe1b pour la pompe 1, etc. à l'aide d'une allonge terminée par une prise secteur moulée, chaque allonge traversant le boîtier par un passe-fil caoutchouc.
De même, le cordon d'alimentation est relié aux bornes AC1 & AC2.
Choisir la période d'un cycle en positionnant le strap sur une des 5 possibilités.
Liste des composants
Les dessins "pulseur recto", "pulseur verso" et "pulseur composants" permettent de reproduire le circuit imprimé de 95 x 115 mm; la photo 1 montre le boîtier sous le bac et la photo 2 l'aspect de la face avant 105 x 125 (avec le bouton "nourrissage" sous le boîtier). Description du système d'osmolation Principes Tous les systèmes que je connais utilisent des capteurs à flotteur pour lesquels la différence de niveau pour que le contact s'ouvre ou se ferme est de l'ordre du centimètre; un cm dans une zone de 6 dm² (exemple de ma décantation) conduit à ajouter chaque fois 600 ml d'eau en une fois, ce qui me semble beaucoup pour un réacteur à hydroxyde. J'ai préféré utiliser un émetteur-récepteur infrarouge dont la différence est de l'ordre du millimètre ce qui permet d'injecter beaucoup moins d'eau de chaux à la fois, évidemment beaucoup plus souvent. L'autre avantage est que ça ne s'use pas : un bout de frigolit blanc posé sur l'eau permet à la cellule située à l'extérieur du bac de "voir" le niveau à travers le verre; il faut le coller contre la vitre, sinon il se voit lui-même dedans; enfin ce détecteur se trouve facilement et ne coûte que 1,50 ! Il m'a semblé que le meilleur moment pour brasser l'hydroxyde est à la fin de l'osmolation; j'utilise le réacteur de Mars avec une MJ250 qui tourne 20 secondes (si ce temps ne vous convient pas, il est facile de le modifier). Une nouvelle osmolation ne peut commencer que 30 minutes au moins après le brassage (à nouveau, ce temps est modifiable). Enfin, j'ai ajouté un second détecteur IR qui arrête la pompe de circulation pendant 10 minutes (modifiable) en cas de niveau bas. L'interconnexion avec le module de brassage est telle que les pompes de brassage s'arrêtent aussi; ainsi en déclenchant l'arrêt à la main, on obtient une pause pour nourrissage. Description du circuit (voir figure 2) Quand le niveau est haut, la LED "H" est allumée. Quand le niveau descend, le phototransistor n'est plus éclairé par la lumière de la LED infrarouge réfléchie, la LED "H" s'éteint et la pompe de l'osmolateur (Os1 & Os2) est activée via la porte U1c, l'opto-coupleur et le triac. Quand le niveau redevient haut, le temporisateur U2 est déclenché pour 30 minutes et le temporisateur U4 pour 20 secondes; ce dernier met en fonction la pompe de brassage (Ca1 & Ca2) via son opto-coupleur et son triac. Tant que U2 est activé, la pompe de l'osmolateur ne peut plus tourner; si pendant cette période le niveau devenait à nouveau bas, cette anomalie temporaire serait signalée par la LED clignotante "Delay". Un second détecteur IR T2 déclenche le temporisateur U3 pendant 10 minutes si le niveau était vraiment trop bas, ce qui coupe la pompe de circulation (P1 & P2) normalement alimentée par son opto-coupleur et son triac. Via la sortie "Stop" connectée à l'entrée du même nom du module de brassage, on arrête aussi ces pompes. En déclenchant volontairement ce temporisateur en mettant l'entrée "Pause" au "plus" on a donc une pause de 10 minutes pour nourrissage. Mise en uvre Ne pas oublier les 4 ponts de câblage. Le circuit imprimé est fixé au fond du boîtier à l'aide d'entretoises de 5 mm; il vaut mieux isoler le fond du boîtier à l'aide d'une feuille de plastique. Ne jamais oublier qu'une partie du circuit est reliée au secteur ! Si les 2 modules sont utilisés conjointement, les bornes Gnd, Vcc et Stop sont reliées ensemble; il faut câbler l'alimentation d'un seul des 2 modules. On peut aussi connecter une ampoule de 6V 50mA entre Stop et Gnd : elle s'allumera pendant les 10 minutes de pause. Chez moi, le module "niveau" est près de la décantation, à la cave, et le module "brassage" près du bac au rez-de-chaussée; j'ai installé dans le module brassage un bouton poussoir lumineux; le bouton est relié entre Vcc et Pause et le témoin entre Stop et Gnd; ainsi, quand je pousse sur ce bouton (près du bac), la pompe de circulation (à la cave) et les pompes de brassage (dans le bac) s'arrêtent toutes 10 minutes, cet état étant signalé par le témoin allumé du bouton. Les 2 détecteurs de niveau sont soudés sur un petit bout de circuit imprimé qui reçoit aussi la résistance R1; je n'ai pas joué au bout de frigolit qui flotte parce que je n'y ai pas pensé; le petit circuit se trouve dans un boîtier (75x50x27 mm) traversé par une tige terminée par un flotteur qui flotte (tiens !) dans la décant; sur la tige est collé un bout de papier blanc qui vient en face du détecteur du haut ou du détecteur du bas; en position médiane, il se trouve entre les 2 détecteurs, donc en face d'aucun d'eux; le tout est relié au boîtier principal via un câble a 3 conducteurs + masse; voir figure 4 et photos 3 et 4. Le boîtier est relié à un bloc à 4 prises bricolé de manière à avoir accès aux 4 prises indépendamment; le secteur arrive sur une prise qui sert à brancher l'écumeur, le module est alimenté de cette prise via les bornes AC1 & AC2; les 3 autres prises étant reliées aux sorties du module par de petits bouts de câble (pompe de circulation, pompe de l'osmolateur, pompe de brassage du réacteur à calcium); voir photo 5. Les photos 6 & 7 montrent l'osmolateur boîtier ouvert et fermé; la photo 8 est une vue d'ensemble : à gauche l'osmoseur, à côté du réacteur, à droite la réserve à côté de l'osmolateur et du bloc de prises. La réserve est alimentée par une électrovanne commandée par un micro-switch; un flotteur (petite bouteille en plastique lestée) est pendu au levier du micro-switch par un fil Nylon. Pour modifier éventuellement les durées, T = 1,1 R C Liste des composants
Les dessins "osmolateur" et "osmolateur composants" permettent de reproduire le circuit imprimé de 95 x 115 mm; la face avant est bien visible en photo 7. Les témoins doivent être interprétés comme suit
1 optocoupleur CNY17
4 Optocoupleurs Triac MOC3041
U1 CD4020 14 Stage Binary Counter
U2 CD4006 18 bit Shift Register
U3 CD4077 4 x 2 XNOR
U4 74HC367 Hex tri-state buffer
4 Résistance 120 W R1, R2, R3, R4
4 Résistance 1k R6, R7, R9, R10
2 Résistance 47k R13, R14
3 Résistance 100k R15, R19, R20
1 Résistance 330 W R17
1 Résistance 1M R18
5 Led 5 mm D1, D2, D3, D4, D12
4 triacs boîtier isolé BTA 08-400
3 Diode 1N4148 D5, D10, D11
1 Transfo 2 x 9 V 2 VA
C1 1000 µF
C2 0.1 µF
C3 10 µF
1 Régulateur 7806
1 Connecteur HE10 + 1 strap (pour sélectionner la durée du cycle)
Boîtier Retex RM6 ou similaire
1 LDR
T1 est le détecteur IR composé d'une LED infrarouge et d'un phototransistor dans le même boîtier; c'est un cube de 7 mm de côté; voir figure 3.
2 détecteur CNY70 T1, T2
1 résistance 390 W R1
2 résistances 22k R2, R3
1 résistance 100k R4
2 résistances 330 W R5, R6
1 résistance 100k R7
3 résistance 120 W R8, R11, R14
1 résistance 1k R9
1 résistance 1M5 R10
2 résistance 1k R12, R15
1 résistance680k R13
1 résistance 5k6 R16
1 74HC1322 NAND trigger U1
2 ICM7555 ou TLC555 (555 CMOS) U2, U4
1 NE555 ou LM555 U3
2 0.1 µF C1, C6
3 1000 µF C2, C4, C5
1 220 µF C3
1 10 µF C7
1 15 µF C8
4 1N4148 D10, D11, D12, D13
5 Led 5 mm
1 Led 5 mm clignotante (Delay)
3 Optocoupleurs Triac MOC3041
3 triacs boîtier isolé BTA 08-400
1 Transfo 2 x 9 V 2 VA
1 Régulateur 7806
16 bornes à vis
Pour vous donner une idée, voici la liste des pièces principales (on n'y trouve par exemple aucune résistance) pour les 2 modules et leurs références et prix (encore en Francs français) chez Selectronic; le total est d'environ 100 .
|
Désignation |
Ref |
Nbre |
PU |
Total |
|
MOC3041 |
22.7083 |
7 |
14,00 |
98,00 |
|
Lot de 10 BTA08-400 |
22.4022-10 |
1 |
65,00 |
65,00 |
|
CNY17 |
22.7934 |
1 |
4,00 |
4,00 |
|
CD4020 |
22.4212 |
1 |
6,00 |
6,00 |
|
CD4006 |
22.4201 |
1 |
5,00 |
5,00 |
|
74HC132 |
22.7071 |
1 |
4,00 |
4,00 |
|
CD4077 |
22.4245 |
1 |
4,00 |
4,00 |
|
74HC367 |
22.8231 |
1 |
5,00 |
5,00 |
|
CNY70 |
22.7391 |
2 |
10,00 |
20,00 |
|
ICM7555 |
22.3894 |
3 |
6,00 |
18,00 |
|
Régulateur +6V 7806 |
22.4027 |
1 |
5,00 |
5,00 |
|
Lot de 2 10µF 25V radial |
22.9221-2 |
1 |
3,00 |
3,00 |
|
Lot de 2 10µF 25V axial |
22.7585-2 |
1 |
2,50 |
2,50 |
|
Lot de 10 ZU5 100nF 50V radial |
22.2855-10 |
1 |
19,00 |
19,00 |
|
220µF 16V |
28.8732 |
1 |
2,50 |
2,50 |
|
1000µF 16V radial |
22.6651 |
4 |
4,00 |
16,00 |
|
RM6 (125x35x105) |
22.2317 |
2 |
55,00 |
110,00 |
|
Transfo 2x9V 2VA |
22.6533 |
1 |
39,00 |
39,00 |
|
Cordon secteur CEE |
22.0594 |
6 |
10,00 |
60,00 |
|
Lot de 10 entretoises 5mm |
22.9110-310 |
1 |
7,00 |
7,00 |
|
Coffret BIM2000 75x50x27 |
228131-2 |
1 |
21,00 |
21,00 |
|
Bornier 2 contacts 7,62mm |
22.7405 |
3 |
7,00 |
21,00 |
|
Bornier 3 contacts 7,62mm |
22.7406 |
4 |
10,00 |
40,00 |
|
lot de 3 LED rouge |
22.2536-3 |
2 |
3,00 |
6,00 |
|
lot de 3 LED jaune 5mm |
22.2540-3 |
2 |
3,00 |
6,00 |
|
lot de 3 LED verte |
22.2538-3 |
1 |
3,00 |
3,00 |
|
LED clignotante 5mm rouge |
22.2560 |
1 |
5,00 |
5,00 |
|
Lot de 10 clips LED 5mm |
22.5109-10 |
2 |
9,00 |
18,00 |
|
Total commande |
613,00 |