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Hervé Reef Tools

Utilitaires pour aquarium récifal

Mode d'emploi

SiteLock
J'ai commencé par écrire les programmes pour moi-même, pour ma facilité; puis je me suis dit qu'ils pouvaient être utiles à d'autres; à cette fin, je les mets gratuitement à disposition.
Il est cependant frustrant de proposer des programmes sans savoir s'ils sont utilisés; à quoi bon se décarcasser s'ils ne le sont pas ?
Alors j'ai mis le système suivant en place : le logiciel nécéssite un mot de passe; pour vous le fournir, il vous demande vos coordonnées et votre adresse mail; le mot de passe est envoyé à l'adresse mail saisie; ainsi il n'est pas possible d'utiliser les logiciels sans fournir une adresse mail valide.
Lors de la première utilisation vous devez remplir le formulaire (Nom d'utilisateur (pseudo), nom, prénom et adresse mail) puis cliquer sur "Demander un mot de passe".
Le mot de passe est immédiatement envoyé à l'adresse mail saisie.
Je reçois aussi copie du mail, ce n'est pas pour vendre votre adresse à des tiers mais pour que je sache qui utilise le programme; ceci me permettra aussi de signaler aux utilisateurs la mise en ligne d'une nouvelle version éventuelle. .
Il suffit de copier/coller le mot de passe dans la zone "Mot de passe" et enfin de cliquer sur "Valider" pour obtenir l'accès aux différents modules.
Lors des utilisations suivantes il ne sera plus nécessaire de saisir ni le nom d'utilisateur ni le mot de passe; ce dernier n'est stocké nulle part.
La plupart de ces programmes sauvent leurs paramètres dans un fichier sur votre PC; lors de la prochaine utilisation, ce fichier permet de retrouver les derniers paramètres utilisés pour votre facilité, rien d'autre.
Dans le but de savoir à quel point le logiciel est utilisé, peut-être tous les jours, ou peut-être n'est-ce qu'une simple curiosité, le logiciel envoie sur le serveur des données relative à la fréquence d'utilisation, ceci à des seules fins afin de savoir s'il vaut la peine de continuer à l'améliorer.

Avant toute utilisation, merci de lire attentivement le mode d'emploi ci-dessous; vous pouvez accéder directement au mode d'emploi d'un module particulier en cliquant sur le bouton correspondant sur la représentation de l'écran principal ci-contre

Si vous acceptez de me communiquer vos nom, prénom et adresse mail vous pouvez télécharger le logiciel ici Télécharger
Cliquez sur le fichier téléchargé avec le bouton droit et choisissez "Exécuter en tant qu'administrateur".
Si vous souhaitez des détails sur la procédure d'installation voyez ici .

Si vous rencontrez une erreur merci de la signaler en répondant au mail avec lequel vous recevez votre mot de passe ou en cliquant sur le bouton "Contact" de l'écran principal ou encore ici ; le plus facile est de m'envoyer une copie d'écran où le message d'erreur apparaît en expliquant ce que vous faisiez exactement quand l'erreur s'est produite.
Vous pouvez utiliser le même canal pour proposer des modifications, vous contribuerez ainsi à améliorer les logiciel.
Si le logiciel parvient à intercepter l'erreur il envoie un rapport et une copie de sa fenêtre sur le serveur.
N'hésitez pas à manifester votre satisfaction, elle sera consignée ici

Erreurs couramment rencontrées :
  1. Ces programmes sont écrits en VB6 pour Windows (compatible XP, 7, 8, 10).
    Les utilisateurs d'Apple Mac Intosh peuvent les utiliser via un émulateur Windows comme Boot Camp, Parallels Desktop, VM Fusion, VirtualBox, ...
    Les utilisateurs de Linux (ubuntu) peuvent les utiliser en passant par l'émulation de windows à l'aide du programme "wine" fourni avec Linux et en installant dans le répertoire "system32" de l'émulateur les librairies Visual Basic 6 Runtime (VB6 DLL).
  2. votre PC doit obligatoirement être relié directement à Internet; le message "80040213 The transport failed to connect to the server / le transport à echoué dans sa connexion au serveur" signifie que votre PC est relié à Internet à travers un réseau local; ce n'est pas une erreur du logiciel mais un problème du serveur qui travaille en NAT (Network Address Translation : une seule adresse IP externe pour plusieurs adresses internes) et qui ne retrouve pas ses jeunes;
  3. votre anti-virus empêche le logiciel de fonctionner : le problème se trouve dans l'anti-virus, pas dans le logiciel; le logiciel ne contient pas de virus;
  4. un message indiquant qu'un fichier est manquant ou incorrect, ou encore du type "... ne peut créer l'objet" signifie que votre version de Windows est incomplète;
    dans le programme d'installation (bouton "Télécharger" ci-dessus) répondez "oui" à la question "Installer aussi les libraires et contrôle ActivX Windows ?";
    ceci est à exécuter une seule fois; lors des prochaines mises à jour il vous suffira de télécharger le logiciel RVReefTools.exe puisque les fichiers manquants autont été installés.
    Un mot d'explication :
    • le logiciel utilise les outils fournis pas Microsoft dans Windows;
    • en principe il n'y a aucune installation à effectuer, juste télécharger le programme;
    • toutefois certaines installations de Windows sont incomplètes, c'est notamment le cas lorsque Windows est préinstallé quand on achète un PC; dans ce cas le Package permet d'installer les éléments manquants; il ne faut l'exécuter qu'une seule fois.
  5. décalage de l'image dans le module "Répartition de l'éclairage" : il s'agit d'une erreur d'affichage de Windows qui peut être corrigée ainsi
    • Windows 10 : Paramètres - Système - Affichage : Modifier la taille du texte, des applications et autres éléments : 100% (recommandé)
    • Windows 7
      • Cliquez sur le bouton Démarrer et choisissez Panneau de configuration
      • Dans la fenêtre Ajuster les paramètres de l'ordinateur, choisissez la rubrique Apparence et personnalisation
      • Dans le menu Apparence et personnalisation, cliquez sur Affichage
      • Dans la fenêtre Affichage, cochez 100% puis cliquez sur Appliquer

Le logiciel se compose des modules suivants

  • Paramètres physico-chimiques
    1. Conductivité, masse volumique, salinité et densité : effectue la conversion entre ces 4 grandeurs ainsi que la conductivité
    2. Salinité à partir des macro-éléments : permet de calculer la salinité en fonction des taux des macro-éléments fournis par une analyse ICP-OES
    3. Taux de Calcium et de Magnésium en fonction de l'alcalinité : pour visualiser où on en est avec le Ca et le Mg
    4. Corriger les taux de calcium et de magnésium et le KH : calcule les quantités de produits, disponibles entre autres chez Tridacna, à utiliser pour corriger ces 3 paramètres
    5. Log Book : pour enregistrer les paramètres de votre bac (température, pH, KH, Ca, Mg, ...) et les visualiser sous forme graphique
      permet aussi de créer un bandeau utilisable par exemple sur les forums
  • Construction de l'aquarium
    1. Calcul de l'épaisseur du verre d'un aquarium : pour ceux qui veulent coller leur bac eux-mêmes
    2. Porte à faux : pour savoir de combien un bac peut déborder de son support
  • Remontée et descente
    1. Recherche de pompes de remontée : permet de choisir parmi 186 pompes
      laquelle donnera le débit souhaité en fonction de la hauteur à remonter et des caractéristiques de la tuyauterie
    2. Surverse et descente : pour dimensionner correctement la surverse, le peigne et la descente pour un débit donné
      calcule aussi la quantité d'eau qui redescend dans la cuve technique quand on coupe la pompe de remontée
  • Réacteur à carbonates
    1. Débitmètre pour RAC : permet de mesurer à l'aide d'une seringue hypodermique les faibles débits nécessaire pour alimenter un RAC
    2. Réglage d'un RAC : pour choisir un RAC et ensuite le régler correctement et facilement en fonction des caractéristiques du bac
  • Eclairage
    1. Répartition de l'éclairage : permet de visualiser la lumière issue d'un luminaire DIY ou commercial sur votre bac
    2. Mesure de l'éclairement : transformez votre appareil photo en luxmètre
    3. Mesure de la température de couleur d'un luminaire : transformez votre appareil photo en thermocolorimètre
    4. CCT d'une combinaison de sources (ce module n'est plus disponible) : calcule la température de couleur le LEDs de couleurs différentes
    5. Combinaison de LED Cree : calcule l'éclairement et la température de couleur d'un ensemble de LEDs pour vous permettre de concevoir votre luminaire
    6. LED wizard : ce magicien calcule très facilement le nombre de LEDs à utiliser pour éclairer un bac donné
    7. Choix d'un luminaire : vous permet de choisir parmi de nombreux luminaires commerciaux lesquels conviennent le mieux à votre bac

Mode d'emploi des différents modules

1) Conductivité, masse volumique, salinité et densité

Les notions de salinité, densité, masse volumique, ... sont expliquées dans un article disponible ici La salinité.
Ce programme permet de convertir salinité, densité et conductivité en fonction de la température.

Saisir une des 3 valeurs :
• conductivité entre 40 et 60 mS/cm
• salinité entre 25 et 45 ppt/PSU
• densité entre 1,018 et 1,030 [sans unité]
les 2 autres ainsi que la masse volumique seront calculées en supposant une altitude au niveau de la mer.
Le programme permet aussi de modifier la température pour 2 raisons :
1. la température de l'aquarium n'est pas nécessairement 25°C;
2. la plupart des réfractomètres donnent la densité d20/20 c'est à dire à 20°C; on peut donc
- entrer 20°C comme température;
- saisir la densité indiquée par le réfractomètre à 20°C;
- modifier la température pour obtenir la densité à la température du bac

2) Taux de Calcium et de Magnésium en fonction de l'alcalinité

Ce programme m'a été inspiré par l'article de Randy Holmes-Farley dans Advanced Aquarist : Solving Calcium And Alkalinity Problems.
L'auteur explique comment équilibrer graphiquement le taux de calcium en fonction du KH.
J'y ai ajouté une échelle pour le magnésium.
Un taux de magnésium suffisant limite la précipitation du calcium parce que le magnésium peut s’associer plus facilement au carbonate que le calcium ; le magnésium empêche donc le calcium de s’associer au carbonate et limite ainsi la production de carbonate de calcium insoluble.
Le magnésium augmente la solubilité du carbonate de calcium.
Toutefois un taux de Mg trop élevé peut provoquer des nécroses des coraux.
Le graphique est basé sur le rapport Mg/Ca de l'eau de mer naturelle : 1.288/413 = 3,12

Le programme présente graphiquement les taux de calcium et de magnésium.
Il suffit de saisir
  • la salinité en g/kg ou la densité
    le programme effectue la conversion entre les deux à une température de 25°C
  • l'alcalinité en °KH ou en ppm d'équivalent CaCO3
    le programme effectue la conversion entre les deux
  • le taux de calcium en ppm ou mg/l
  • le taux de magnésium en ppm ou mg/l
Les points représentant le Ca et le Mg doivent se trouver idéalement dans le rectangle vert, ou au moins dans la bande oblique claire, sinon l'article cité explique comment corriger alcalinité et taux de calcium.
Les valeurs limites acceptables de KH, Ca et Mg sont indiquées autour du rectangle vert.
Le menu "Héberger" permet de de sauver l'image sur le serveur afin de l'utiliser par exemple sur les forums.

3) Corriger les taux de calcium et de magnésium et le KH

Pour maintenir le taux de calcium, rien de tel qu'un réacteur à hydroxyde (RAH), ou d'un réacteur à carbonates (RAC) qui maintien aussi le KH et le taux de magnésium.
Pour une correction ponctuelle, ou pour de petits aquariums, on peut aussi y suppléer en ajoutant des sels de calcium, de magnésium ou des carbonates.
Le programme "Supplémentation" permet de calculer la quantité de produits à ajouter pour corriger les paramètres.
Dans tous les cas avant de corriger quoi que ce soit il faut d'abord s'assurer que la salinité est correcte : 35 ± 1,5 ppm.
Commencer par saisir le volume du bac, la salinité ou la densité (le programme fait la conversion entre les deux) : le programme calcule les valeurs à atteindre en fonction de la salinité.
Saisir ensuite les taux de Calcium et de Magnésium ainsi que l'alcalinité mesurés (on peut saisir le KH ou le taux de CaCO3, qui est la valeur donnée par certains tests dont le checker Hanna : le programme fait la conversion entre les deux) et modifier éventuellementles paramètres souhaités.

Pour chaque paramètre (Ca, Mg, KH) le programme calcule la quantité de produit à utiliser.
Il faut diluer chaque produit dans de l'eau osmosée pour obtenir le volume de solution calculée par le programme.
Le programme indique la quantité de solution à ajouter au bac par jour, si possible en goutte à goutte.
Ces 2 quantités sont arrondies à des valeurs commodes à utiliser.
Le programme indique, pour information, quelle seront la salinité et la densité après ajout des produits; il est en effet normal qu'en ajoutant des sels de calcium ou de magnésium la salinité augmente; la plupart du temps ceci n'est pas un inconvénient car s'il manque du Ca ou du Mg la salinité est souvent trop faible aussi.
En passant la souris sur les différentes zones on trouve des informations complémentaires : supplémentation max par jour, taux manquant, solubilité des produits, quantité min d'eau non arrondie, durée du traitement : voir exemple ci-dessus.
Le nombre minimum de jours est basé l'augmentation maximum des paramètres suivant
  • Ca : 10 ppm/jour
  • Mg : 30 ppm/jour
  • KH : 1°KH/jour
Si vous estimez que ce rythme est trop rapide, vous pouvez ajouter par exemple la moitié des doses journalières indiquées, le traitement durera évidemment 2 fois plus longtemps, et réciproquement.
Si plusieurs paramètres sont déficients il faut d'abord corriger le Mg, car KH et Ca n'augmenteront pas si Mg est trop bas, puis KH puis enfin Ca.

Les boutons "Voir Ca, Mg, KH" démarrent le module Calcium et Magnésium en fonction de l'alcalinité avec les paramètres mesurés ou souhaités;
ceci permet de voir directement si ces paramètres sont corrects sans être obligé de les saisir à nouveau.
  1. Correction du magnésium
    L'objectif du programme correspond au taux de Mg de l'eau de mer naturelle (1.288 ppm) mais on peut modifier cette valeur si on souhaite atteindre un autre taux.
    Le programme calcule la quantité de chlorure de magnésium hexahydraté MgCl26H2O et, si la case est cochée, de sulfate de magnésium heptahydraté MgSO47H2O à ajouter (la proportion entre les deux est calculée de façon à ne pas perturber la balance ionique en respectant la proportion chlorure/sulfate de l'eau de mer naturelle).
  2. Correction de l'alcalinité
    Le KH de l'eau de mer naturelle = 6,44; l'objectif initial est un peu supérieur (8 ou 143 ppm de CaCO3) mais on peut modifier cette valeur si on souhaite atteindre un autre taux.
    Le programme calcule la quantité de carbonate de sodium Na2CO3 à ajouter et, si la case est cochée, d'hydrogénocarbonate de sodium (qu'on appelait avant bicarbonate) NaHCO3 (la proportion entre les deux est calculée de façon à ce que le pH de cette solution soit le même que celui de l'aquarium, qu'il faut aussi saisir).
    Au lieu de carbonate de sodium on peut aussi, selon disponibilité, utiliser du carbonate de sodium dihydraté, le programme en calcule aussi la quantité.
  3. Correction du calcium
    L'objectif du programme correspond au taux de Ca de l'eau de mer naturelle (413 ppm) mais on peut modifier cette valeur si on souhaite atteindre un autre taux.
    Les sels solubles de calcium ne sont pas légion; l'hydroxyde utilisé dans les RAH convient bien mais est très peu soluble : sa capacité de production est limitée à environ 1,5 gramme d’hydroxyde, qui contient 0,84 gramme de calcium, par litre d’eau évaporée par le bac; le carbonate n'est pas soluble, raison pour laquelle on est obligé d'utiliser un RAC pour le dissoudre; la meilleure solution pour une intervention ponctuelle est finalement le chlorure extrêmement soluble.
    Le programme calcule la quantité de chlorure calcium CaCl2 ou de chlorure de calcium dihydraté CaCl2 2 H2O à ajouter.

    Il n'est pas possible d'augmenter le calcium si le magnésium n'est pas suffisant; dans ce cas le programme recalcule le taux de magnésium à atteindre : la case "Mg souhaité" devient jaune pour indiquer que cette valeur a été modifiée; si vous ne souhaitez pas cette augmentation de Mg vous pouvez modifier cette case, qui redevient alors blanche, mais il faut savoir que le magnésium ne sera peut-être pas suffisant pour que le calcium puisse augmenter.
La quantité minimum d'eau à utiliser est basée sur la solubilité à 20°C des différents produits à savoir
  • Chlorure de calcium (CaCl2) : 745 grammes par litre
  • Chlorure de calcium dihydraté (CaCl2 2H2O) : 986 g/l
  • Chlorure de magnésium hexahydraté (MgCl2 6H2O) : 1.156 g/l
  • Sulfate de magnésium heptahydraté (MgSO4 7H2O) : 522 g/l
  • Hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) : 87 g/l
  • Carbonate de sodium (Na2CO3) : 300 g/l
  • Carbonate de sodium hydraté (Na2CO3 2H2O) : 402 g/l
Pour les chimistes : détail du calcul de la proportion Na2CO3/NaHCO3 pour obtenir un buffer d'un pH souhaité.
L'alcalinité en "équivalents par litre" est définie par la concentration molaire d'ions CO3- + 2 fois la la concentration molaire d'ions HCO32-
Alcalinité = 2 x [CO3-] + [HCO32-]

D'autre part le pH d'un buffer Na2CO3/NaHCO3 = 10,32 + log ([Na2CO3] / [NaHCO3])
Ceci constitue un système de 2 équations à 2 inconnues qui est facile à résoudre.
Sachant que la masse molaire de Na2CO3 = 106 et celle de NaHCO3 = 84 et aussi que 1 meq/l = 2,8 °KH = 50 ppm CaCO3 on obtient en grammes par litre

NaHCO3 = ppm CaCO3 * 84 / 50000 / (1 + 2 * 10pH-10,32)
Na2CO3 = 106 * (NaHCO3 / 84) * 10pH-10,32
Na2CO3 H2O = Na2CO3 * 124 / 106

4) Log Book

Ce programme permet de noter les différents paramètres du bac et de les enregistrer dans un fichier sur votre PC pour les retrouver ultérieurement.

Il faut d'abord saisir les paramètres dans les cases de la ligne supérieure y compris le commentaire éventuel qui peut contenir plusieurs lignes.
Le programme utilise la salinité et non la densité, pour les raisons expliquées dans cet article La salinité.
On peut cependant saisir la densité au lieu de la salinité, le programme effectue la conversion; la température utilisée pour la conversion est la moyenne entre la température maximum et la température minimum; si l'une d'elles n'est pas saisie on suppose qu'elle est égale à l'autre.

Le graphique affiche le niveau où on se trouve par rapport à un minimum et un maximum tolérés.
Par exemple dans la copie d'écran ci-dessous : température minimum = 24°; max = 28°; optimale = 26°; température mesurée = 24,7° soit 65% au dessous de la température optimale.
Les valeurs minimum et maximum du KH, du Calcium et du Magnésium sont calculés en fonction de la salinité; si la salinité n'est pas saisie on suppose qu'elle vaut 35 g/kg.
Pour les paramètres dont la valeur optimale est zéro (NO2, NO3, PO4) il n'y a pas de valeur minimale; les barres indiquent le pourcentage par rapport au maximum toléré.
Les barres sont vertes si la valeur mesurée est proche de la valeur optimale et vire progressivement au rouge au fur et à mesure qu'on se rapproche du minimum ou du maximum.

Si on sélectionne une ligne de l'historique, le graphique affiche les valeurs de cette ligne;
si une valeur est vide le graphique représente la valeur la plus récente, par exemple dans la copie d'écran ci-dessous il n'y a pas de valeur de KH, Ca ni Mg pour la ligne sélectionnée (08/09/2014 en bleu) : le graphique reprend les valeurs les plus récentes (KH du 18/8, Ca et Mg du 2/9).
  • Le bouton "Ajouter" permet d'insérer dans la liste historique une ligne contenant les paramètres saisis à la ligne supérieure;
    il n'est pas obligatoire de mesurer tous les paramètres à chaque fois, les valeurs non modifiées restent blanches;
    la date et l'heure du nouvel enregistrement est d'office la date et l'heure du PC;
    la salinité est convertie en densité et l'alcalinité est aussi affichée en termes d'équivalent CaCO3.
  • Le bouton "Modifier" permet de corriger la ligne sélectionnée, qui est affichée en bleu, y compris date et heure;
    il est ainsi possible d'enregistrer des données mesurée précédemment, par exemple dans un autre programme :
    il suffit d'ajouter un enregistrement, qui recevra d'office la date actuelle, puis de modifier cet enregistrement en changeant la date.
  • Le bouton "Supprimer" permet de supprimer de la liste la ligne sélectionnée, qui est affichée en bleu.
  • L'option "Enregistrer" du menu "Fichiers" sauve toute la liste sur le disque dur du PC;
    si on quitte le programme sans avoir sauvé les données, un message demande s'il faut les sauver à ce moment;
    la liste complète est rechargée automatiquement quand on démarre le logiciel.
  • L'option "Héberger" du menu "Fichiers" permet de sauver une image miniature du graphique sur le PC de l'utilisateur et sur un serveur afin de pouvoir utiliser cette image sur n'importe quel site Internet, notamment sur les forums, par exemple dans sa signature;
    Le graphique à barres est sauvé sous 3 formats :
    1. Grand : graphique à barres tel qu'il apparaît sur la fenêtre du logiciel; le fichier se nomme Userid.Bar.jpg
    2. Petit : graphique à barres compact; le fichier se nomme Userid.2.jpg

      et aussi barre reprenant les paramètres; le fichier se nomme Userid.1.jpg
    Userid étant le nom d'utilisateur que vous avez choisi lorsque vous avez demandé votre mot de passe.
    Une fois les graphiques sauvés, l'URL du grand graphique est copié dans le presse-papier; il suffit de coller ce lien où on veut (ctrl+V);
    on peut modifier .Bar en .2 ou .1 si on souhaite voir le graphique de taille moyenne ou le petit.
  • Le bouton "Voir tous les graphiques" permet de consulter les graphiques enregistrés par les utilisateurs.
  • Le bouton "Voir Ca, Mg, KH" démarre le module Calcium et Magnésium en fonction de l'alcalinité avec les paramètres sélectionnés dans le Log Book;
    ceci permet de voir directement si ces paramètres sont corrects sans être obligé de les saisir à nouveau.

Si on clique sur le titre d'une colonne on obtient un histogramme, graphique de l'évolution du paramètre sélectionné en fonction du temps.
  • Afin d'en limiter l'étendue on peut spécifier la date de début de l'histogramme (mois/année).
  • Les boutons "Normes" et "Zoom" permettent de choisir le minimum et le maximum de l'échelle des ordonnées :
    - soit les limites des normes du paramètre sélectionné;
    - soit les valeurs extrêmes des données saisies auquel cas la "zone verte" (limites des normes) est aussi affichée.
  • Le graphique sauvé sur le serveur est le graphique affiché au moment où on clique sur l'option "Héberger" du menu "Fichiers" ;
    il est donc possible de sauver non seulement le graphique à barres des paramètres comme illustré ci-dessus mais aussi n'importe quel histogramme.
    Le menu "Héberger" présente 2 possibilités
    1. Héberger le graphique sélectionné
    2. Héberger tous les graphiques
Pour la température, le pH et le KH les 2 paramètres sont tracés sur le même graphique; de même si on choisit le Calcium le magnésium est aussi tracé et réciproquement.
Si on choisit la salinité les 2 échelles (salinité et densité) sont affichées sur le graphique; si on choisit l'alcalinité les 2 échelles (KH et ppm CaCO3) sont affichées.

5) Calcul de l'épaisseur du verre d'un aquarium

Il y a 2 limites à la résistance d'une cuve en verre :
  1. la contrainte mécanique dans le verre;
    le coefficient de sécurité utilisé par défaut (3,19) est tel qu'il utilise la contrainte standard de 6 N/mm²;
  2. la flèche qui ne peut pas dépasser 1/200è de la plus petite dimension d'une vitre.
Il suffit de saisir la hauteur d'eau, la hauteur, la longueur et la largeur de l'aquarium pour que le programme calcule l'épaisseur, avec et sans renfort, des grandes et des petites vitres verticales ainsi que celle du fond.
Si une donnée n'est pas correcte la cellule passe au rouge et le calcul n'est pas effectué.
Le programme donne l'épaisseur minimum à utiliser ainsi que la flèche (déformation au centre de la plaque, affichée en rouge si la flèche max est dépassée) pour
  • le fond supposé reposer sur sa périphérie (cas d'un pied en tubes soudés);
  • les grandes et les petites vitres sans renfort (collée sur 3 côtés);
  • les grandes et les petites vitres avec un raidisseur collé perpendiculairement en haut de la vitre;
    le programme donne aussi la largeur de ce raidisseur pour une épaisseur de 10 mm.
On peut modifier les épaisseurs proposées pour les vitres, avec ou sans renfort;
le programme recalcule le coefficient de sécurité qui devient rouge s'il est inférieur à 2,50.
On peut aussi modifier l'épaisseur du raidisseur dont le programme recalcule alors la largeur.
Par exemple, pour un bac de dimensions 120x60x60 et le coefficient par défaut de 3,19 le programme donne comme épaisseurs
10,6 mm pour la longueur avec renfort, et 8,12 pour la largeur sans renfort.
Dans l'exemple ci-dessus l'épaisseur de la grande vitre avec renfort a été arrondi à 10 mm ce qui donne encore un coefficient confortable de 3,01.
L'épaisseur de la petite vitre sans renfort a été modifiée pour utiliser la même épaisseur que les grandes vitres, 10 mm, ce qui donne un coefficient sécurisant de 3,79.
On pourra donc construire ce bac en toute sécurité en utilisant du verre de 10 mm à condition de coller un renfort sur les grandes vitres, ce qui n'est pas nécessaire pour les petites.

Concernant le fond le programme donne une épaisseur minimum de 14 mm; il s'agit cependant de l'épaisseur nécessaire si le fond repose seulement sur son pourtour; si l'aquarium repose sur une plaque l'épaisseur pourra être moindre mais pour la calculer il faudrait connaître toutes les caractéristiques de cette plaque, ce qui sort du contexte de ce programme.

Calculs réalisés sur base de la documentation St Gobain pages 421 à 427.

6) Porte à faux


Pour ceux qui, comme moi, voudraient réaliser un bac qui dépasse de son support, j'ai réalisé un programme qui permet de calculer le porte à faux maximum.
Il suffit de saisir
  • longueur, largeur, hauteur du bac et hauteur d'eau, le tout en cm;
  • épaisseur du fond et des vitres verticales en mm;
  • charge additionnelle en kg : c'est le poids qui repose sur l'aquarium, par exemple l'éclairage s'il est posé dessus;
  • coefficient de sécurité : la valeur 1 vous permet de calculer le porte à faux à partir duquel le fond casserait; en pratique ce coefficient devrait être égal à 3 ou plus.
Cliquez ensuite sur "Porte à faux max" pour voir apparaître sa valeur en cm.
Il s'applique aussi bien en cas de dépassement de l'aquarium en longueur ou en largeur.

7) Recherche de pompes de remontée

Il suffit de saisir le volume de l'aquarium, le Turn Over minimum et maximum, la hauteur à remonter (différence de hauteur entre le niveau d'eau de la cuve technique et le niveau d'eau du bac), la longueur et le diamètre du tuyau de remontée ainsi que le nombre de coudes de chaque type (coudes à 90°, coudes à 45° et courbes ou "coudes larges" à 90°).

Le Turn Over (TO) est le nombre de fois que le volume de l'aquarium passe par la pompe par heure; on recommande en général un TO compris entre 3 et 4, raison pour laquelle ces valeurs sont pré-sélectionnées.
Le diamètre est le diamètre extérieur de PVC rigide.

Trois boutons permettent de modifier les critères de sélection des pompes :
  • Débit et stabilité OK : les pompes dont le débit est dans les limites et la stabilité correcte;
  • Débit OK : les pompes dont le débit est dans les limites, mêmes celles dont la stabilité laisse à désirer, explication ci-dessous;
  • Toutes les pompes mêmes celles dont le débit est hors des limites (Turn Over) saisies.

Sur la liste des pompes
  • Dans le tableau, la mesure en cm est la perte de charge au débit considéré : la pompe se comporte comme si elle devait remonter l'eau de la hauteur à remonter + la perte de charge.
  • La valeur en l/h/cm est la variation de débit en fonction de la variation de la perte de charge : plus ce chiffre est petit, plus le débit est stable; il n'est pas conseillé de choisir une pompe dont cette valeur est trop élevée.
    Si on a sélectionné l'option "Débit OK" toutes les pompes dont le débit est dans les limites imposée apparaissent, même si leur stabilité n'est pas suffisante, ce qui est indiqué par un "!" dans la liste.
  • La dernière valeur en % est le rendement de la pompe, rapport entre la puissance mécanique fournie et la puissance électrique absorbée.
    A débit similaire, on choisira évidemment une pompe dont le rendement est le plus élevé.
Comment le programme fonctionne-t-il ?
D'une part les constructeurs de nos pompes de circulation donnent le débit maximum de leurs pompes, c'est à dire ce qu'elles débitent directement à leur sortie sans rien y connecter.
Dès qu'on y raccorde le moindre tuyau le débit diminue jusqu'à atteindre zéro à la hauteur de refoulement maximum.

D'autre part, les tuyaux eux-mêmes freinent le débit à cause de la friction de l'eau sur les parois du tuyau, particulièrement dans les coudes; cette perte par rottement est appelée "perte de charge" et varie avec le débit; elle s'ajoute à l'effort que la pompe doit fournir pour remonter l'eau.
Sur base de la courbe de charge de la pompe, connaissant le débit maximum, la hauteur maximum, et un débit intermédiaire à une hauteur intermédiaire, il est facile de calculer avec une bonne approximation le débit de la pompe pour toutes les hauteurs entre zéro et sa hauteur de refoulement maximum.
Voir un exemple de courbe de charge d'une pompe en rouge sur le graphique ci-contre.
La perte de charge s'exprime en mètres (ou cm); en d'autres termes, si on veut remonter l'eau par exemple de 1m, la pompe se comporte comme si elle devait remonter l'eau de 1m + la perte de charge.
Voir un exemple de perte de charge d'une canalisation en bleu sur le graphique ci-contre.
Connaissant d'une part les caractéristiques d'une pompe et d'autre part la hauteur à remonter + la perte de charge, on peut donc calculer le débit qu'aura cette pompe à cette hauteur : il suffit de trouver le point où le système va se stabiliser, à l'intersection de la courbe de la pompe et de celle de la perte de charge (point 500 l/h @ 124 cm sur le graphique).

La difficulté vient du fait que la perte de charge augmente avec le débit : pour calculer le débit on a besoin de la perte de charge et pour calculer la perte de charge on a besoin du débit !
Le programme travaille par itérations successives c'est à dire que, pour chaque pompe, il effectue une centaine de calculs et retient le résultat qui concorde le mieux.
Quand on sélectionne une pompe dans le tableau le graphique expliqué ci-dessus est dessiné;
en maintenant la touche Ctrl on peut sélectionner plusieurs pompes afin de visualiser simultanément leurs courbes;
l'axe horizontal représente le débit en l/h et l'axe vertical la hauteur en cm.

Enfin le bouton permet d'imprimer la liste des pompes sélectionnées, dont un exemple figure ci-dessous, sur l'imprimante par défaut du PC.
Si on maintien la touche Ctrl enfoncée avant de cliquer sur Print la liste n'est pas imprimée mais copiée dans le presse-papier.

8) Surverse et descente

La solution la plus simple pour obtenir un niveau constant dans l'aquarium est de laisser déborder l'eau par dessus une cloison dans un compartiment appelé "surverse".
L'eau monte cependant un peu au dessus du bord de la cloison ("lame d'eau" h1 sur le dessin ci-contre), d'autant plus que le débit de la remontée est important et que la cloison est étroite.
Il est utile de connaître cette hauteur car, en cas de coupure de la pompe, le volume qu'elle représente va descendre dans la cuve technique qui doit être capable d'absorber ce "volume excédentaire" sans déborder.
Noter aussi la présence du trou (deux par sécurité), masqué par la lame d'eau quand la pompe tourne, qui se découvre quand la pompe s'arrête, désamorçant le siphon qui autrement viderait le bac dans la cuve technique.
Ce programme calcule h1 en fonction du débit, de la largeur de la cloison et des caractéristiques du peigne (par exemple des dents de 4 mm et des espaces de 6 mm donnent un pourcentage libre de 6/10 = 60%).
La hauteur étant aussi fonction de l'aspect du bord de la cloison (arrondi ou à angle droit), le programme calcule en fait les hauteurs h1 minimum et maximum en fonction cet aspect.
Le programme calcule aussi le "volume excédentaire" min et max en fonction des longueur et largeur de l'aquarium et des 2 hauteurs h1 min et max.

L'eau s'évacue ensuite de la surverse par un tuyau de descente en montant au dessus du bord de ce tuyau d'une hauteur h2 (voir dessin ci-contre) dépendant du débit et du diamètre de ce tuyau.
Le programme calcule aussi la hauteur h2, ce qui permet de vérifier si ce niveau ne monte pas trop haut.
Afin que la descente reste silencieuse, il suffit de noyer son entrée en la fermant à l'aide d'un robinet situé le plus haut possible sous le bac ou, mieux, dans le fond de la surverse; un exemple d'un tel robinet peu encombrant est visible ici
Si on spécifie un seul trou le diamètre du trou est le diamètre intérieur de la descente.
Si on saisit plusieurs trou, le logiciel considère qu'on utilise le "robinet" et indique le diamètre maximum d'un trou qu'on peut modifier si on veut faire des trous plus petits.
Le programme calcule aussi la vitesse de l'eau au droit de la cloison de la surverse et le pourcentage de cette vitesse par rapport à la vitesse limite au delà de laquelle l'eau saute bruyament dans la surverse, comme sur le dessin de droite, plutôt que de ruisseler silencieusement le long de ses parois comme sur le dessin de gauche.
Si le pourcentage approche, et a fortiori dépasse 100%, il faut augmenter le passage libre des peignes, càd l'allonger ou réduire la largeur des dents, ou diminuer le débit.
Pourquoi "le plus haut possible" ?
Parce que le niveau au dessus du robinet est proportionnel au carré du débit.
Si le débit de la pompe de remontée augmente de 10%, ne serait-ce qu'à cause des variations de la tension secteur, la hauteur au dessus du robinet augmentera de 21% (le débit passe de 100% à 110% => la hauteur passe de 100% à 110%² = 121%).
Supposons qu'à l'aide d'un robinet situé 1m sous le bac on règle le niveau dans la surverse à 30 cm (la moitié de la hauteur d'eau de l'aquarium); la hauteur d'eau au dessus du robinet est donc 130 cm; une augmentation du débit de 10% va faire augmenter cette hauteur à 130 cm x 121% = 157 cm soit 57 cm dans la surverse, à la limite du débordement.
Supposons maintenant que le robinet soit situé dans le fond de la surverse; la hauteur d'eau au dessus du robinet est donc 30 cm; une augmentation du débit de 10% va faire augmenter cette hauteur à 30 cm x 121% = 36 cm soit une variation de 6 cm seulement.
Avec un robinet ainsi placé, il suffit de régler h2 une seule fois, à la mise en service, le système se régule alors de lui-même.

9) Débitmètre pour RAC

Le débit d'un RAC étant relativement faible, les débitmètres mécaniques utilisant la rotation d'une hélice sont peu précis.
Il est facile de mesurer le débit en chronométrant le temps mis pour remplir un récipient d'une contenance connue, mais c'est fastidieux.

Torricelli nous permet de construire facilement un débitmètre de précision suffisante : il suffit de laisser débiter le RAC dans un récipient gradué percé d'un trou, l'eau va monter au dessus du trou proportionnellement à la racine carrée du débit.
Un tel récipient percé et gradué est facile à trouver : une seringue hypodermique.
Pour l'étalonner il faut procéder en 2 étapes
  1. mesurer le débit du RAC; pour cela
    • prendre un récipient de volume connu, par exemple un verre doseur de cuisine gradué jusque 200 ml
    • chronométrer le temps mis pour le remplir, par exemple 1'43" ou 103 secondes
    • diviser le volume par le temps
      dans l'exemple 200 ml en 103 secondes donnent 200/103 = 1,94 ml/seconde
      1,94 * 3.600 = 6.990 ml/heure = 6,99 litres/heure
  2. mettre la sortie du RAC dans la seringue et noter à quelle hauteur l'eau monte
    par exemple graduation 10 d'une seringue de 20 ml
Il suffit ensuite d'utiliser le programme ci-joint et d'y saisir les valeurs mesurées
  • en haut la graduation atteinte pour le débit mesuré et calculé
    sur l'image le niveau atteint la graduation 10 avec un débit de 7 l/h
  • en bas le nombre de graduations de la seringue (20 sur l'image)
le logiciel donnera le débit pour chaque graduation, par exemple la graduation 6 correspond à 6,4 l/h.
Noter (ou imprimer) le résultat du logiciel et le tenir à portée de main pour pouvoir convertir directement la hauteur d'eau en débit.
D'autre part, la seringue risquant de déborder, je l'ai montée comme ci-dessous :
L'eau de sortie du RAC arrive selon la flèche jaune pour tomber dans la seringue; si elle déborde, l'eau s'écoule par le tuyau à gauche de la seringue.

10) Réglage d'un RAC

Le Réacteur A Hydroxyde (RAH) permet facilement de subvenir aux besoins en calcium d’un aquarium tout en maintenant un pH relativement élevé. Il présente cependant quelques inconvénients
  • Il faut le recharger souvent ;
  • Il ne subvient pas aux besoins en magnésium auquel il faut suppléer autrement ;
  • Et surtout sa capacité de production est limitée à environ 1,5 gramme d’hydroxyde, qui contient 0,84 gramme de calcium, par litre d’eau évaporée par le bac.
Ces inconvénients n’existent pas avec le Réacteur A Carbonates (RAC) qui a par contre la mauvaise réputation d'être difficile à régler et de diminuer le pH donc d’acidifier l’eau du bac : nous allons voir que, si le RAC est bien réglé (nous allons expliquer comment), cet effet reste limité.
Je ne suis ni chimiste ni spécialiste en RAC mais j'ai étudié la question afin de comprendre comment un RAC fonctionne; je vous fais partager cette expérience dans un article que vous pourrez lire entièrement ici Réacteur A Carbonates
Sachant que le squelette des coraux durs est principalement constitué de carbonate de calcium et que l'objectif du RAC est de leur fournir le carbonate et le calcium dont ils ont besoin,
partant de l'évidence que le RAC devrait fournir au bac pendant une certaine période exactement les quantités qu'il consomme pendant la même période
on peut en tirer les conclusions suivantes :
  1. Un RAC produit du calcium et du bicarbonate (KH) dans une proportion fixe (pour chaque °KH produit un RAC produit aussi 7,15 mg/l de calcium)
  2. il faut éviter que le débit du RAC soit trop faible : au moins 0,5 fois le volume du RAC par heure, un peu moins avec un substrat de grosse granulométrie;
  3. il faut éviter que le KH dans le RAC soit trop élevé ;
    bien qu’on puisse monter plus haut, une valeur de l’ordre de 15°KH ou 270 ppm CaCO3 est raisonnable;
  4. il faut éviter que le débit du RAC soit trop élevé : au maximum 1,5 fois le volume du RAC par heure, un peu plus avec un substrat de fine granulométrie;
  5. le magnésium augmente la solubilité du carbonate de calcium ; dans l’eau de mer naturelle, le rapport Mg/Ca = 3,12 ;
  6. Il faut favoriser l’évacuation de CO2 par un brassage énergique à la sortie du RAC.
L'article explique comment choisir un RAC en fonction du volume et de la consommation du bac et surtout comment régler le RAC choisi en fonction du volume et de la consommation du bac et aussi du volume et du débit du RAC; ce réglage s'effectue en ajustant la quantité de CO2 injecté via le compte-bulles ou la consigne pH si le RAC comporte une électrovanne asservie.
Pour ceux qui sont allergiques aux math ce programme effectue tous les calculs.
Pour connaître la consommation du bac, il suffit de mesurer le KH du bac et de le mesurer à nouveau exactement 24 heures plus tard, sans ajouter pendant cette période d’éléments qui pourraient modifier le taux de calcium ou le KH (il faut notamment arrêter le RAC !) et de faire la différence des 2 mesures.
Exactement 24 heures plus tard car le KH varie naturellement au cours de la journée : il augmente pendant la nuit et diminue quand le bac est éclairé.
Il suffit de choisir la granulométrie du substrat (fine, moyenne ou grosse) et de saisir le volume et la consommation du bac et de cliquer sur "Choisir" pour obtenir le volume du RAC idéal.
Il faut ensuite remplacer le volume calculé par celui du RAC choisi et saisir son débit avant de cliquer sur "Régler" pour connaître le KH qu'il faut obtenir en sortie RAC.
Le graphique indique le KH sortie RAC en fonction du débit, en vert la plage autorisée par le volume du RAC, en rouge le débit trop faible ou trop élevé, le point bleu correspondant au point de fonctionnement retenu.
Accessoirement, à condition de saisir aussi les pH du bac et du RAC,le programme donne aussi la teneur en CO2 dans le bac et en sortie RAC, la consommation de CO2 en grammes par jour et en bulles par minute et de substrat en grammes par jour ainsi que l'estimation de l'acidification du pH du bac à cause du RAC.

Attention, le RAC va stabiliser KH et Ca du bac, pas les corriger; il faut donc partir d'une situation Ca bac correcte, par exemple en augmentant le Ca, si nécessaire, avec du chlorure de calcium (+ carbonate / bicarbonate de Na pour éviter de déséquilibrer la balance ionique) comme expliqué ici.

11) Répartition de l'éclairage

Le but de ce programme est de visualiser graphiquement la répartition de lumière dans un aquarium sur base des caractéristiques du bac et des sources lumineuses et ceci en plan (en haut à droite de l'écran, vue du dessus au niveau de la surface de l'eau), de face (en bas à droite) et de profil (en bas à gauche); il fait plusieurs suppositions :
  • l'intensité des sources lumineuses est maximale à leur verticale et diminue progressivement pour atteindre 50% sur les bords;
  • l'aquarium ne contient que de l'eau : il n'est pas tenu compte de la réflexion de la lumière sur les objets présents dans le bac mais bien à la surface de l'eau et sur les vitres verticales;
  • la lumière est totalement absorbée par le fond.
Pour chaque rayon, le programme envisage plusieurs possibilités en fonction de son angle
voir les n° sur l'image ci-contre :
  1. si l'angle est plutôt vertical, il traverse l'eau jusqu'au fond;
  2. si l'angle est "un peu" oblique, il se réfléchit sur une paroi verticale et revient dans le bac jusqu'au fond;
  3. si l'angle est oblique, il traverse une paroi verticale et se perd à l'extérieur du bac;
  4. si l'angle est très oblique, il sort entre le luminaire et le bac où il se perd également.

Paramètres à saisir

L'unité de mesure des dimensions (mm, cm, pouce, ...) n'a pas d'importance pour autant qu'elles soient toutes exprimées dans la même unité, y compris l'épaisseur du verre.
  • On peut modifier l'indice de réfraction du verre, la valeur par défaut étant 1,5;
  • La zone située en haut à gauche vous permet d'ajouter un commentaire pour identifier votre configuration.
  • Il faut saisir longueur, largeur et hauteur de l'aquarium, hauteur d'eau à partir du fond, hauteur de la source lumineuse au dessus de l'eau et épaisseur du verre;
  • On peut aussi indiquer les dimensions d'une surverse éventuelle, qui se trouve toujours à l'arrière, à gauche, au centre ou à droite selon le bouton choisi.
  • On peut enfin saisir la largeur d'un ceinturage éventuel, uniquement sur la longueur, sur la largeur ou les deux.
Les cases à cocher
  • "Pivoter" permet de disposer les rampes dans le sens de la largeur;
  • "Limite réfraction" permet de dessiner (en rouge) les angles limites en-dessous desquels la lumière touchant une vitre verticale est réfléchie dans l'aquarium;
    au-dessus de ces angles, la lumière n'est pas réfléchie mais traverse la vitre et se perd à l'extérieur du bac;
  • "Contour" permet de dessiner le contour des faisceaux lumineux, y compris, en pointillés, la réflexion sur les vitres verticales et à la surface de l'eau ainsi que, toujours ne pointillés, la surface considérée commé éclairée.

Calcul manuel ou automatique

Choisir l'option à côté du bouton "Dessiner" / "Automatique" pour choisir le mode de calcul.
  1. Mode manuel
    Il faut saisir le nombre de sources lumineuses en longueur et en largeur.
    En longueur et en largeur, on a le choix entre des sources ponctuelles (spot) ou réparties (pas les deux en même temps) :
    • option source ponctuelle (LED, HQI, tube vu en bout) :
      • s'il y a plusieurs sources on peut spécifier la "distance entre sources";
      • sur la vue en plan, en cliquant avec le bouton gauche sur une source, on l'allume successivement en blanc, bleu, Royal blue, on l'éteint, blanc, bleu et ainsi de suite;
      • on peut choisir librement 3 angles (entre 30 et 180°) dans les 3 zones "Angles de source";
        sur la vue en plan, en cliquant avec le bouton droit sur une source, on lui donne successivement le 1er angle, le 2ème, le 3ème, le premier, et ainsi de suite;
      Le bouton "Tout allumer" permet d'allumer toutes les LEDs en blanc avec l'angle de source spécifié sous "Hauteur source".
    • option source répartie (HQI avec réflecteur "grand angle" ou tube vu dans le sens de la longueur) :
      • on doit spécifier la "Dimension (longueur ou largeur) de la source";
      • Il faut aussi saisir l'angle d'ouverture : toutes les sources sont supposées avoir le même angle, il s'agit de l'angle d'ouverture du luminaire tout entier.
    Quand on modifie les données, il faut cliquer sur "Dessiner" pour que le programme effectue la simulation.
  2. Mode automatique
    Toutes les LEDs sont supposées avoir le même angle (celui saisi dans la 3ème case "Angles de source") ainsi que la même puissance.
    En cliquant sur "Auto" le programme calcule le nombre de LEDs pour obtenir un éclairement d'environ 20.000 Lux.
    Si la puissance saisie est supérieure à 5W il utilise toutes des LEDs de la même couleur, sinon il utilise des "petites" LEDs à parts égales de blanches et de Royal Blue.
    Le programme réparti les LEDs au mieux pour couvrir le bac; au besoin, il modifie la hauteur de la rampe.
    On peut ensuite modifier manuellement la répartition proposée, comme expliqué au point 1 ci-dessus.
Le programme calcule, en m² si les dimensions sont en cm, la superficie du bac, la superficie éclairée (limite extérieure de la surface éclairée) et le rapport en pourcents entre les deux;
si la superficie éclairée est inférieure ou supérieure de plus de 25% à la superficie du bac la valeur du pourcentage éclairé est en rouge.
Ce pourcentage permet de corriger l'éclairement calculé par les modules Cree Power, LED Wizard et Choix d'un luminaire en divisant l'éclairement calculé par le pourcentage.
Les logiciels Cree Power, LED Wizard et Choix d'un luminaire calculent le flux total en lumens.
Il suffit de diviser ce flux par l'éclairement souhaité (en lux) pour connaître la superficie que le luminaire doit éclairer pour obtenir cet éclairement.
Par exemple si on veut 20.000 Lux et que le luminaire fournit 15.000 lumens il devra éclairer 15.000 / 20.000 = 0,75 m²
Il suffit d'ajuster la hauteur de la rampe pour qu'elle éclaire cette superficie.

Il permet aussi de faire le contraire : en cliquant sur la petite flèche le programme calcule la hauteur à laquelle il faut placer la rampe pour qu'elle éclaire la superficie du bac.

Une fois le dessin d'une rampe finalisé, vous pouvez disposer plusieurs rampes identiques sur un même bac.
Pour ce faire il suffit de compléter les cases "Nombre de rampes" et "Distance entre rampes" : il s'agit de la distance entre axes.
En cliquant sur le bouton le programme calcule automatiquement la distance entre les rampes.
Exemple

La barre des menus contient une entrée "fichiers" comportant les options suivantes :
  1. Enregistrer permet d'enregistrer la configuration actuelle
    Ceci permet de dessiner plusieurs configurations sans perdre son travail quand on modifie les paramètres.
  2. Ouvrir permet de recharger une configuration précédemment sauvée
  3. Modèles permet de visualiser une rampe commerciale sur un bac;
    il suffit de modifier les dimensions du bac et la hauteur de la rampe pour voir ce qu'elle donnerait sur votre aquarium;
    les modèles sont stockés sur votre PC; ils sont chargés automatiquement chaque fois que de nouveaux modèles sont disponibles.
  4. Héberger permet de sauver sur votre PC l'image de l'écran et de l'héberger sur un serveur, ce qui vous permet de la publier sur tout site Internet, par exemple sur un forum.
Vous trouverez quelques exemple de l'utilisation de ce logiciel en cliquant ici.
Je remercie Cheyenne sur le forum VB France pour son aide à l'utilisation des fonctions GDI.

12) Mesure de l'éclairement

Le but de cet article est d'expliquer une méthode de mesure de l'éclairement sans disposer d'un luxmètre.
Mais d'abord quelques définitions concernant les lux et les lumens.

Supposons une source lumineuse quelconque à laquelle nous fournissons une énergie électrique, par exemple une ampoule de 60W.
Cette ampoule va utiliser cette énergie électrique pour fournir une énergie lumineuse (pas nécessairement visible : nous ne voyons pas l'infrarouge produit); la puissance lumineuse fournie s'exprime en Lumens; par exemple 1.000 lumens pour notre ampoule. Cette puissance lumineuse n'est pas pondérée par la perception rétinienne. Elle est dispersée dans (presque) toutes les directions.
Le rendement de l'ampoule est le rapport entre l'énergie lumineuse produite et l'énergie électrique fournie; elle s'exprime en lumens par watt; notre ampoule a un rendement de 1.000/60 = 16,67 lumens par watt.
Le rendement des éclairages pour aquarium varie fortement selon la technologie utilisée : de l'ordre de 50 Lumens par watt pour les HQI et T5 HO, de 35 à 95 Lm/W pour les LEDs.
Supposons maintenant que nous parvenions à concentrer sans perte toute la puissance lumineuse émise sur une surface de 1m²; l'éclairement reçu par cette surface serait de 1.000 lumens/1 m² = 1.000 lux; sous les tropiques le soleil au zénith produit entre 50.000 et 100.000 lux; sous l'eau à 15 m de profondeur il en reste environ 90%.
Ceci étant, il n'est pas facile de mesurer l'éclairement moyen d'un luminaire à l'aide d'un luxmètre car il mesure la lumière incidente, ce qui signifie qu'il faut le placer sous le luminaire.
L'éclairement varie fortement selon qu'on se trouve juste sous une source HQI ou LED ou à sa périphérie : il faudrait faire de nombreuses mesures sur toute la surface éclairée puis en faire la moyenne.
Si tout le monde ne dispose pas d'un luxmètre, il est possible de mesurer l'éclairement à l'aide d'un appareil photo en mode automatique par réflexion : il suffit de poser une plaque blanche (frigolit ou polystyrène expansé) sur l'eau et de la photographier comme le montre l'illustration; il faut veiller à ce que le cadre de la photo ne sorte pas de la plaque blanche.
Il n'y a plus qu'à saisir dans le calculateur la sensibilité en ISO, l'ouverture et la vitesse indiquées par l'appareil photo puis de cliquer sur "Calcul" pour obtenir l'éclairement moyen en lux.
Le résultat est bien l'éclairement incident qui vient du luminaire et qui va pénétrer dans l'eau, sur base de la mesure de la lumière réfléchie.
Et si on a pris soin de saisir aussi les dimensions de la surface éclairée on obtient aussi la puissance lumineuse en lumens.
Et même le rendement si on a saisi la puissance électrique.

Le résultat a une précision de l'ordre de ±8% à cause de la marge d'erreur prévue par les normes ISO et aussi du fait que l'appareil photo indique l'ouverture par bonds (4, 5.6, 8, ...) et pas en continu.
Au lieu d'un réflecteur en polystyrène expansé on peut utiliser une feuille de papier blanc standard pour imprimante mais l'éclairement réel pourra être jusque 20% supérieur à l'éclairement calculé.

13) Mesure de la température de couleur d'un luminaire

    Vous avez des HQI 16.000°K ou un mélange de T5 de 15.000 et 22.000°K mais vous êtes-vous jamais demandés quelle était vraiment la couleur de votre éclairage ?
    Voici une méthode qui, si elle n'est pas absolument rigoureuse, est simple à mettre en oeuvre et vous donnera une bonne idée.
Mode d'emploi
  • poser sous le luminaire une charte "gris moyen 18%"; à défaut une feuille blanche fera l'affaire; j'utilise une plaque de polystyrène expansé que je laisse flotter sur l'eau;
  • appareil photo en mode balance des blancs manuelle sur position nuages 6.500°K;
    à défaut, position "nuages" qui est à 6.000K ou "ombres" qui est à 7.000K : ne pas oublier d'afficher la CCT correspondante dans la liste déroulante;
  • mise au point manuelle sur infini et prendre la photo de près (20 cm), le but est d'avoir une image uniformément floue;
  • Il suffit alors de cliquer sur "Sélectionner une photo à analyser", le programme en fera la moyenne des composantes couleur et calculera la température de couleur ainsi que la teinte, la saturation et la luminosité; il afficher aussi le nom de la teinte moyenne.
    Un petit cercle représentant la couleur correspondant aux valeurs RGB apparaît sur le graphique qui montre l'espace couleur.

    Vous pouvez aussi saisir vous-mêmes les valeurs RGB; pour celà il faut importer la photo dans un logiciel de retouche pour trouver les composantes RGB au centre de l'image;
    idéalement il faudrait utiliser l'image RAW mais une image jpg convient aussi avec une précision moindre;
    Remarques
    • Le programme ne calcule rien tant qu'on n'a pas saisi les 3 valeurs R, G et B;
    • ces valeurs doivent être comprises entre 0 et 255;
    • si cette couleur est trop éloignée de la couleur d'un corps noir (la courbe au milieu du graphique), la température n'est pas calculée car elle serait inexacte.
    Techniquement
    - Si vous avez oublié ce qu'est en réalité la température de couleur ou un corps noir, l'explication est ici.
    - le programme calcule les tristimulus XYZ qui sont les valeurs correspondantes de RGB pour l'oeil humain
    X = 0.431*R + 0.342*G + 0.178*B
    Y = 0.222*R + 0.707*G + 0.071*B
    Z = 0.020*R + 0.130*G + 0.939*B
    - il calcule les coordonnées chromatiques sur l'espace couleur (x,y sur le graphique)
    x = X / (X + Y + Z)
    y = Y / (X + Y + Z)
    - il calcule le coefficient n=(x-xe)/(ye-y) avec xe=0,3366 et ye=0,1735
    - il calcule enfin la température de couleur donnée par la formule empirique expliquée ici

    T = -949.86315 + 6253.80338 * Exp(n / 0.92159) + 28.70599 * Exp(n / 0.20039) + 0.00004 * Exp(n / 0.07125)

    14) Salinité à partir des macro-éléments

    La fonction de ce programme est de calculer la salinité en fonction des taux des macro-éléments fournis par une analyse ICP-OES comme Triton, ATI ou autre.

    Il suffit de saisir les taux en mg/l du Sodium (Na), Calcium (Ca), Magnésium (Mg), Potassium (K), Brome (Br), Bore (B), Strontium (Sr), Soufre (S) et éventuellement Fluore (F) ainsi que l'alcalinité (°KH) et la température.
    Si le labo fournit aussi le taux de Chlore (Cl) on peut le saisir, sinon le logiciel le calcule de telle sorte que la charge totale des ions soit nulle et la case se colore en jaune;
    la charge totale résultante est aussi indiquée pour info : si c'est le logiciel qui calcule le taux de chlore elle devrait être nulle.

    Le programme calcule la salinité au fur et à mesure de la saisie des taux.
    Le taux des macro-éléments de l'eau de mer naturelle qui aurait la même salinité est aussi indiqué
    ainsi que la différence entre le taux mesuré et le taux optimal;
    cette différence est aussi affichée sur le graphique sous forme de pourcentages.

    Le bouton "Voir Ca, Mg, KH" démarre le module Calcium et Magnésium en fonction de l'alcalinité avec les paramètres saisis;
    ceci permet de voir directement si ces paramètres sont corrects sans être obligé de les saisir à nouveau.

    15) Combinaison de LED Cree

    Le but de ce programme est de calculer l'intensité lumineuse et la couleur résultantes de plusieurs LED Cree.
    Le résultat n'est correct qu'avec des LED Cree XM-L, XP-G, XT-E et XP-E.
    La seule exception est l'utilisation d'une LED actinique à 420nm qui n'existe pas chez Cree; le programme utilise une Epiled.
    Il suffit de sélectionner les LEDs dans les menus déroulants pour que le programme dessine, dans la fenêtre du bas, la courbe spectrale de la LED choisie, et dans la fenêtre de droite sa position sur l'espace couleur.
    Sur ces 2 graphiques, les numéros renvoient aux numéros des LEDs sélectionnées.

    Il faut ensuite saisir le nombre de chaque LED ainsi que soit le courant qui les traverse, soit la puissance souhaitée, le programme calcule automatiquement l'autre paramètre ainsi que la tension aux bornes de chaque LED.
    En même temps le programme calcule aussi, pour chaque type de LED et pour le total de la rampe
    • le rendement en Lumens par Watt;
    • la puissance absorbée en Watts;
    • le flux lumineux en Lumens;
    • l'irradiance en Watts par m²;
    • l'éclairement en Lux;
    • le PAR en micro-einsteins par m² par seconde.
    Ces 3 dernières valeurs sont des moyennes calculées sur la superficie du bac dont les dimensions (longueur et largeur) doivent être saisies en haut à gauche.

    Le programme dessine le spectre global (graphique du bas) et la position de la couleur résultante, représentée par un cercle plus grand non numéroté, sur l'espace couleur à droite.

    Le carré sous les menus déroulant est peint de la couleur moyenne résultante; figurent dans ce carré les valeurs des composantes RGB en mode décimal et hexadécimal ainsi que ses coordonnées x,y dans l'espace couleur

    Le programme calcule aussi le PUR, la température de couleur (CCT = Correlated Color Temperature) en Kelvins et la profondeur en mètre où on trouve cette couleur dans la nature.
    Il estime les puissances en HQI ou en T5 nécessaires pour obtenir le même éclairement en Lux et le même PAR.

    Enfin, en cochant les 3 cases situées au-dessus du graphique spectral, on peut y afficher en superposition le spectre de la lumière solaire sous l'eau à la profondeur calculée (en bleu), la sensibilité des zooxantelles (en magenta) et de l'oeil humain (en vert) en fonction de la longueur d'onde.

    Si on modifie le type de LED sans changer leur nombre ni leur courant ni leur puissance, le graphique du bas affiche le spectre de cette seule nouvelle LED; il suffit de cliquer sur le graphique pour obtenir le graphique complet.

    La barre des menus contient une entrée "fichiers" comportant les options suivantes :
    1. Enregistrer permet d'enregistrer la configuration actuelle
      Ceci permet de dessiner plusieurs configurations sans perdre son travail quand on modifie les paramètres.
    2. Ouvrir permet de recharger une configuration précédemment sauvée

    16) LED wizard

    Le but de ce programme est de calculer les combinaisons de LEDs et de drivers possibles pour un bac, une CCT et un éclairement donnés conformément à la démarche décrite dans l'article Concevoir une rampe LED.
    • on saisit les dimensions de l'aquarium
      il calcule la superficie ;
    • on saisit l'éclairement souhaité (en Lux)
      il calcule le Flux (en lumens) ;
    • on saisit l'angle des lentilles et la hauteur de la rampe
      il calcule le diamètre éclairé ainsi que le nombre minimum de LEDs, en longueur et en largeur, pour que la surface de l'eau soit uniformément éclairée, et ce avec des LEDs d'une seule couleur ou des LEDs de 2 couleurs différentes ;
      pour l'instant on ne peut choisir que des LEDs Cree XP-G et XT-E mais le programme est prévu pour accepter d'autres types à l'avenir.
      Pour les Multichips on peut choisir des modèles de 10, 20, 30 et 50W et là aussi les extensions sont facilement possibles.
    • on saisit enfin la CCT souhaitée.
    Le programme calcule ensuite
    • la puissance, le courant, la tension et le rendement de chaque type de LED ainsi que le rendement global
    • le nombre de LEDs de chaque type à mettre en œuvre
    • la puissance et le flux totaux
    • l'éclairement en Lux et la CCT résultante.
    et ce
    • pour la combinaison calculée de Cree blanches et Royal Blue
    • pour une Multichips de la CCT souhaitée
    • pour la combinaison calculée de Multichips 10.000 et 20.000K.
    En cliquant sur le titre des colonnes le programme établit la liste de toutes les combinaisons série-parallèle possibles ainsi que des drivers qui permettent de les alimenter.
    Le programme prend en compte les tensions et puissances des drivers MeanWell dont la large gamme est facilement disponible à savoir
    Tensions : 12, 15, 20, 24, 30, 36, 42, 48 et 54 Volts
    Puissances : 12, 16, 18, 20, 25, 30, 40, 40, 45, 60, 65, 70, 75, 80, 90, 100, 120, 150, 160, 185, 240 et 320 Watts.
    Les possibilités sont classées par « coût relatif » croissant, les moins chers recevant un coût relatif de 100%.
    Il est peut-être intéressant de payer un peu plus cher pour avoir plus d’un driver afin qu’en cas de panne la rampe fonctionne encore en partie.

    Il faudra probablement modifier le nombre de LEDs préconisé par le programme qui recalculera alors puissance, flux, éclairement et CCT ; ceci est notamment nécessaire si le nombre de LEDs préconisé ne permet pas de trouver un driver raisonnable, par exemple si le nombre est premier.
    Il est de toute façon prudent d’augmenter un peu le nombre de LEDs pour avoir une réserve de puissance, surtout des bleues car si la CCT résultante est trop élevée, on pourra diminuer leur intensité sans grever la luminosité alors que le contraire n’est pas possible.

    Enfin le bouton permet d'imprimer sur l'imprimante par défaut du PC un récapitulatif dont un exemple figure ci-dessous.

    17) Choix d'un luminaire

    Pas facile de faire le bon choix....
    La difficulté est la profusion de rampes sur le marché dont les constructeurs vantent évidemment les mérites.
    Mon ambition se limite à fournir une liste de rampes qui conviennent pour leur puissance lumineuse, à fournir la CCT et la puissance consommée et à permettre, grâce au module Répartition de l'éclairage, de calculer la hauteur idéale au dessus de l'eau pour éclairer correctement un bac de dimensions données.
    Je pense que je fais ainsi gagner du temps dans les recherches.
    Ensuite il reste à prendre en considération la disponibilité, l'esthétique, le budget, ... et aussi via les forums la fiabilité, le bruit des ventilateurs éventuels, l'efficacité du sav, ...

    Ce programme offre un choix limité de luminaires commerciaux ainsi que de solutions DIY pour un bac de dimensions données et un éclairement souhaité.
    L'éclairement qui convient à un aquarium récifal est décrit dans cet article La Lumière
    Il suffit de saisir la longueur et la largeur de l'aquarium ainsi que le niveau d'éclairement souhaité (en Lux) en surface ou au milieu du bac pour voir apparaître la liste des luminaires dont l'éclairement est égal à l'éclairement à atteindre ± un certain pourcentage qu'on peut aussi saisir.
    La case "luminaires max" permet de limiter ce nombre afin d'éviter les solutions consistant à utiliser une kyrielle de luminaires de faible puissance, sauf luminaires modulaires.
    Les cases à cocher
  • "Tous" permet d'afficher la liste complète quel que soit l'éclairement fourni même ceux qui ne conviennent pas;
  • "DIY" permet d'afficher les luminaires commerciaux ou Do It Yourself : en cliquant chaque fois dans la case on obtient successivement;
    luminaires commerciaux et DIY;
    uniquement luminaires DIY;
    uniquement luminaires commerciaux.
  • "Dim" permet d'afficher les luminaires qui seraient trop puissants auquel cas le programme calcule le pourcentage auquel il faut les dimmer; il ne retient cependant pas les luminaires qu'il faudrait dimmer à moins de 50%; la puissance, le flux, l'éclairement et le rendement sont indiqués à ce pourcentage; quand la case n'est pas cochée les luminaires trop puissants ne sont pas affichés.
  • Les rampes sont classées par défaut par ordre décroissant de rendement; ceci n'est en aucun cas un ordre de qualité ni même de préférence, seulement une indication sur la consommation électrique : pour un flux donné, les premières rampes de la liste consommeront moins que les suivantes.
    Si ce tri ne vous convient pas il suffit de cliquer sur le titre des colonnes "Marque - Type", "Puissance", "Flux" ou "Rendement" pour effectuer le tri selon ce critère.

    Certains d'entre eux sont affublés d'un commentaire signalé par la présence d'un * à droite de la description : il suffit de survoler la liste avec la souris pour voir apparaître ce complément d'information dans une bulle.
    L'éclairement moyen et le PAR sont calculés sur base des données techniques disponibles sur le site du constructeur en supposant que la lumière est uniformément répartie sur toute la superficie du bac; d'autres modèles pourront être ajoutés à l'avenir.
    Le choix ne tient pas compte de l'adéquation entre les dimensions du bac et la superficie que chaque luminaire est capable d'éclairer; pour cela vous pouvez utiliser le logiciel de répartition de l'éclairage; toutefois les rampes plus longues que le bac ne sont pas retenues.
    Par défaut le logiciel essaye d'atteindre un éclairement moyen d'environ 15.000 lux au milieu du bac; pourquoi 15.000 ?
    Je me base sur le fait qu'on constate le maximum de pousse de la plupart des coraux, durs ou mous, avec un éclairement d'environ 20.000 lux; il ne sert donc à rien d'éclairer plus, ils ne pousseront pas davantage.
    D'autre part en dessous de 5.000 lux les coraux ne poussent pratiquement plus, il ne faut donc pas éclairer moins.
    Sachant que dans le fond d'un bac de 60 cm de haut il reste environ la moitié de l'éclairement mesuré en surface, avec 20.000 lux en haut il reste 10.000 lux en bas donc 15.000 lux en moyenne : je pense que c'est un bon compromis.
    C'est ce que j'explique dans mon article page 6.
    Pour cette raison le logiciel calcule aussi l'éclairement qu'il reste dans le fond du bac en fonctione de la hauteur d'eau.
    Enfin il ne faut pas oublier ceux qui regardent l'aquarium, nous, humains, avec notre œil qui ne voit pas bien le bleu : il faut donc bien éclairer même les coraux qui n'ont pas besoin de beaucoup de lumière sinon nous les verrions mal.
    Ceci n'est qu'une base de départ, par exemple dans un local muni de grandes baies vitrées il serait utile d'augmenter l'éclairage pour que le bac contraste avec son ambiance (chez moi j'éclaire avec 30.000 lux en surface), et réciproquement au fond d'une pièce sombre; c'est la raison pour laquelle le logiciel permet de modifier cette valeur de 15.000 lux.
    Si vous souhaitez un éclairement différent en surface il suffit de le modifier : le logiciel recalcule et affiche l'éclairement au milieu.

    Enfin le bouton permet d'imprimer la liste des luminaires sélectionnés, dont un exemple figure ci-dessous, sur l'imprimante par défaut du PC.
    Si on maintien la touche Ctrl enfoncée avant de cliquer sur Print la liste n'est pas imprimée mais copiée dans le presse-papier.