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Electronique

Platine de détection de pluie

 

image du capteur IBR273...Pour ce module, j'ai repris le schéma paru dans le n° 293 (Avril 2005) d' Electronique Pratique. Son principe de fonctionnement repose sur une détection capacitive associée à un oscillateur à fréquence variable.

Détail de fonctionnement :

Son principe de fonctionnement repose sur une détection capacitive associée à un oscillateur à fréquence variable. Le capteur présente sur sa face supérieure (celle destinée à recevoir l'eau de pluie...) les fines rayures composant la sonde de détection capacitive de 100pF environ. Sur la face inférieure, on peut apercevoir les pistes de la résistance chauffante de 42Ω. D'après les données du constructeur, et sous une tension continue de 12V, elle peut dissiper une puissance de 3,5W, soit un courant de 292mA. Une température maximale de 106°C en surface peut donc être atteinte. Au centre de ces pistes résistives, se trouve un capteur de température de type CTN d'une valeur de 1KΩ à 25°C. Ces caractéristiques sont très intéressantes, notamment en cas de faible température, de neige voire de glace.

Deux oscillateurs astables, l'un à fréquence fixe (portes NOR IC102C et IC102D), l'autre à fréquence variable (portes NOR IC102A et IC102B), permettront de générer une modification de largeur d'impulsion mise en forme par les 3 portes NOR IC103E,F et G. Il ne reste plus qu'à procéder à une intégration, c'est-à -dire à convertir cette fréquence variable en une tension exploitable. Ceci est effectué grà¢ce à une cellule composée de la diode D102, C106, P101 et R104. Le signal issu est ensuite dirigé sur l'entrée d'un amplificateur opérationnel (AOP LM741), dont le seuil de réglage s'effectue par l'intermédiaire du potentiomètre P102, dans une plage de valeur allant de 0 à 12V. Un petit relais (RE101) peut alors être activé par la broche 6, au travers de la diode électroluminescente (LED102) et de la résistance R105. La gestion du chauffage de la sonde est basée sur un principe identique. Le détecteur CTN forme un pont diviseur avec l'ajustable P103 et vient commander à travers la résistance R106 l'entrée non inverseuse du second AOP (IC105). Un second relais (RL102) identique au premier est chargé de mettre sous tension ou non la résistance de chauffage intégrée sous la sonde. La diode LED103 atteste du bon fonctionnement de cette fonction. L'ajustable P104 permettra de choisir un point de basculement précis, et par là , de limiter la température atteinte.

Alimentation :

L'alimentation de l'ensemble se fait au travers du régulateur de tension IC101 pour le 5V, le 12V provenant d'un circuit d'alimentation commun à tous les modules. Pour des raisons de rendement et par-delà d'économie d'énergie, j'ai en effet opté pour un bloc d' alimentation de type SMPS. Ce type d'alimentation fonctionne avec un rendement de plus de 80%, affiche un minimum de pertes et d'échauffement, et offre une protection contre les surtensions, tout ceci grà¢ce à des composants très performants. De plus, leur plage de fonctionnement est large (de 85 à 264V environ, et à une fréquence de 47-63Hz), ce qui autorise une utilisation sous toutes les latitudes !

Schéma de principe :

image du schéma de principe du module

Réalisation :

L'assemblage de la platine n'appelle aucune remarque particulière, si ce n'est qu'il faut mieux commencer par souder les vias remplaçant les trous métallisés (utiliser pour ce faire des morceaux de pattes de résistances, par exemple...). Soudez ensuite les supports tulipes (ou lyre selon votre choix, mais il est déconseillé de souder directement les circuits intégrés, car il est plus aisé de débrocher que de dessouder le composant lors d'une panne !).

Vous avez fini ? Bravo ! Maintenant, déposez tous les circuits intégrés, il ne doît rester comme composants actifs que le régulateur 5V et le transistor.
Armez-vous d'un voltmètre, et branchez le +12V à la broche 3 du connecteur K101 (c'est l'entrée du fusible). Dès lors que c'est fait, la Led verte doît s'illuminer (si ce n'est le cas, débranchez immédiatement, et vérifier vos branchements, la polarité de l'alimentation, l'absence de court-circuits, etc...).

Testez sur les supports de CI la présence du +5V et/ou +12V sur les pattes d'alimentation, à savoir :

Tableau des alimentations des semi-conducteurs
  IC102 IC103 IC104 IC105
+5V pin 14 pin 14    
+12V     pin 7 pin 7
GND pin 7 pin 7 pin 4 pin 4


Si vous n'obtenez pas ce résultat, c'est qu'il y a un problème sur le circuit imprimé lui-même... ce sera à revoir !
Vérifiez hors tension à l'aide d'un ohmmètre la continuité des masses. On est jamais à l'abris d'une micro-coupure, due peut-être à une trop longue exposition dans le perchlorure de fer...

Tout ceci est absolument nécessaire avant de procéder à la mise sous tension définitive !
Vous voiçi arrivé au terme de cette épreuve, le prochain épisode sera la mise au point...

Photos du module :

photo de la platine vue côté composants...photo de la platine vue côté soudures...

vue de l'ensmble du cablà¢ge...vue du couvercle du coffret intégrant le capteur de pluie...vue du capteur de pluie collé avec de la résine pour l'étanchéité...

Liens :

Les liens çi-dessous vous permettront de télécharger le schéma et les typons au format PDF (échelle 1:00)

Note : Les numéros de version peuvent différer entre le schéma de principe et les typons, et n'ont pas nécessairement de relation entre eux. Les fichiers que j'ai placé sur mon site sont effectivement les versions les plus abouties.

Ce document m'a été fortement inspiré par l'article "Capteur de pluie intelligent" paru dans Electronique Pratique du mois d'avril 2005 (EP n° 293)
link.gif L'article d' Electronique Pratique
link.gif Lien vers le site de Lextronic

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