ENREGISTREUR DE TEMPERATURE Principe Un

ENREGISTREUR DE TEMPERATURE
Jean-Pierre MANDON 2005
www.pictec.org
Cet enregistreur de température a été réalisé dans le cadre de la construction d'un chauffe eau
solaire. Il me permet d'enregistrer les températures d'entrée et de sortie capteur et, par
intégration, de calculer la puissance récupérée sur le capteur le débit actuel étant constant.
La version actuelle 1.0.0 ne gère que deux sondes bien que le circuit soit dessiné pour 4
sondes, une évolution est prévue pour la gestion des 4 sondes et l'asservissement du débit de
la pompe au delta de température enregistré sur les sondes.
Les 4 sondes permettront de tracer les mesures suivantes:
– température air extérieure,
– température eau entrée capteur,
– température eau sortie capteur,
– température air dans le capteur.
L'enregistreur est composé de:
– une platine l'électronique à placer dans un boîtier étanche,
– un programme sur PC réalisé avec delphi 4 pour l'enregistrement.
Les fichiers produits par le programme sont des fichiers texte avec séparateur du type CSV. Ils
peuvent être récupérés avec n'importe quel tableur pour tracer des courbes.
Principe
Le principe retenu est celui d'utiliser des sondes électroniques de type DS1820 de DALLAS. Ces
sondes sont des sondes numériques dialoguant en protocole IBUTTON et permettant de
mesurer des températures comprises entre -127 et +127 degrés avec une précision de ½
degré sans utiliser l'algorithme de correction.
Les sondes sont pilotées par un processeur PIC16F88 qui assure également le dialogue avec le
PC avec un échantillonnage toutes les deux secondes. L'échantillonnage pour l'enregistrement
quand à lui est fixé dans le PC et réglable par pas de 1 minute. Compte tenu de du faible débit
utilisé pour les tests, de l'inertie de la sonde et des phénomènes analysés il semble que ces
périodes soient suffisantes.
Le programme sur PC assure le dialogue avec la carte de mesure et la sauvegarde des données
dans un fichier au format texte permettant d'exploiter les données avec n'importe quel tableur.
L'ensemble du montage peut être réalisé pour environ 40€ (version avec deux sondes). Je
commande les sondes aux US (les prix sont bien plus bas). Si vous êtes intéressés par un
achat groupé, me contacter.
Un peu d'électronique
Les sondes dallas DS1820 se présentent sous la forme d'un boîtier TO92. Elles nécessitent le
câblage de 3 fils, +Vdd, Masse ou GND et DQ qui est la ligne data.
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Le protocole de communication avec la sonde est spécifique à DALLAS et il a été implémenté
dans le 16F88 pour assurer le dialogue. Notre sonde a été intégrée dans un morceau de gaine
thermo ré tractable et munie d'un bout de câble plat d'environ 2 mètres.
Le 16F88 assure le dialogue avec la sonde et fonctionne à une fréquence d'horloge de 8 Mhz.
Ce processeur disposant d'un oscillateur interne, il n'est donc nul besoin d'un quartz.
Le programme a été écrit en langage C avec CC5X, le fichier HEX est disponible sur
www.pictec.org.
Pour programmer le 16F88, vous aurez besoin d'un programmateur de PIC. Je ne saurai trop
vous conseiller mon programmateur JDM !!
Les entrées de données des sondes sont équipées sur le circuit imprimé de résistances de pull
up de 4,7 k comme indiqué dans la documentation constructeur. En dehors de ces résistances,
le circuit imprimé ne comporte que peu de composants passifs à l'exception des condensateurs
du MAX232. Ce dernier assure la conversion des signaux pour adapter les niveaux de la sortie
du 16F88 et les amener aux niveaux de tension nécessaires à une liaison RS232.
Il y a peu à dire sur l'électronique, tout est dans le programme !!
Le montage pourra être alimenté par n'importe quel bloc secteur de récupération fournissant
au moins 9 Volts avec une intensité de 500 mA. La carte est équipée d'un régulateur 5 Volts .
Le circuit imprimé
Le circuit imprimé a été réalisé avec PROTEUS. Après avoir insolé et révélé le circuit, on
percera l'ensemble avec un forêt de 0,8 mm sauf les trous des borniers et du régulateur qui
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seront percés à 0,9 mm ou à 1 mm.
Le 16F88 sera monté sur support tulipe pour permettre le montage du condensateur de
découplage situé sous le 16F88.
Un câble à bout de fils avec une fiche DB9 femelle permettra de raccorder le montage au PC.
Veillez à choisir les valeurs des condensateurs situés autour du MAX232 en fonction du circuit
que vous allez installer, en effet, suivants les constructeurs ces valeurs ne sont pas toujours
les mêmes, reportez vous à la documentation constructeur.
Le programme
Le programme est on ne peut plus simple. Après l'avoir décompressé, installer le dans le
dossier dans lequel vous voulez travailler. Le fichier de données sera sauvegardé au même
endroit. Ce fichier porte le nom du jour et de l'heure ou les données ont commencé à être
enregistrées.
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Ne vous affolez pas, lorsque j'ai créé ce document le montage n'était pas branché ce qui
explique que les sondes sont en erreur !! et soyez indulgents, il s'agit de la version 1.0.0.......
Le seul paramétrage possible sur le programme est la cadence de récupération des valeurs.
Mais je suis bien sur à l'écoute de toutes les suggestions.
Voici un aperçu d'un fichier d'enregistrement:
Ce fichier pourra être facilement exploité avec Excel, les séparateurs sont des point virgule.
Le montage mécanique
Le montage a été placé dans une boite plexo de marque SAREL référence 02500. Cette boite
100x100x50 est idéale pour y placer le circuit imprimé et est équipée de 6 sorties type
PRESSNIL (caoutchouc) que l'on découpera au cutter pour conserver la meilleure étanchéité
possible.
Les sondes plongeant dans l'eau ont été équipées de 'doigt de gant' maison constitué d'un bout
de tube cuivre 10x12 pincé et étamé d'un coté et siliconé de l'autre coté. Le coté pincé a été
équipé d'un raccord rapide et monté sur un T en sortie du capteur. Ce principe permet de
régler la plongée du tube dans la conduite de sortie et ainsi, d'avoir une sonde bien irriguée.
On veillera à ce que la tête de la sonde dallas soit bien en contact avec le tube de cuivre afin
d'avoir une meilleure transmission de la température du fluide. Ne pas hesiter à rajouter un
peu de graisse thermo conductrice du type de celle utilisée pour les radiateurs de transistors.
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Le câble de laison RS232 vers le PC sera constitué de 3 fils avec une DB9 femelle. Le
raccordement est le suivant:
–
–
–
RX de la platine sur la broche 3 de la DB9,
TX de la platine sur la broche 2 de la DB9,
Masse de la platine sur la broche 5 de la DB9.
Evolution, A suivre
Ce montage réalisé 'en vitesse' pour faire des mesures sur mon capteur et trouver le meilleur
compromis est appelé à évoluer. En vrac voici les quelques idées que j'ai:
pilotage de la vitesse de la pompe du circuit primaire en fonction de la
différence de température entrée/sortie capteur et de la température
extèrieure,
– Pilotage d'un vanne 3 voies pour orienter le circuit primaire vers mon circuit
de chauffage central lorsque le ballon ECS a atteint la consigne de
température,
– Pilotage d'une vanne de décharge en été lorsque la température monte trop
dans les capteurs,
– Pilotage de la vitesse d'une ventilateur et de l'ouverture de volets pour
réaliser un système de free-cooling en été.
–
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