La régulation d’une installation solaire implique
l’acquisition de températures (capteur, ballon, etc.). Elle est
faite par
l’intermédiaire de sondes de température. La nature de la
valeur à acquérir par
l’automate de régulation (tension, courant, impédance),
et donc du type de
sonde, et, éventuellement de carte d’interfaçage,
dépend du type de l’automate
à piloter.
Automates industriels (type
Crouzet Millenium) :
les entrées destinées
à l’acquisition de valeurs
analogiques sont équipées de
convertisseurs analogique/numérique 8 bits. Ces convertisseurs
ne
mesurent que des
tensions (à contrario de certains automates dont les
entrées peuvent gérer également
des boucles de courant).
- Sondes « propriétaires » : Dans
un même
boîtier, elles incorporent la sonde de
résistance variable et un dispositif électronique
permettant de convertir
la variation
résistive de la sonde en variation de tension. La partie
électronique devant
être alimentée, elles disposent donc d’au moins 3
entrées/sorties : 1
point pour l’alimentation, 1 point pour la masse et 1 point pour la
tension de
sortie, compatible avec l’échelle de mesure des entrées
de l’automate.
- Sondes auto construites : à base de PT100 (PT 1000,
KTY), elles nécessitent une carte d’interface afin de
convertir la
variation résistive de la sonde en variation de tension,
compatible avec
l’échelle de mesure des entrées automate et comparable au
dispositif inclus
dans les sondes « propriétaires ».
Obtenir
une sonde à base de PT :
- Les sites de vente (Ebay) permettent d’acquérir des sondes
encapsulées pour un prix modique (4€ chinois).
- Sondes auto construites : elles sont encapsulées
dans un tube cuivre ou aluminium. Le montage est simple.
Fabrication
d’une sonde à partir des
composants
PT100
ou PT1000 (réalisation de Alain)
Lien forum
APPER sur ce thème
Composants :
Tube cuivre ou alu, la sonde, gaine
thermo
rétractable, 20cm de câble haute température (type
« halogène »),
compound (graisse thermique transistor), silicone haute
température. Prix approximatif : le prix de la sonde plus pas
grand chose et un peu de sueur (environ 6€ au total).
Montage :
Ecrasez et soudez une des
extrémités du tube.
Sur chaque brin du câble, insérez la gaine thermo
rétractable, soudez la patte de
la sonde à l’extrémité du brin du câble,
ramenez la
gaine sur les points de soudure et
chauffez-la pour qu’elle se rétracte (briquet). Remplissez le
fond du tube avec
le compound (3 mm avec un pinceau ou autre), introduisez l’ensemble
sonde
+ câble dans le tube
et scellez
l’entrée libre avec le silicone.
Merci Alain pour toute l'aide apportée
Cartes interfaces (forum
APPER) :
Certains éléments et valeurs des 3
cartes proposées ont été
modifiés,
soit pour permettre leur fonctionnement
indifféremment
avec des sondes PT100 et PT1000, soit pour corriger certaines
"erreurs" ou inexactitudes des montages et valeurs proposées sur le
forum.
Analyse perso des montages: 2 de ces
montages sont plus particulièrement adaptés à une
utilisation dans un local disposant d'une
température plus ou moins constante (montages Kroutchef &
Bernard) et
permettent une gestion "centralisée" des différentes
températures (afin d'être connectée à
l'automate plus ou moins proche de la carte).
La carte peut se trouver dans la chaufferie, le salon, etc. Le dernier
permet, en plus des fonctions
précédentes, de
positionner la carte à
proximité de la source de
température à acquérir (dans une boîtier
électrique de base pour la version 1 voie) sans altérer
ses performances (à l'intérieur, à
l'extérieur, sous le soleil ou la neige), et également
d'acquérir une
différence de températures pour, par exemple, calculer
l'énergie
produite par l'installation ou son rendement. Il ne
s'agit pas de montages "NASA" mais de montages permettant
d'acquérir des températures avec une précision
équivalente à celle des automates disponibles sur le
marché (que ce soit des automates analogique ou
numérique).
Ces cartes et la valeur des composants associés sont proposées
"Aux
risques et périls des auto constructeurs...".
Certains documents doivent être ouverts avec les logiciels
suivants (versions "gratuites" disponibles sur
telecharger.com, par
exemple):
- Word & Excel: disponibles dans la suite OpenOffice (licence
gratuite) ou
Microsoft Office (licence
payante).
- Adobe Reader (licence gratuite).
- Cartes
de Patrick (patrick07) : 2 cartes (1 et 4 voies). Amplification
différentielle permettant d’acquérir, soit un
température, soit une différence
de températures. Alimentation continue non régulée
externe (bloc d’alim
externe basique).
- Carte
de Alain (kroutchef) : Carte 4 voies. Alimentation filtrée
et
régulée incluse
(transfo externe).
- Carte de Bernard
(bernard42) :
Carte 8 voies. Alimentation filtrée
et
régulée externe.
Calibration :
- Principe
général: sauf indications contraires, toujours commencez
par calibrer la
température inférieure de la gamme choisie (par exemple,
-20°C pour une gamme
-20/150°C). On règle le potentiomètre d'offset (de
Zéro) afin d'obtenir une
tension nulle en sortie de montage (réglage indépendant
du réglage de gain du
montage). Puis calibrez la température supérieure de la
gamme (par exemple,
150°C pour une gamme -20/150°C) à l'aide du
potentiomètre de gain. Pour les
cartes multi voies, calibrez d'abord tous les zéros puis tous les gains. Si
possible, connectez la
sonde (ou la résistance simulant son action) avec sa longueur de
câble afin de calibrer la carte en
situation d'utilisation réelle. Si possible aussi, avant de
calibrer la température inférieure de la gamme choisie
(0, -20°C), réglez le gain de la carte à son maximum
afin que cette calibration de cette température soit la plus
précise possible. Pour cela, à température
ambiante, réglez le potentiomètre de gain pour obtenir
une tension maximale en sortie.
- Méthodes:
- Paramètre commun aux différentes méthodes: la précision du
multimètre servant à mesurer les tensions en sortie de carte. Evitez
les modèles à "-3€" qui ne calibreront pas grand chose, sauf peut-être
l'air du temps... Si vous disposez des infos, utilisez un modèle d'une
résolution minimale de 1mV et correctement calibré...
- Calibration
« physique » : la température est
directement appliquée à la sonde. La sonde
peut-être plongée dans un congélateur dont la
température est connue et précise
(-18°C), de la glace pilée (0°C) ou de l’eau bouillante
(100°C).
- Avantages :
- Permet
de s’affranchir des caractéristiques de la sonde
utilisée.
- Inconvénients :
- Calibration assez longue et minutieuse.
- Ne
permet pas de calibrer des montages dont la température
inférieure de la
gamme (0, -20°C) est différente d’une
température physiquement applicable à la sonde
(-18°C (congélateur), 0°C (glace pilée)). Pour la
température supérieure de
l’échelle, dans la mesure où elle est de 100°C
minimum, on peut extrapoler
en calibrant à 100°C avec de l’eau bouillante pour une
tension de sortie différente de 10V (voir la page Infos complémentaires).
- En
pratique:
- Calibration
"congélateur" dont la température est connue et
précise.
- Calibration
0°C: un petit bac rempli d'eau et de glace
pilée. Le mélange eau et
glace pilée est dosé afin que la température
"moyenne" vue par la sonde soit bien de 0°C.
- Calibration
100°C: un petit récipient (une tasse) contenant de l'eau
à température
d'ébullition. L'ébullition est maintenue à l'aide
d'un petit dispositif chauffant (réchaud, bougie
plate chauffe plat, etc.), que l'on peut déplacer pour moduler
la température.
- Une
résistance ou 2 résistances en parallèle simulent l'action
de la sonde.
- Avantages : Permet de calibrer très rapidement
n’importe quelle gamme.
- Inconvénients :
la précision de calibration est fonction de :
- La
précision des résistances de calibration (1%).
- Des caractéristiques de la sonde. La sonde
n’étant pas strictement
linéaire, ce coefficient varie suivant la température.
D'autre part, il est
légèrement variable suivant le modèle et le
fabricant. Dans les
montages proposés, ce
coefficient est un coefficient "moyen". Pour plus de détails,
voir la
page Infos
complémentaires.
Pour plus de détails
sur les méthodes de calibration, les
caractéristiques des sondes, les
calculs à effectuer afin d'obtenir d'autres gammes de
températures ou les corrections à apporter suivant les
caractéristiques des sondes, voir la page
Infos complémentaires.