Electronique > Réalisations > Anti-tartre (anti-calcaire) 001

Dernière mise à jour : 07/05/2017

Présentation

L'anti-tartre présenté ici permet de limiter le dépôt de calcaire à l'intérieur de canalisations d'eau (canalisations en acier, cuivre, galvanisé, PVC ou inox).

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Sa réalisation est aisée et ne demande aucun réglage. Le montage s'appuie sur l'utilisation d'un petit PIC de type 12F675 et s'alimente sur le secteur 230 V au travers d'un petit transformateur d'alimentation. Il est également possible de réaliser un tel appareil sans aucun composants programmable, c'est ce que montre le schéma présenté en page Anti-tartre 002.

Anti-tartre : quoi donc au juste ?

Cela fait des années que sont commercialisés des systèmes destinés à empêcher le dépôt de calcaire sur la paroi intérieure des canalisations d'eau. Certains sont constitués de simples aimants très puissants plats ou de forme circulaire, d'autres sont construits sur une base électronique avec des fils à enrouler autour des canalisations. Dans les deux cas, l'idée est de créer deux champs magnétiques opposés sur le trajet de l'eau. Si les premiers appareils proposés sur le marché soulevaient quelques soupçons quand à leur efficacité (les charlatans étaient déjà légion à cette époque), il a bien fallu leur reconnaitre une certaine efficacité. Comme tout système qui joue sur des lois physiques que l'on ne comprend pas bien (j'en suis la première victime), on a toujours un peu de mal à accepter que cela puisse fonctionner. Et pourtant, des recherches sérieuses et confirmées ont bien montré l'efficacité du système. Ces recherches ont en effet montré que la structure des cristaux de calcaire en suspension dans l'eau, quand ils sont soumis à un champ magnétique (même de faible amplitude) a tendance à se modifier et empêcher ceux-ci de s'agglomérer et se déposer sur les parois. L'idée n'est donc pas d'éliminer le calcaire comme le font certains adoucisseurs d'eau, mais de l'empêcher de se déposer. Le dépôt de calcaire n'est pas seulement diminué dans les canalisations d'eau, il est aussi réduit dans les appareils électroménagers tels que lave-vaisselle, lave-linge ou même cafetière. Les résistances chauffantes restent donc plus longtemps "propres" et la réduction de leur efficacité (baisse de température) se fait moins sentir sur une même période de leur durée de vie. En contrepartie, on peut se demander si le calcaire qui se dépose moins dans les canalisations ne va pas plus vite entartrer les casseroles et les bouilloires... Tiens, peut-être une méthode de mesure d'efficacité de l'engin ?

Schéma

Comme vous pouvez le constater, il n'y a pas grand chose, surtout si on laisse de côté la partie alimentation qui occupe la moitié supérieure du schéma.

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Principe général de fonctionnement
Le montage décrit ici produit un signal périodique dont la fréquence change à intervalles réguliers (toutes les secondes), avec quatre valeurs possibles : 1 kHz, 2 kHz, 5 kHz et 10 kHz. Ces fréquences ne sont pas choisies au hasard, il s'agit de celles qui sont utilisées par les appareils du commerce. Comme je suis bien incapable de préciser quelle est la meilleur valeur à adopter, j'ai choisi de leur donner à chacune la chance de se rendre utile. Le schéma peut être décomposé en deux parties distinctes :
- alimentation secteur
- circuit principal

Alimentation secteur
On utilise un transformateur à deux sorties 18 V (secondaire avec prise intérmédiaire ou deux secondaires indépendant que l'on relie ensemble). La partie "inférieure" de cette alimentation est on ne peut plus classique, dotée de ses quatre diodes de redressement D1 à D4, de son condensateur de filtrage principal C1 et d'un régulateur de tension U2. Ces composants classiques sont chargés de fournir une tension continue positive de +5 V pour alimenter le microcontrôleur U1. La tension issue du transformateur est de 18 Veff, ce qui peut sembler beaucoup pour obtenir au final une tension de 5 V. Mais on peut se le permettre ici car le courant consommé par le PIC et les led reste suffisement faible pour que la dissipation thermique du régulateur reste modérée. La partie "supérieure" de l'alimentation permet de disposer d'une tension continue positive de valeur plus élevée, de +50 V environ. Cette tension, qui est obtenue par redressement mono-alternance grâce à la diode D5 et au filtrage deu condensateur C2, est uniquement utilisée pour produire le champ magnétique autour de la tuyauterie, sa valeur élevée permet de disposer d'un champ d'amplitude suffisante.

Circuit principal
Il est basé sur un PIC 12F675 qui assure l'ensemble des fonctions requises, à savoir génération des différentes fréquences et séquencement de ces dernières. Notez que le PIC à lui seul peut faire cela sans aucun composant externe si on utilise son oscillateur interne. Vu que la précision requise pour les signaux générés n'a aucunement besoin d'être élevée, il serait dommage de s'en priver. Voilà donc un circuit fort simple, qui délivre sur sa broche GP1 (borne 6) un signal dont la fréquence change sans cesse. La broche GP2 sort un signal de même fréquence mais de polarité opposée, qui actuellement ne sert pas. Les deux LEDs Led1 et Led2 permettent un contrôle visuel du bon fonctionnement du logiciel du PIC. Une des deux leds s'allume pour les deux fréquences les plus faibles (1 kHz et 2 kHz), l'autre s'allume pour les deux fréquences les plus élevées (5 kHz et 10 kHz).

Mode de fonctionnement
Le signal délivré par le PIC peut être une fréquence fixe de 1 kHz, 2 kHz, 5 kHz et 10 kHz. Il peut aussi être une fréquence variable qui correspond aux quatre valeurs précitées qui "tournent" à tour de rôle. Le choix s'effectue en appliquant une tension donnée sur l'entrée GP0/AN0 du PIC, selon la règle suivante :
0 V : fréquence variable
+1,25 V : fréquence fixe 10 kHz
+2,50 V : fréquence fixe 5 kHz
+3,75 V : fréquence fixe 2 kHz
+5,0 V : fréquence fixe 1 kHz
Pour ma part je propose de mettre un petit potentiomètre ajustable (RV1 sur le schéma), mais vous pouvez fort bien mettre deux résistances montées en pont diviseur résistif. Pour les deux extrêmes (tension de 0 V ou + 5V) il n'y a pas besoin de résistance, on câble directement la broche GP0/AN0 du PIC à la masse ou en sortie du régulateur de tension 5 V.
La LED D7 s'allume pour les deux fréquences les plus faibles (1 kHz et 2 kHz) et la LED D8 s'allume pour les deux fréquences les plus élevées (5 kHz et 10 kHz). En mode fréquence variable, les deux LED clignotent à un rythme d'environ 1 seconde.

Réalisation des bobines

La création du champ magnétique est assuré par les deux bobines L1 et L2 constituées chacune d'une dizaine de spires enroulées sur la tuyauterie à protéger. Les bobines doivent être réalisées en spires jointives (spire contre spire) et raccordées au boîtier anti-tartre avec des liaisons les plus courtes possibles. Les deux bobines doivent être enroulées en sens opposé, comme le montre le dessin suivant.

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d1 : entre 5 cm et 15 cm
d2 : entre 28 cm et 38 cm

Les caractéristiques mécaniques des deux bobines ne sont pas très critiques, voici quelques indications pour leur réalisation.

Type de câble
Fil de cuivre souple (multi-brins) ou rigide (mono-brin), section d'au moins 1mm2 (section/diamètre non critique). Avec le fil rigide, pas besoin de scotch ni de colle pour maintenir les spires en place. Si la canalisation est en plastique, pas de précaution particulière à prendre. Si la canalisation est en matériau conducteur (cuivre par exemple) il faut veiller à ce que les extrémités des bobines (qui pour rappel ne sont reliées nulle part) soient bien isolées.

Distance entre points de départ bobine L1 et point de départ bobine L2
Distance d1 sur dessin "réalisation bobines" : entre 5 cm et 15 cm. La distance exacte dépend de la section du câble électrique utilisé (avec son éventuelle gaine isolante) et de la distance entre les extrémités non raccordées des bobines (d2).

Distance entre points d'arrêt bobine L1 et point d'arrêt bobine L2
Distance d2 sur dessin "réalisation bobines" : peut varier en fonction du type de conduit. Selon les dires d'un des fabricants d'anti-tartre, les distances entre extrémités à respecter seraient les suivantes (je n'ai pas testé) :

Emplacement "idéal" 
Il semble y avoir deux écoles. Certains fabricants préconisent de placer les bobines au niveau de l'arrivée d'eau pour une efficacité optimale et pour que toute la maison en profite. D'autre préconisent de placer l'appareil le plus proche possible de l'appareil à "protéger" (machine à laver par exemple) arguant que l'effet du champ magnétique s'estompe rapidement avec la distance. Il va de soi que cet argument sous-entend qu'il faut un anti-tartre par appareil à protéger... En toute franchise, je ne sais pas ce qui est le mieux.

Prototype

Plusieurs protos réalisés (par plusieures personnes) mais seules sont présentées les photos du proto de Michael.

Prototype de Michael
Proto de Michael L., que je remercie pour ses retours !

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Commentaires de Michaël : 
15/11/2015 : Après une bonne semaine de fonctionnement, je dois dire, avec le peu de recul que j'ai pour l'instant, que c'est efficace.
Les parois vitrées de la douche restent propres et sans traces lors du séchage. La bouilloire électrique, qui avait été détartrée le jour de la mise en service est toujours "propre", il y a bien quelques marques de dépôt mais rien de comparable avec le passé.
07/02/2016 : Le constat reste le même, la bouilloire reste propre après deux mois sans détartrage et beaucoup moins de traces de calcaire sur les parois vitrées de la douches. Par contre, j'ai remarqué que le régulateur, même monté sur un très grand radiateur, chauffait très fort. J'ai apporté deux modifs au schéma : ajout d'un régulateur 9V avant le 5V afin de répartir le boulot (21V à vide à la sortie du transfo), et ajout de fusibles sur les départs transfo.
Merci Michaël pour ces retours. Pour l'échauffement du régulateur 5 V, il est également possible d'insérer une diode zener de 12 V / 1,3 W en amont (cathode vers pont de diodes et anode vers régulateur). Comme vous pouvez le constater, Michael a inclus le transfo d'alim sur le circuit imprimé. L'ensemble reste malgré tout compact !

Codes source et fichiers compilés

Tous les fichiers utiles sont contenus dans l'archive zip dont le lien suit. Ecrit et compilé avec la version V3.20 Pro de MikroPascal.
Anti-tartre 001 - 12F675 - (29/08/2010)
Si vous souhaitez recevoir par la poste un PIC préprogrammé et prêt à utiliser, merci de consulter la page PIC - Sources.

Circuit imprimé

Réalisé en simple face.

anti_tartre_001_pcb_composants

Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi

Historique

07/05/2017
- Ajout infos concernant la réalisation des bobines.
13/03/2016
- Ajout nouveau commentaire de Michael L., que je remercie encore une fois pour ses retours.
15/11/2015
- Ajout photos du prototype de Michael L., que je remercie pour ses retours.
04/03/2012
- Ajout précisions concernant la réalisation des bobines.
12/09/2010
- Réalisation du CI, avec l'aide très appréciée de Didier qui a soumis une proposition d'implantation des composants. Je ne l'ai pas laissé exactement comme il l'avait fait mais je ne l'aurais pas fait tout de suite s'il n'avait amorcé le travail. Merci donc à lui.
29/08/2010
- Ajout possibilité de spécifier si la fréquence de sortie doit être fixe ou variable. En mode fréquence fixe, possibilité de spécifier la fréquence désirée parmis les quatre possibles.
11/07/2010
- Correction logiciel PIC, les fréquence émises étaient moitié de celles attendues.
- Réduction du temps mort entre chaque changement de fréquence. De 10 ms on passe à 100 us.
05/04/2010
- Première mise à disposition.