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mesures > Indicateur niveau liquide 002
Dernière mise à jour : 29/01/2012Présentation
Surprise, cet indicateur n'est pas un indicateur.
Il s'agit en fait d'un double détecteur de position de liquide, qui via deux capteurs permet la mise en route d'une moteur (pompe) quand un réservoir est presque vide. Le principe de fonctionnement est simple : un premier capteur de liquide est placé en haut du réservoir et un second est placé en bas. Tant qu'il y a du liquide sur le capteur du bas, rien ne se passe. En revanche dès que le capteur du bas ne détecte plus de liquide (réservoir vide ou quasi-vide), un moteur est alimenté qui permet le remplissage du réservoir. Le moteur ne s'arrête que quand le capteur du haut détecte à nouveau du liquide. Allez je vais être franc avec vous : cet appareil est tout de même un indicateur car j'ai ajouté une LED qui s'allume quand le réservoir est (presque) vide. Et on pourrait même en ajouter une seconde pour indiquer quand il est plein.
Avertissement
Ce montage n'est pas du tout approprié pour des liquides dangeureux, inflammables et/ou corrosifs car les sondes doivent être placées dedans. Il existe d'autres méthodes reconnues comme plus sécurisées, telle que celles mettant en oeuvre des capteurs capacitifs (les capteurs sont placés en dehors du réservoir). Je décline évidement toute responsabilité en cas de non prise en compte de cet avertissement.Schéma
Adieu transistors bipolaires, bienvenue transistors MOSFET... pour aujourd'hui.
Réalisation des capteurs
La forme exacte des capteurs n'est pas très importante en soi mais leur taille et forme doivent être fonction de la hauteur du réservoir et de son contenu. Le plus simple, la plupart du temps, consiste à utiliser des petits morceux de circuits imprimés où des pistes sont montées en "peignes croisés" ou en regard.
Le capteur en "peignes croisés" permet une plus grande sensibilité et est conseillé pour les liquides peu conducteurs. Si vous utilisez du cuivre (circuit imprimé) ou un autre matériau qui rouille, il faut bien sûr le protéger un minimum pour ne pas avoir à changer les capteurs tous les mois (étamage étain sur le cuivre, par exemple).
Détection des niveaux
La détection présence / absence de liquide est assurée par les transistors FET Q1 et Q2 (deux BS170) qui ont une résistance d'entrée très élevée. Le premier transistor Q1 est associé au capteur CAPT1 qui est placé en haut du réservoir. Quoi que cela puisse vous paraître un peu surprenant, le capteur CAPT1 forme un pont diviseur avec la résistance R5. Si le capteur n'est plus recouvert de liquide, sa résistance est beaucoup plus élevée que quand il l'est, et la tension présente au point Hi (high) remonte d'un coup, faisant entrer Q1 en conduction. Le second transistor Q2 est associé au capteur CAPT2 qui est placé en bas du réservoir. Ce capteur CAPT2 forme un second pont diviseur avec la résistance R6. Si le capteur CAPT2 n'est plus recouvert de liquide, sa résistance est beaucoup plus élevée que quand il l'est, et la tension présente au point Lo (low) diminue d'un coup, plaçant Q1 à l'état bloqué. La sensibilité doit être établie de façon expérimentale car elle dépend de la conductivité du liquide contenu dans le réservoir. Si le liquide est peu conducteur, les résistances R5 et R6 doivent avoir une valeur assée élevée, disons entre 1 MO et 10 MO. Si au contraire le liquide est fortement conducteur, alors la valeur des résistances R5 et R6 peut être revue à la baisse, par exemple entre 100 kO et 1 MO. L'idéal est que le montage puisse faire la diférence entre le moment où les capteurs sont complètement recouverts de liquide et quand il en reste juste un peu dessus. Pour la phase de test, vous pouvez remplacer les résistances R5 et R6 par des potentiomètres ajustables ou de tableau de valeur 1 MO ou 2,2 MO, et les remplacer ensuite par des résistances dont la valeur minimale permet encore un fonctionnement correct.Logique de fonctionnement
Basée sur l'état des capteurs et de la bascule D contenue dans la moitié d'un CD4013 (circuit intégré CMOS), Elle peut être résumée dans le tableau suivant, dont les lignes indiquent de haut en bas une baisse de liquide suivie d'un remplissage. Notez que la mise en route du moteur ne fait pas toujours que dépendre des états logiques des capteurs, mais qu'elle tient aussi compte du sens de modification.| CAPT1 | CAPT2 | Hi | Lo | U1:A[R] | U1:A[S] | U1:A[Q] |
| Avec liquide | Avec liquide | 0 | 1 | 1 | 0 | 0, moteur éteint |
| Sans liquide | Avec liquide | 1 | 1 | 0 | 0 | 0, moteur éteint |
| Sans liquide | Sans liquide | 1 | 0 | 0 | 1 | 1, moteur allumé |
| Sans liquide | Avec liquide | 1 | 1 | 0 | 0 | 1, moteur allumé |
| Avec liquide | Avec liquide | 0 | 1 | 1 | 0 | 0, moteur éteint |
U1:A[S] = Broche S (Set), broche 6 de U1:A / CD4013 - Inverse de l'état "logique" présent en Lo
U1:A[Q] = Broche Q (Out, sortie), broche 1 de U1:A / CD4013
Hi et Lo : un "0" logique correspond à une tension proche de 0 V et un "1" logique correspond à une tension proche de 8 V.
Sortie de puissance
La commande du moteur ne peut être effectuée directement par la sortie Q du circuit intégré U1/CD4013 (courant disponible bien trop faible, de quelques mA seulement) et c'est pourquoi le transistor de puissance Q3 (de type MOSFET) est ajouté pour faire l'interfaçage. Ce transistor, grâce à une commande en tension où seulement quelques uA sont prélevés sur la sortie de U1, permet de commuter un courant de plusieurs ampères. La sortie Q barre de U1 (broche 2) présente un étét logique inverse de la sortie principale Q (broche 1) et de ce fait la LED D3 dont l'anode est reliée au pôle positif de l'alimentation s'allume quand la sortie Q barre passe à l'état logique bas. Cette LED D3 reflète donc la mise en route du moteur et indique que le capteur en position basse du réservoir n'est plus recouvert de liquide.Remarques diverses
Le CD4013 contient deux bascules D identiques. La seconde bascule n'est pas utilisée et toutes ses entrées (broches 8 à 11) doivent être reliées soit au +V soit à la masse (il ne faut pas les laisser en l'air).Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
29/02/2012- Première mise à disposition.