Un capteur d'humidité


À quoi ça sert?

J'ai subi des infiltrations d'eau dans une pièce équipée de parquet flottant. Et malgré toutes les sous-couches imperméables c'est très gênant. Maintenant c'est réparé, mais comment savoir si ça se reproduit? Ce montage permet de détecter toute présence d'eau sur la dalle (en béton), sans attendre les symptômes mettant plus longtemps à apparaître (remontées d'eau par capillarité, odeur de moisissures,...).

Une lumière indique à quel endroit a eu lieu l'infiltration (installation de plusieurs capteurs).

Aspect du boîtier fermé

Le boîtier: on voit les 12 diodes, dont l'une est allumée, indiquant qu'un capteur est mouillé (j'avais posé le doigt dessus pour la photo). À gauche, le connecteur d'alimentation issu d'un bloc secteur de téléphone portable. En bas, les câbles qui vont vers les capteurs.

Principe de fonctionnement

Le principe est la conductivité de l'eau: on mesure la résistance entre deux électrodes.

En l'occurrence, le capteur est très simple, il s'agit de languettes découpées dans une plaque d'expérimentation à bandes en époxy (plus solide) et étamées (pour la résistance à la corrosion). Deux fils, soudés chacun sur une bande, à chaque bout de la languette pour éviter tout court-circuit, permettront de connecter ce capteur.

Le capteur

Le capteur:
en haut: les 2 bandes étamées, destinées à être posées sur la dalle en béton
en bas: l'époxy et les fils de connexion

En théorie, il suffit de mettre une tension entre les deux électrodes et de regarder si un courant circule pour mesurer la conductivité.

Cette méthode pose cependant un léger risque: si un courant circule, il risque de produire une électrolyse, qui pourrait dégrader les électrodes. Le risque est infime, car on peut utiliser un courant très faible, et il ne circule que s'il y a de l'humidité, mais j'ai préféré éliminer complètement ce risque en utilisant un courant alternatif et en reliant le capteur via un condensateur.

Schéma électronique

Schéma électronique

En haut à gauche: utilisation d'un bloc secteur de chargeur de téléphone portable (sortie 5V). J'ai mis un connecteur d'alim cylindrique.

En haut à droite: par mesure de prudence, j'ai prévu un fusible (finalement pas mis mais remplacé par un fil très très fin) et une diode pour l'éventualité où on brancherait un bloc secteur avec une sortie inversée.

À gauche: le TLC555 (version CMOS du NE555 bien connu, mais plus économe en énergie) fait un oscillateur qui produit un signal carré (oscillation entre 0V et 5V) à une fréquence d'environ 500 Hz, enfin peu importe si c'est pas exactement celle-là. La sortie est relié au fil "oscillateur" qui est connecté à une électrode de tous les capteurs, mais il y a une résistance de 1k destinée à ce que le montage puisse supporter un court-circuit sans aucun risque.

La sortie est donc reliée à une électrode de tous les capteurs. L'autre électrode de chaque capteur est relié à autant de circuits de réception qu'il y a de capteurs.

Le circuit de réception est à droite (représenté une seule fois): il est basé sur un 74HCT14 (hexuple inverseur à trigger de Schmidt), qui détectera tout signal assez fort pour dépasser sa tension de seuil. Notez que pour 12 circuits de réception, il suffit de 2 circuits 74HCT14 (chacun avec un condensateur de 100 nF pour filtrer son alimentation).

Le circuit à l'entrée de l'inverseur est constitué ainsi:

La sortie est reliée à une LED rouge via une résistance.

En l'absence de courant, l'entrée de l'inverseur est à 0 et donc la sortie à Vcc: la LED est éteinte.

Quand la conductivité augmente, l'entrée de l'inverseur oscille, et donc la sortie aussi: la LED clignote, mais à une fréquence suffisante pour que personne ne le remarque. Bref, la LED brille.

Améliorations possibles du circuit

On pourrait faire marcher le circuit sur piles (2 piles R6), sa consommation étant très faible.

Cependant il y aurait 3 modifications à faire:

1) éventuellement, augmenter la résistance de 100k: l'oscillation serait moins symétrique, mais la consommation diminuerait.

2) la tension de 1.8 à 2V (2 piles déchargées) est trop faible pour allumer une LED. Il faudrait alors rajouter un 2e inverseur et fabriquer un petit doubleur de tension pour alimenter la LED, dans ce genre (j'ai eu l'idée mais je n'ai pas essayé):

Circuit doubleur pour la LED

3) remplacer le 74HCT14 par un 74HC14. Le seuil étant plus haut, la lumière s'allumera un peu plus tard. L'intérêt est que les 74HC fonctionnent correctement entre 2 et 6V. L'inconvénient est que mon épicier du coin (boutique "Toute l'électronique" à Montpellier, quartier Prés-d'Arènes) a peu de circuits 74HC et nettement plus de 74HCT.

La fabrication du circuit

J'ai utilisé une plaque d'expérimentation à pastilles (plus commode que les plaques à bandes, quand on a l'habitude de faire des soudures).

J'ai pris des composants traversants (= non CMS), c'est plus gros, mais un peu plus facile à souder, et surtout disponible chez mon épicier du coin.

Certains composants (circuit d'entrée de la réception) sont mis verticalement pour gagner de la place. Les LED sont mises en position alternée pour gagner de la place:

Boîtier ouvert

Le boîtier, ouvert, et fixé au mur par 2 vis.
On voit, en bas, les fils verticaux sortant du boîtier (voir texte)

Les entrées et sorties du circuit sont mises sur des fils rigides, soudés au circuit, qui dépassent du boîtier par des petits trous (en bas sur la photo). Ceci a plusieurs utilités:

À l'arrière, les composants sont soudés sur les pastilles. Les connexions sont faites, soit avec des petits bouts de fil (pattes de composants), soit avec des pâtés de soudure (si les pastilles se touchent), soit avec du fil émaillé thermosoudable (cher mais pratique). J'aime bien aussi le fil à wrapper, mais il est rarement disponible dans le petit commerce. Voici l'aspect fini:

Arrière du circuit

L'arrière du circuit

Le brochage du 74HCT14 n'est pas idéal, il oblige à quelques croisements de fils:

Brochage du 74HCT14

Brochage du 74HCT14

Connexion des capteurs

Dans les câbles sortant du boîtier, un fil est réservé à la sortie (oscillateur), chacun des autres fils sert à un capteur.

J'ai utilisé un câble plat (préférable sous un parquet!) prévu pour le câblage téléphonique. À intervales réguliers, j'ai retiré la gaine du câble, et dénudé les 2 fils qui conviennent (la sortie oscillateur et l'entrée correspondant à ce capteur):

Connexion du capteur

Le capteur en position (sur la dalle de béton), connecté au câble

Ah oui, comme mon câble fait 6 fils, donc 1 sortie et 5 capteurs, je n'ai pu connecter que 10 capteurs sur le circuit:

Câblage en sortie du boîtier

Câblage des sorties du boîtier

Au travail!

Une photo de l'espace de travail. Pour le bricoleur utilisant rarement ses composants électroniques, et les stockant donc de façon peu optimisée dans des sachets et des sacs, le moindre montage oblige à sortir tout un bazar. Heureusement, ça ne dure pas, ensuite on peut reprendre un rangement plus normal. Voici l'espace de travail, en pleine période de fabrication:

Espace de travail

Sans commentaire

Montpellier, le 22 mai 2011.


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