Un collègue m’a récemment demandé si je pouvais lui faire un montage « pour pas cher » qui lui permette de réguler la température de sa couveuse à œufs ou encore de lui défiger son miel. Dans les deux cas le système doit juste commander une résistance chauffante voire une simple ampoule à incandescence pour maintenir la température de consigne. La suite de l’article décrit cette réalisation.

Le cahier des charges était le suivant:

• l’ensemble doit rester à un prix abordable
• le réglage de la température se fait à l’aide de deux boutons plutôt qu’un potentiomètre
• la température de consigne et la température mesurée doivent être visualisées
• la régulation de température doit se faire à +/- 0.2°C prés
• la partie commande de puissance doit être isolée de la partie basse tension
• le tout doit tenir dans un boitier plastique pour éviter le contact avec le secteur

Les solutions retenues sont donc les suivantes:

• utilisation de composants standards facilement disponibles: un PIC16F886, un afficheur LCD 16×2 standard, un capteur de température bon marché mais suffisamment précis sur bus I2C, un triac pour la commande de puissance
• deux boutons poussoirs, un rouge et un bleu, serviront à régler la température de consigne ainsi que l’hystérésis
• la visualisation de la température mesurée, de la température de consigne et de l’hystérésis se font à l’aide d’un afficheur LCD alphanumérique 2 lignes de 16 caractères (afficheur 16×2). Le contraste est réglable par un potentiomètre
• la sonde de température sera un DS1621 sur bus I2C. On utilisera un mode de mesure particulier pour obtenir une meilleure précision (de l’ordre de +/- 0.1°C)
• l’isolation entre la partie basse tension et haute tension se fera à l’aide d’un optotriac MOC3021
• une DEL visualisera la mise en et hors tension de la résistance chauffante
• le tout tient dans un boitier plastique transparent de chez Hammond
• enfin la régulation se fera par hystérésis et non sous forme d’un PID
• l’alimentation se fera à l’aide de n’importe quel bloc secteur du commerce pouvant fournir une tension alternative ou continu de 9V sous 200mA
• les connections se font à l’aide de bornier à vis

J’obtiens donc le schéma électrique suivant:

Première remarque: le capteur de température analogique LM35 du schéma n’est pas câblé sur le prototype final. C’était juste « au cas où » je n’aurais pas été satisfait du capteur I2C. En adaptant le code C, on peut supprimer le capteur I2C et le remplacer par ce capteur. La précision par contre sera bien moindre.

Deuxième remarque: la résistance R9 du schéma est un résistance de rappel au plus. Elle n’est pas câblée dans le prototype final car la sortie RA4 du PIC16F886 n’est pas une sortie à collecteur ouvert. Par contre si vous changez de PIC, par exemple pour un 16F876, cette résistance est indispensable pour piloter correctement l’afficheur LCD.

Troisième remarque: le réseau R7-C7 permet au triac d’encaisser un « dV/dT » important, c’est-à-dire une montée rapide de la tension. Il est surtout utile si le triac commande une charge inductive. Suivant le modèle de triac employé (« snubberless » ou non: voir dans la documentation constructeur du triac) ce réseau est nécessaire ou non. Ici on pourrait le supprimer car on doit commander un élément purement résistif mais comme on ne sait jamais ce circuit protègera le triac.

Quatrième remarque: les fusibles FU1 et FU2 sont en fait des fusibles « polyswitch ». Le fusible polyswitch s’ouvre lorsque sa température interne dépasse 110°C. Cette augmentation de température peut être du à un courant fort le traversant. Lorsque le polyswitch refroidi, il retrouve sa conductivité. Il remplace donc un fusible classique. Par contre le temps de réaction de ces fusibles peut être assez long (de l’ordre de la seconde) donc s’il faut protéger un système de manière très rapide, le fusible rapide reste la meilleure solution.

Un exemple de routage et une réalisation du typon sont présentés ci-dessous:

Remarque: Sur le typon ci-dessus, il manque trois composants: les fusibles FU1, FU2 et la diode zener de protection D2. Sur le routage Ares présenté à la fin de cet article, ces composants sont bien implantés.

Le prototype final se présente de la manière suivante:

	Dans la photographie ci-contre, vous voyez les boutons de réglage de l’hysteresis et de la consigne : bouton bleu (-) et bouton rouge (+). L’écran LCD est visible à travers le capot du boitier. Sur le coté droit, vous avez l’arrivée du 220V et la sortie vers la charge résistive. Sur le coté gauche, vous avez le fil d’alimentation de l’électronique basse tension issu d’un « bloc secteur » de récupération et le fil qui part vers le capteur I2C de température (cordon de souris usagé). Le porte fusible à l’intérieur n’est pas câblé, c’était juste un essai d’encombrement 🙂
	Sur le coté droit du boitier, on voit les câbles « secteur » : l’arrivée 220V à gauche et le départ vers la charge résistive à droite. Les fils sont introduits dans des borniers à vis et le boitier est percé en conséquence.
	Sur le coté gauche du boitier vous trouvez le bornier pour l’alimentation continue issue d’un bloc secteur quelconque fournissant une tension de 7V à 20V continu ou alternatif sous 200mA. Le fil blanc du capteur de température a été récupéré sur une vieille souris.
	Les composants sont visibles sur le dessous du boitier. Vous reconnaitrez le PIC16F886, le régulateur linéaire 5V au dessus de lui, le triac sur la droite. Le CI blanc est l’optotriac. Enfin si vous êtes observateur (la photographie est relativement floue), vous verrez que le boitier est percé pour utiliser un tournevis plat pour serrer les câbles dans les différents borniers ainsi que pour le réglage du contraste de l’afficheur LCD.

Un petit test avant de mettre le tout dans son boitier plastique :

Je met en pièce jointe le schéma électrique ainsi que le routage au format Proteus 7.4 (Isis et Ares). Le code C de l’application a été développé avec CCS et est disponible sur demande.

Comme d’habitude si vous êtes intéressé par cette réalisation, vous pouvez obtenir un kit complet ou partiel en me contactant. Le prix du kit complet pour ce montage (CI percé et composants : PIC programmé) s’élève à 60euros.