Gestion Conditionnement Allsky

Écrit par Jean-Pierre le .

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Gestion du conditionnement thermique d'une caméra allsky

Présentation

 

Ayant commencé l'utilisation d'un Raspberry Pi (RPI) afin de gérer la caméra allsky à l'aide du logiciel édité par Thomas Jacquin, je me suis dit que je pouvais en profiter pour exploiter plus en profondeur ce RPI à d'autres finalités.

Le premier développement informatique sur RPI consiste en une petite application qui permet de gérer le conditionnement en température de ma caméra allsky. Ce conditionnement en température est réalisé par des résistances chauffantes situées à l'intérieur du boitier.

Ces résistances ont pour objectif de lutter contre le dépôt de buée et de givre aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur du boitier.

Pour ce faire, je gère les paramètres de température et d'humidité indépendamment à l'intérieur et à l'extérieur du boitier.

 

Un peu de théorie ..... mais vite fait :

Pourquoi la condensation se forme t'elle ?

Pour comprendre comment se forme la condensation, il suffit de regarder le graphe à gauche, appelé couramment "Diagramme de Mollier".

Sur ce diagramme, on voit en échelle horizontale la température qui nous intéresse. L'échelle verticale définit la quantité d'eau contenue dans un volume d'air sec, exprimée en grammes par kilo d'air sec. Cette échelle ne nous intéresse pas directement pour nos problèmes de condensation.

L'important, ce sont les courbes rouges qui définissent le taux d'humidité absolue (10%, 20%, jusqu'à 100%) dans l'air. Tant que notre taux d'humidité reste inférieur à 100%, pas trop de risque de condensation car l'eau est dissous dans l'air.

Par contre, dès qu'on s'approche des 100%, l'air n'a plus la capacité de dissoudre de l'eau et cette dernière se retrouve à l'état d'eau, de la rosée en ce qui nous concerne.

Prenons un exemple : la température ambiante en fin de journée est de 14° et le taux d'humidité mesuré est de 70%. La flèche verticale part de l'axe horizontal à la température de 14° et monte jusqu'à rejoindre la courbe 70%.

Dans la nuit, la température diminue jusqu'à 4°. Sur notre courbe, notre flèche horizontale croise la courbe de 100% d'humidité. Nous venons d'atteindre la température à partir de laquelle l'air ne peut plus dissoudre d'eau. La flèche verticale jaune permet de trouver la température correspondante, soit 8°. Cette température s'appelle le point de rosée.

En passant sous 8°, la condensation se forme et se dépose sur tout objet ayant cette température. Et lorsqu'on passe sous une température de 0°, la rosée se transforme en givre.

La formule pour calculer le point de rosée est la suivante :

Tr = point de rosée en °C

T = température en °C

RH : taux d'humidité. Entre 0,01 (1%) et 1,00 (100%)

 

 

De ce qui vient d'être présenté, on peut en déduire plusieurs choses :

La rosée qui va se déposer dépend conjointement des paramètres température et humidité. Nous avons peu d'influence sur ces paramètres que la nature nous impose et qui de surcroit, ont des valeurs qui évoluent en permanence.

Il existe de fait, 2 leviers d'action :

1 - Réduire le taux d'humidité de l'air afin de rester en permanence sous les 100% d'humidité quelle que soit la variation de la température. C'est faisable dans un boitier étanche, mais ce n'est pas possible dans un espace ouvert.

 

2 - Maintenir une température suffisante de manière à ne pas arriver au delà des 100% d'humidité. Là également, c'est réalisable dans un environnement relativement confiné, mais très difficile dans un espace ouvert.

Si on arrive à maintenir la température au dessus du point de rosée, aucun phénomène de condensation ne se produit. En réalité, il est bon de conserver une marge de quelques degrés entre le point de rosée et la température minimale de conditionnement afin d'éviter tout risque de condensation.

 

Le logiciel de gestion

Afin de maitriser le risque de condensation, aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur du boitier, il faut effectuer un suivi permanent des paramètres température et humidité.

Pour cela, j'utilise des capteurs type DHT22 qui mesurent les 2 paramètres dont nous avons besoin. A partir de la température et de l'humidité, on calcul le point de rosée.

La différence entre température ambiante et point de rosée constitue la delta T réelle. Cette valeur est comparée à une consigne de delta T que l'on défini.

Lorsque la delta T réelle (intérieur ou extérieur) est inférieure à la consigne de delta T, le relais sur lequel sont raccordées les résistances chauffantes s'active et les résistances ... chauffent !

Dès que la température ambiante augmente, la delta T réelle redevient supérieure à la consigne de delta T et le relais se désactive.

 

Composants nécessaires

Pour pouvoir faire fonctionner l'ensemble, il faut :

- 1 Raspberry Pi. Dans mon cas, j'en ai plusieurs modèles en version 3.

- 2 capteurs DHT22, de préférence montés sur circuit imprimé. Cette version embarque d'emblée les résistances nécessaires à son fonctionnement.

- 1 carte relais fonctionnant en 5 volts, avec 1 relais à minima, qui se connecte directement sur le port GPIO du Raspberry Pi. Un exemple de cartes disponibles sur le site Aliexpress. Ces cartes sont destinés aussi bien au RPI qu'à l'arduino. Il suffit de mettre "relais arduino" en critères de recherche pour en avoir plus que de raison.

- Du câble blindé à 2 conducteurs pour raccorder les 2 capteurs DHT22 au port GPIO du RPI.

- Du câble non blindé à 2 conducteurs pour alimenter les résistances. Du câble blindé fonctionne également mais ce n'est pas une nécessité.

 PS : concernant la carte relais, il peut être pertinent de prendre une carte avec plusieurs relais. J'ai profité de ce développement pour créer une application de gestion de cartes relais avec le Raspberry Pi. Voir la présentation dans le menu "Développement informatique" ou directement sur l'article détaillé.

Schéma de câblage

Pour la définition des pins du connecteur GPIO du Raspberry Pi, le schéma est disponible sur le site framboise314.fr

 

 

Après avoir téléchargé et enregistré le fichier dans le répertoire de votre choix, lancer l'application :

  • a
  • b
  • c
  • d
  • e

Rggggg.

tttttt.

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