Demande d'aide pour capteur de Flux

Un lieu pour discuter des composants et de leur utilisation. Un passage obligé si vous devez interfacer votre Raspberry Pi avec le monde extérieur. On y trouvera aussi les cartes type commande de moteur pas à pas, continu, servo...

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nexen
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Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar nexen » mar. 25 juil. 2017 14:17

bonjour,

Je trouve un peux de temps pour faire évoluer la supervision de ma VMC double flux.

Pour le moment j'ai un RPI2 + 7 sondes DS18B20. Placé dans une montée d'escalier d'une buanderie, 2 sondes me servent à suivre les température de la buanderie et en haut de l'escalier.

Les 5 autres sondes me servent à suivre les extractions d'air Cuisine, WC et Salle de bain ainsi que la température de l'air insufflé dans la maison et l'air vicié rejeté dehors.

J'obtiens une extraction XML qui me permet de sauvegarder dans une base Mysql et de générer une page en temps réel avec le rendement.

VMC DUOLIX MAX
Air Expulsé : 20.9°C
Air Exterieure :19.2°C
RENDEMENT :84.8 %
Insuflation : 22.7
Extraction Cuisine(sdb) 23.4(23.3)

mon évolution que je partagerai avec plaisir sur le forum :

[*] Remplacement des DS18B20 par des sondes DHT22 (Mon but étant de rendre ça 'industrialisable' et 'partageable' je me dirige sur du tout en 1 avec résistance pullup)
Pour les sondes DHT22 => aucun problèmes insurmontable, merci adafruit !
exemple de choix : http://www.robotshop.com/eu/fr/capteur- ... dht22.html


[*] Création des supports et impression pour le matériel choisi.
pour la conception 3D et la réalisation => freecad & Dagoma Neva(PLA) : Level débutant mais assumé !

et celle pour laquelle j'ai besoins d'aide est la suivante :

[*] Ajout d'un capteur de flux de type "calorimétrie" :http://fr.farnell.com/ist-innovative-sensor-technology/fs5-0-1l-195/capteur-flux-de-gaz/dp/1778049. L'idée viens de mon poële à granule...
Par contre, j'ai besoins d'aide pour la partie flux d'air. Je part sur le principe que je ne dois rien introduire pouvant influé sur le passage de l'air.
Voici les informations que j'ai glané ...

Je ne trouve rien pour l'interfacé avec le Rpi .... ni d'équivalent pour le moment ... Je ne suis ouvert à toutes solutions équivalente.

Mon but étant que la partie 'Carte électronique' soit unique et sur/à coté le Rpi.

Qui pourrais m'aider sur cette partie ? merci d'avance pour vos réponses !

Nexen
Rpi Lover :)

spourre
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Re: Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar spourre » mar. 25 juil. 2017 18:53

Bonjour,

Un beau projet !

Je suppose que l’anglais technique ne vous pose aucun problème (sinon, ce n'est pas une honte et je pourrais vous traduire les points clefs de ces 2 notices).
N'ayant pas le même matériel, je ne peux que vous apporter une aide théorique.
Le problème principal pour interfacer ce capteur de flux (et son circuit d'application) est que la sortie est en analogique. Dans ce montage, la tension de sortie évolue, de manière non linéaire, entre 0 et 10 V, avec un offset de 5V dans l'air calme. Le temps de chauffage (atteinte de l'équilibre) est de 30 secondes et le délais de réaction est de 100 ms. Je souligne ces valeurs pour montrer que l'on aura pas de grosses exigences "temps réel" ce qui aura un impact sur la programmation.

Le Raspberry, contrairement à d'autre platines (Arduino ?), n'a pas d'entrée analogique. Il faut donc une carte d'interface qui fasse la conversion Analogique ==> Digital. Il y a, comme souvent, plusieurs approches possibles:
- GPIO
- I2C
- SPI
- famille ESP8266
- Arduino
- Autres.

Par contre, vous écrivez
Je part sur le principe que je ne dois rien introduire pouvant influé sur le passage de l'air.

Cela me semble incompatible avec le mode de fonctionnement du capteur retenu. Celui-ci est composé sur une même pastille, d'un élément résistant chauffant et d'un élément résistant capteur, montés dans un pont de Wheatstone, ,et qui est plongé dans le flux dont on veut mesurer la vitesse. Vous serez donc bien obligé de le monter, perpendiculairement à la conduite d'extraction. Si vous le montez dans la bouche d'extraction, il faudra s'assurer qu'il n'est pas "dans l'ombre" d'une ailette du cache.

Bon courage

Sylvain

nexen
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Re: Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar nexen » mar. 25 juil. 2017 22:00

Bonjour,

Tout d'abord, merci pour cette réponse qui me confirme ma première 'impression'

Je vais clarifier certains points :
L'anglais technique ne me pose pas de problème => j'ai juste pas pratiqué mon électronique depuis 20 ans :)
pour le coté : 'je ne dois rien introduire pouvant influé sur le passage de l'air' je voulais éviter que l'on me propose de mettre un ventilo avec un compteur de tic. L'insertion du module FS5 est une gêne négligeable sur le flux d'air. De plus je vais moi-même créer un support pour qu'il soit correctement positionné et qu'il ne perturbe pas le DHT22

Et je vais maintenant revenir dans le vif du sujet :
Le temps de chauffage (atteinte de l'équilibre) est de 30 secondes et le délais de réaction est de 100 ms. Je souligne ces valeurs pour montrer que l'on aura pas de grosses exigences "temps réel" ce qui aura un impact sur la programmation.

Le rajout d'un sleep (ou d'un caleçon) ne me pose pas de problème. par contre je ne comprend pas pourquoi je ne pourrais pas laisser la sonde alimentée ... pour n'avoir par la suite que des valeurs temps réel 100ms pour moi est négligeable ...

Le problème principal pour interfacer ce capteur de flux (et son circuit d'application) est que la sortie est en analogique.

Pour moi ce n'est pas un problème, j'ai déjà tester plusieurs convertisseur pour mon projet de suivi de conso Electrique (depuis une boite du coin à créer le WES V2 .....que j'ai mis dans mon tableau !!)

J'avoue perso être plus à l'aise avec le I2C ... je pratique trop peut le SPI (mais j'ai jouer avec un mcp3008)... La 'meilleur solution' serait que je remette mon arduino (Mon premier montage sur la VMC fut à base d'arduino et xbee !! ) mais pour être franc... j'ai une idée de version 'Killeur' de ce module avec un RPI3 monté en point d'accé wifi et des modules ESP +DHT22 dans les différentes bouche d'aération dans chaque pièce...mais ce sera une fois que ma première version fonctionne.


Pour revenir sur la première phase : (ET c'est là dessus que mes compétence en électronique me font peur .... pour un Bac F3 (électrotechnique))

Il me faut donc une carte qui alimente mes 5 capteurs en 5V et pouvant produire 90*5mA.
le +5V sur le RH (Heater) et le ground ... sur le ground (Quel est le con qui à fait sauter le pont !)
la tension entre le ground et ma RS (Reference) étant mon flux d'air ....

Imaginons que je reprenne mon MCP3008 (car il à 8 entrées ... et que je l'ai ;) ). dans mes souvenir de bidouille il fallait que ma Vref d'entrée ne soit pas trop différent de ma tension de sortie....3,3V Il faudrait donc que j'utilise un pont diviseur pour faire abaisser mes 10V à 3,3V ... et je perd en précision ...(vu le coef, je ne dirais pas négligeable ....) ou un level-shifter (BSS138) entre mon MCP et mon Rpi mais j'aurais toujours mon pb avec le 10V sur le MCP ....

est-ce que sur cette partie là j'ai juste ? Ou je me perds déjà ?

pour info Farnell vends une carte (http://uk.farnell.com/ist-innovative-se ... pd-mi-acce) à 120£ !!! pour 1 capteur.
c'est pour celà que je doute que ce soit aussi facile à mettre en oeuvre pour mon Raspi et que je demande de l'aide.


Merci d'avance pour votre aide.

spourre
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Re: Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar spourre » jeu. 27 juil. 2017 17:05

Je réponds un peu en vrac, sans citer de point particulier.
Le capteur demande 30 secondes de chauffe, pour atteindre l'équilibre, puis permet des mesures toutes les 100 ms. Mon idée est que le taux d'humidité ne doit pas varier si rapidement (sauf peut-être, à l'occasion d'une douche).
Quelle est la granularité de votre mesure ? Si une mesure toute les 5 mm est suffisante, alors ça vaut le coup de couper l'alim du capteur pour économiser l'énergie.

Cette question d'alimentation (et de liaison au Rasppi), me fait suggérer une autre solution que le WIFI avec un module ESP.
Au cours de ma vie professionnelle, j'ai du accepter de très nombreux déménagements (16). J'étais parfois en appartement, parfois en maison individuelle. Chaque fois que j'ai été maison individuelle, le bloc de la VMC était facilement accessible sous les combles ou sous un rampant. Les gaines d'extraction étaient facilement amovible (en général, il y avait un collier à vis (genre serre-flex) ou à ressort. Le diamètre de ces gaines est certes variable, selon la pièce humide desservie, mais est conséquent. Le cheminement de ces gaines est assez direct, rectiligne et en forte pente (puisque le bloc est au point haut) pour éviter des poches de condensation de l'eau.
Tout cela pour arriver à la proposition de centralisation suivante:

- Mettre un Pi au plus près du bloc VMC.
- Faire descendre, dans la gaine de chaque pièce à surveiller, un petit câble à 2 paires (genre câble téléphonique). Si nécessaire, faire passer avant une aiguille (fil + boulon).
- Mettre la sonde, sur un petit support, dans la partie interne de la bouche d'extraction avec, au besoin, un petit connecteur. comme cela, la bouche reste démontable pour nettoyage (ou test de la sonde).

Le diamètre du fil sera sans aucune incidence sur le flux de la VMC et ne générera aucun bruit parasite.
Le Raspberry trouvera facilement son alimentation puisque le bloc VMC est déjà alimenté en 220V, normalement sur un circuit dédié.
Le Rasperry sera facilement accessible sur le LAN, soit en WIFI, soit en mettant un CPL (le débit nécessaire est peu important).

Si ça peut vous donner des idées :ugeek:

Sylvain

nexen
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Re: Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar nexen » jeu. 27 juil. 2017 20:48

Bonjour et merci pour cette réponse.

Je vais essayer de répondre à vos suggestions :

Le capteur demande 30 secondes de chauffe, pour atteindre l'équilibre, puis permet des mesures toutes les 100 ms. Mon idée est que le taux d'humidité ne doit pas varier si rapidement (sauf peut-être, à l'occasion d'une douche).
Quelle est la granularité de votre mesure ? Si une mesure toute les 5 mm est suffisante, alors ça vaut le coup de couper l'alim du capteur pour économiser l'énergie.

On mélange le FS5 (flux d'air) qui effectivement met 30s à chauffer et 100ms à répondre avec le DHT22 qui est en direct sur le Rpi
Pour le Flux d'air, je cherche une solution 'Tps réel' de relevé à la minute
Pour le couple Temp/Hum, sachant que je vais l'afficher sur un écran je continu à faire un relevé à la minute et enregistrement en base toutes les 5 minutes (en plus il est en direct sur le GPIO)

Cette question d'alimentation (et de liaison au Rasppi), me fait suggérer une autre solution que le WIFI avec un module ESP.
Au cours de ma vie professionnelle, j'ai du accepter de très nombreux déménagements (16). J'étais parfois en appartement, parfois en maison individuelle. Chaque fois que j'ai été maison individuelle, le bloc de la VMC était facilement accessible sous les combles ou sous un rampant. Les gaines d'extraction étaient facilement amovible (en général, il y avait un collier à vis (genre serre-flex) ou à ressort. Le diamètre de ces gaines est certes variable, selon la pièce humide desservie, mais est conséquent. Le cheminement de ces gaines est assez direct, rectiligne et en forte pente (puisque le bloc est au point haut) pour éviter des poches de condensation de l'eau.


votre idée est intéressante dans le cas d'une simple flux. et potentiellement adaptable à mon cas. Mais j'ai déjà 5 entrées sur ma VMC double flux (Les VMC double flux à haut rendement se trouve dans un local à température ambiante et en général dans la buanderie car on change de filtre tous les 6 mois ...) je rajoute à ça 4 bouches d'extraction d'humidité + 7 bouches d'insuflations :)... et je ne compte pas le nb de capteur potentiel que je vais rajouter dans les pièces.... (Oui je suis un malade de la température et je cherche à comprendre mes flux pour mon poële a granule .....et son impact sur la montée en température de ma maison ). Il est possible que je mix votre solution pour une partie de mes bouches d'extraction.



- Mettre un Pi au plus près du bloc VMC.

Dessus la VMC, sur le même onduleur. comme indiqué plus haut c'est déjà le cas avec des sondes DS18B20 enfoncé à l'arache :)


- Faire descendre, dans la gaine de chaque pièce à surveiller, un petit câble à 2 paires (genre câble téléphonique). Si nécessaire, faire passer avant une aiguille (fil + boulon).

Possible pour la cuisine.... le reste hélas passe par des araignée...

- Mettre la sonde, sur un petit support, dans la partie interne de la bouche d'extraction avec, au besoin, un petit connecteur. comme cela, la bouche reste démontable pour nettoyage (ou test de la sonde).

C'est bien ce que je compte faire ! un boitier pour le nettoyage et les test


Pour le reste, ça me dis pas comment je vais brancher et collecter les infos de mes FS5.

Merci de votre aide et de vos idées !

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Re: Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar spourre » ven. 28 juil. 2017 18:59

nexen a écrit :ur le reste, ça me dis pas comment je vais brancher et collecter les infos de mes FS5.

Merci de votre aide et de vos idées !


L’exploitation des sondes FS semble être le principal problème.
Vous avez certainement noté que sur le premier lien, data sheet, il y a un schéma THÉORIQUE d’application.
Comme déjà indiqué, le capteur est inséré dans un pont de Wheatstone et la tension de déséquilibre (fonction non linéaire du flux) est traitée par un classique ampli OP(érationnel) Cet ampli standard est alimenté en
V et permet une tension de sortie présentant un offset (environ V) et dépassant le V (niveau TTL).

Le lien vers le circuit d'expérimentation à 120€ diffère sensiblement du schéma théorique. Il est équipé d'un double ampli OP CMOS (rail to rail *, faible bruit) et s'alimente en 5V mais génère du 10V sur le circuit (circuit à pompe ?) . Son schéma n'est malheureusement pas communiqué. Sauf s'il est équipé de composants (résistances...) de très haute précision, je trouve le prix exagéré.

Comme je l'ai souligné, je n'ai pas ce composant mais ma démarche serait:

- Sur une breadboard, reproduire le schéma théorique avec des composants standards.
- Expérimenter sur la possibilité de modifier une des résistances du pont pour essayer de limiter la tension d'offset **. Sinon, il faudra envisager de "clamper" la tension pour annuler cet offset qui fera perdre une bonne partie de la plage de mesure

-Une fois la partie analogique stabilisé (il faudra peut-être ajouter des capas de découplage au schéma théorique), attaquer la phase numérisation

* désigne un ampli op dont l'excursion de la tension de sortie est très proche de la tension d'alimentation (éventuellement symétrique).
** Un pont de Wheatstone est classiquement composé de 4 résistances soit R1, R2, R3, R4.
On monte R1 et R2 en série.
On monte R3 et R4 en série.
On relie ces 2 groupements par leurs extrémités et on alimente .
On mesure la tension de déséquilibre entre les points communs (R1,R2) et (R3,R4)
A l'équilibre, on a R1 x R4 = R2 x R3
Dans notre cas, 2 des résistances sont incluses dans le capteur (élément chauffant, élément capteur).

Bon courage

Sylvain

Bud Spencer
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Re: Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar Bud Spencer » sam. 29 juil. 2017 09:26

En réalité le capteur par lui-même ne contient que 2 résistances. L’une est une thermistance (dont la valeur va varier avec la température de l’air) et l’autre est un fil (généralement en platine). Certain modèle utilise un petit film plutôt qu’un fil.

Principe : Comme l’a tout de suite remarqué Spourre, l’utilisation de ce type de capteur se fait par la mise en œuvre d’un pont de Wheatstone. La thermistance définie une des branche du pont et le fil une autre branche. Une paire de résistances extérieure assureront l'opposé du pont. Le fil est chauffé jusqu’à ce que le pont soit équilibré. Quand un flux d’air passe autour du capteur, cela a pour effet de refroidir le fil.

Le rôle de la partie électronique, c’est de fournir le courant nécessaire pour réchauffer le fil afin de maintenir l’équilibre du pont. Plus il y a d’air qui passe et plus le fil est refroidi et plus il faut de courant pour le maintenir à la bonne température (résistance). A la base, ce que l’on mesure, c’est uniquement ce courant et c’est ce qui permet par conversion et équation de définir un flux d’air. Chose importante à noter : la thermistance ne sert pas à mesurer la température de l’air mais à déséquilibrer le pont pour compenser les écarts de température d’air (à flux égal, plus l’air est frais et plus le fil refroidi, il faut donc que le pont en tienne compte)

J’ai déjà utilisé ce type de capteur puisque qu’ils équipent la plupart des circuits d’admission des voitures à injection (débitmètre d’air). Le calculateur d’injection récupère cette information pour connaitre le volume d’air admis. En général, les sondes de débitmètre que l’on trouve sur les autos ont directement la partie électronique embarquée dans le même boitier. Certaine délivre une tension et d’autre une fréquence (plus précis).

Je suis tout à fait dans le même état d’esprit que Spourre. 120€ est très cher pour la platine d’expérimentation. Récupérer une tension en partant d’un pont de Wheatstone se résume à une paires d’oap et quelques résistances (tout au plus 10 balles de composant). Le schéma d’expérimentation présenté dans les docs peut parfaitement faire l’affaire et l’idée d’utiliser un adc pour récupérer la valeur est tout aussi bonne. Au niveau soft, il faudra juste penser à programmer une map pour convertir les tensions lues (non linéaire) en m/s

A titre d’info : Pour expérimenter à moindre cout avec cette technologie, le plus simple et économique est de récupérer un débitmètre d’occasion (quelques € dans une casse auto si on n’a pas de copain garagiste). Mes dernières expérimentations utilisant ce type de sonde ont été la fabrication d’un indicateur de charge pour un banc de puissance et ma participation à la fabrication d’un flowbench (appareil servant à mesurer la capacité de flux de carburateurs, collecteurs d’admission et de culasses). Pour trouver plus d’info sur ce type de capteur vous pouvez faire des recherches avec les termes ‘Débitmètre massique à fil chaud’ ou ‘MAF Sensor’.

Le principe de base de calcul est résumé simplement ici : http://www.rennes.supelec.fr/ren/fi/ele ... _chaud.htm

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Re: Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar spourre » sam. 29 juil. 2017 10:24

Bonjour Bud,

Bien content te te retrouver sur ce fil, je me demandais quand cela allait se produire car on est pas nombreux à répondre dès qu'il y a un peut d'électronique :geek:
Bien content aussi de ne pas avoir raconté trop de bêtises en analysant la doc de ce composant que je n'ai jamais pratiqué.

Sur le schéma proposé, on n voit bien le rôle du transistor qui est piloté par la tension de sortie de l'ampli op.

Suggestion: Un ampli op double, ça n'est pas 2 fois plus cher. Pourquoi ne pas monter un ampli pseudo log (avec une diode dans la réaction) ? De plus, en faisant varier la tension sur l'entrée -, on pourrait facilement éliminer l'offset.
Ton avis ?
Cordialement.

Sylvain

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Re: Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar nexen » sam. 29 juil. 2017 17:15

Merci à vous 2 pour ces réponses.

Je passe rapidement sur le forum et la lecture me perd complètement :)

Je note la remarque de Bud pour mes recherches ... car je suis étonné de ne pas trouver de model plus 'simple' à géré

L'idée de ce capteur est venu lorsque mon Poele Aida d'edilkamin à eu un soucis justement sur ce type de capteur .... Je suis ouvert à toutes proposition si vous avez des solution plus économique sachant que je désire mettre 5 fois ce capteur.

Je relirai plus tard à tête reposé et en ayant plus de temps pour lire les liens ..... ( Pardon c'est par ou mes neuronnes ? :p )

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Re: Demande d'aide pour capteur de Flux

Messagepar spourre » sam. 29 juil. 2017 18:29

Nous n'avons fait que de tenir compte de vos contraintes et de votre demande initiale.
Vous avez rejeté, d'emblée, toute solution à base d'hélice , placée dans le flux.
Votre capteur répond parfaitement à ces critères même si, effectivement, il faut un peu d'électronique autour (à multiplier par le nombre de capteurs).

Si vous aviez formulé autrement votre question en demandant comment mesurer le flux d'une VMC, je vous aurais certainement proposé d'utiliser...................un ventilateur de PC.

C'est costaud, bon marché et comme souvent c'est équipé d'un capteur à effet hall ou d'un enroulement tachymétrique, vous auriez facilement l'info recherchée.

Sylvain


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