Domotique : Création d’un hygromètre

Mise à jour le 15/02/2020 :

Construction d’un hygromètre – RedOhm –

Sommaire .

Définition et utilité d’un hygromètre
- Définition d’un hygromètre
- Principaux modèles hygromètre
- Capteur d’impédance variable avec le modéle capacitif
- Humidite ou mauvaise humidité pour qui ?
  - Les effets de l’humidité sur la santé
  - Stockage de filament pour l’impression 3D.
Choix pour notre application du capteur d’humidité et de T° Grove 101020019
Fourniture pour la réalisation de hygromèdre
Schéma de cablage de l’hygromètre
Programme de gestion des afficheurs et pilotage du relais d’asservissement
Lien utile et information technique
En cours de réalisation
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Définition et utilité d’un hygromètre

Définition d’un hygromètre

Un hygromètre est un appareil qui sert à mesurer l’humidité relative de l’air (l’hygrométrie relative). Ces appareils utilisent la température de condensation de la vapeur d’eau dans l’air (appelée point de rosée), des modifications de la capacité ou de la résistance électrique pour mesurer les différences d’humidité. Le premier hygromètre brut fut inventé par le polymathe de la Renaissance italienne Leonard de Vinci en 1480. En 1755, Jean-Henri Lambert a créé une version plus moderne et en 1783, Horace Bénédict de Saussure, physicien et géologue suisse, inventa le premier hygromètre utilisant le cheveu humain pour mesurer l’humidité.

Principaux modèles hygromètre

bobine de papier métallique
A cheveux
A condensation
Hygromètre capacitif
Hygromètre résistif

Capteur d’impédance variable avec le modéle capacitif

On mesure la capacité d’un condensateur dont le diélectrique est hydrophile. Pour mesurer l’humidité de l’air, on utilise généralement l’oxyde d’aluminium comme diélectrique. Le condensateur doit avoir une armature poreuse pour faciliter le passage de l’air dans le diélectrique. On utilise une électrode craquelée pour obtenir cette caractéristique. Un pont de Sauty relie les différentes cellules. Le pont est ensuite alimenté par un courant alternatif de haute fréquence (une fréquence élevée favorise une plus faible consommation d’énergie). La tension ainsi générée nous indique le pourcentage d’humidité. Cette technique de mesure offre des performances correctes (±2 % d’erreur) pour une gamme variant entre 5 et 99 % d’humidité relative³.

Cette méthode s’applique aussi aux solides. La capacité diélectrique de l’eau est de 80 et celle des solides est généralement inférieure à 5. La caractéristique diélectrique influencera donc la capacité électrique. En comparant la capacité d’un échantillon sec et d’un échantillon humide, on obtient une droite. On peut alors trouver le pourcentage d’humidité dans notre solide selon sa capacité.

Humidité ou mauvaise humidité pour qui ?

L’humidité relative de l’air est l’expression en pourcentage de la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air. Un intérieur trop humide ou trop sec n’est pas recommandé car il est dangereux pour votre santé, mais également celle de vos animaux et plantes. Il faut être vigilent notamment en hiver : par exemple, un chauffage qui tourne à plein régime est souvent synonyme d’assèchement de l’air. Il est donc important de connaître les valeurs critiques de l’humidité relative et ce qui régit le subtil équilibre entre température et humidité.

Les effets de l’humidité sur la santé

Un logement trop humide, une teneur en eau trop élevée a des répercussions sur la santé , comme les maladies respiratoires , les douleurs articulaires , des problèmes de circulation

Pour plus d’information : passeportsante.net

Stockage de filament pour l’impression 3D.

Dans le cas de l’impression 3D, plus particulièrement sur les filaments, la concentration d’humidité excessive peut provoquer une longue liste de problèmes

Dégradation des filaments: Les filaments hygroscopiques sont susceptibles d’absorber une grande partie de l’eau, car les molécules d’eau se lient aux molécules des polymères, formant ainsi des liens intermoléculaires forts. Ces liaisons peuvent entraîner des micro-ruptures internes qui affaiblissent la structure même du filament.

Obstruction de l’extrudeur / HotEnd: L’humidité concentrée dans le filament lors du chauffage dans le HotEnd s’évapore, provoquant des trous à l’intérieur du filament, ce qui en fait une pâte bouchant le Barrel (Heat Break) ou la busel (Nozzle). Ce problème est très courant lorsque l’on utilise des filaments de nylon présentant des taux d’humidité élevés (>20 %).

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Choix pour notre application du capteur d’humidité et de T° Grove 101020019

Ce capteur de température et d’humidité (version pro DHT22) compatible Grove utilise une thermistance CTN et un capteur capacitif et délivre une sortie digitale. Sa précision est supérieure à celle du capteur SEN11301P.

Descriptif du module 101020019

Interface : compatible Grove
Alimentation : 3,3 à 6 Vcc
Consommation : 1,5 mA
Plage de mesure température : -40°C à 80°C (±0,5°C)
Plage de mesure pour humidité : 5 à 99% HR (±2%)
Temps de réponse : 6 à 20 secondes
Dimensions : 40 x 20 x 11 mm
Connectique non compatible : avec Tinker Kit
Référence Seeedstudio : 101020019 (remplace SEN51035P)

Information complementaire :

Impact de l’exposition aux produits chimiques.
Le capteur d’humidité capacitif possède une couche chimique qui, avec la prolifération de produits chimiques, peut modifier sa sensibilité. Une forte concentration de pollution chimique, comme l’éthanol, entraînera une destruction progressive de la couche sensible du capteur jusqu’à sa mise hors service.

Influence de la température sur le capteur.
L’installation de ce capteur doit être autant que possible éloignée des composants électroniques qui sont source de chaleur.

Impact de la lumière.
Une exposition prolongée au soleil ou un fort rayonnement ultraviolet aura pour effet de dégrader les performances du capteur.

Dépassement des capacités physique du capteur.
Placé dans des conditions de travail extrême ou des limites du capteur, pour que celui-ci puisse revenir dans les plages de conditions de fonctionnement normale, il faut maintenir deux heures dans des conditions d’humidité de 45 ℃ et <10% HR (sec); suivi par des conditions d’humidité de 20-30 ℃ et> 70% HR à maintenir plus de cinq heures.

Précautions de câblage.
La qualité du fil de signal affectera la qualité de la sortie de tension, il est recommandé d’utiliser un câble blindé de bonne qualité.

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Fourniture pour la réalisation de hygromètre

Capteur d’humidité et de T° Grove 101020019 – 1 piece

Ce capteur de température et d’humidité (version pro DHT22) compatible Grove utilise une thermistance CTN et un capteur capacitif et délivre une sortie digitale.

Capteur d’humidité et de T° Grove 101020019 piece pour l’hygromètre- RedOhm –

Capteur de T° et d’humidité DHT22

Le capteur de température et d’humidité DHT22 (ou RHT03) communique avec un microcontrôleur via un port série. Le capteur est calibré et ne nécessite pas de composants supplémentaires pour pouvoir être utilisé .
Conseil de RedOhm : Vous devrez placer une résistance de 10 kohms entre le VCC et la broche de données pour améliorer le signal de transmission de données.

Capteur d’humidité et de T° DTH22 pour l’hygromètre

Afficheur LCD I2C RGB Gravity DFR0464 – 2 pieces

Afficheur LCD 2 x 16 caractères noirs à rétro-éclairage RGB se raccordant via le bus I2C sur un microcontrôleur. Le rétro-éclairage RGB propose 16 millions de couleurs et différents effets paramétrables via le programme Arduino.

Afficheur LCD I2C RGB Gravity DFR0464

Multiplexeur I2C ADA2717 – 1 piece

Module multiplexeur basé sur un TCA9548A permettant de raccorder jusqu’à 8 modules I2C avec la même adresse sur le même bus I2C d’un microcontrôleur.

Multiplexeur I2C ADA2717 piece pour l’hygromètre- RedOhm –

Module relais Grove 103020005 ou equivalent

Ce module relais compatible Grove agit comme un interrupteur normalement ouvert et permet de commuter des charges plus élevées que ce que permettent les cartes Arduino ou compatibles.

Module relais Grove 103020005

Caractéristiques:

Interface : compatible Grove
Pouvoir de coupure : 10 A/30 Vcc
Indicateur de contact : led
Dimensions : 42 x 24 x 20 mm
Température de service : 0°C à +40°C
Référence Seeedstudio : 103020005

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Schéma de cablage de l’hygromètre

Module seeed schema de principe-V2 de l’hygromètre

Module seeed schema de principe-V2 de l’hygromètre – RedOhm –

Module DTH22 seul schéma de principe de l’hygromètre

Module DTH22 seul schema de principe de l’hygromètre – RedOhm –

Ignorez simplement la broche 3, elle n’est pas utilisée. Vous devrez placer une résistance de 10 kohms entre le VCC et la broche de données.

Schéma de principe pour le cablage du DTH22 seul

Schéma de principe pour le cablage du DTH22 seul – RedOhm –

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Programme de gestion des afficheurs et pilotage du relais d’asservissement

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// *   Programme réalisé  par RedOhm                 *
// *                                                 *
// *      Utilisation d'un capteur de temperature    *
// *      et d'humidité et affichage sur plusieurs   *
// *      écrans par l'intermédiaire d'un            *
// *      multiplexeur I2C et pilotage d'une         *
// *      sortie suivant un seuil                    *
// *                                                 *
// *                                                 *
// *                                                 *
// *  Programmation IDE 1.8.10                       *
// *  Le 08/02/2020                                  *
// *  J.Lucquin & H.Mazelin                          *
// ***************************************************


// Inclusion la bibliothèque pour le fonctionnement I2C
#include <Wire.h>  //bibliothèque I2C

//bibliothèque afficheur dfrobot
#include "DFRobot_RGBLCD.h" 

//bibliothèque capteur humidité et temp 
#include "DHT.h" 


 
// DHT 22  (AM2302) def type capteur humidité&temp
#define DHTTYPE DHT22   
// port de liaison
#define DHTPIN 2  
//Adresse du multiplexeur TCA9548A sur la carte arduino 
//cablage de la partie physique A0,A1 et A2 forcage à la masse  
#define TCAADDR 0x70 
 

// on met en place le capteur hum&temp
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);   

 //16 caractères sur 2 lignes d'affichage (on met en place l'écran)
DFRobot_RGBLCD lcd(16,2);  

//valeur de la sortie du contacteur pour votre equipement
bool contact=0;  

//affectation de la broche pour le relais  
int relais1 = 8; 




// ---------------------------------------------------------------------------
// Un programme Arduino doit impérativement contenir la fonction "setup"
// Elle ne sera exécuter une seule fois au démarrage du microcontroleur
// Elle sert à configurer globalement les entrées sorties
// ---------------------------------------------------------------------------
void setup() 
{
     
      //ouvre le port série et fixe le debit de communication à 9600 bauds 
      Serial.begin(9600); 
      // on attent que le port de communication soit pret
      while (!Serial); 
      
      // Initialise la library Wire et se connecte au bus I2C 
      // en tant que maître
      Wire.begin(); 
  
// ouverture du port 2 du multiplexeur à l'adresse 0x70 
tcaselect (2);  
      // initialisation de ecran 2 temperature
      lcd.init(); 
      // aller a programme de fermeture du port ouvert 
     fermeture_du_port();

tcaselect (5);
       // initialisation de ecran 5 Hydrometre      
      lcd.init(); 
      // aller a programme de fermeture du port ouvert 
      fermeture_du_port();
  
    //initialise le capteur t&hum
    dht.begin(); 
    
    // Configure la broche spécifiée sur arduino pour
    // qu'elle se comporte ou en entrée ou en sortie,
    // ici le contacteur en sortie
    pinMode(relais1, OUTPUT);
}




// ----------------------------------------------------------------------
// Le programme principal s’exécute par une boucle infinie appelée Loop () 
// ----------------------------------------------------------------------
void loop() 
{
    // creation d'un tableau pour les variables temperature et humidité 
    float temp_hum_val[2] = {0};
    // La lecture de la température et de l'humidité du capteur prend 250 milisecondes
    // La mise à jour des valeurs peut aller jusqu'à 2 secondes    
    if(!dht.readTempAndHumidity(temp_hum_val)){

  // appel du sous programme pour l'ouverture du port du multiplexeur 
  tcaselect (2);
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Temperature");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print(temp_hum_val[1]);
  lcd.print("C");
  // Affichage de la couleur de fond d'ecran en fonction de la 
  // valeur 
  lcd.setRGB(temp_hum_val[1], 100-temp_hum_val[1], 0);                  
  // appel du sous programme pour la fermeture du port 
  fermeture_du_port();



  // appel du sous programme pour l'ouverture du port du multiplexeur 
  tcaselect (5);
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Humidite ");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print(temp_hum_val[0]);
  lcd.print("%");
  // Affichage de la couleur de fond d'ecran en fonction de la 
  // valeur  
  if (temp_hum_val[0] <= 15) lcd.setRGB(0, 100, 0);                  
  else lcd.setRGB (100,0,0);
  // appel du sous programme pour la fermeture du port 
  fermeture_du_port();


// gestion du contact d'asservissement 
if (temp_hum_val[0] <= 15)
{contact=0;}
else (contact=1);
// force la sortie a 1
digitalWrite(relais1, contact);
    }  
}

// fonction transmission multiplexeur avec selection du canal en variable
void tcaselect(uint8_t i) {  
 
  if (i > 7) return;
  //l'adresse du multiplexeur TCA9548A ici 0x70
  Wire.beginTransmission(TCAADDR);  
  // Envoie de byte au bus selectionné
  Wire.write(1 << i); 
  // on arrête la communication avec le multiplexeur             
  Wire.endTransmission();           
  
}



void fermeture_du_port()
{
  delay (100);
  //l'adresse du multiplexeur TCA9548A ici 0x70
  Wire.beginTransmission(TCAADDR);
  Wire.write(0); 
  // fin de transmission 
  Wire.endTransmission();
  
}

100

101

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// * Programme réalisé par RedOhm *

// * *

// * Utilisation d'un capteur de temperature *

// * et d'humidité et affichage sur plusieurs *

// * écrans par l'intermédiaire d'un *

// * multiplexeur I2C et pilotage d'une *

// * sortie suivant un seuil *

// * *

// * Programmation IDE 1.8.10 *

// * Le 08/02/2020 *

// * J.Lucquin & H.Mazelin *

// ***************************************************

// Inclusion la bibliothèque pour le fonctionnement I2C

#include <Wire.h> //bibliothèque I2C

//bibliothèque afficheur dfrobot

#include "DFRobot_RGBLCD.h"

//bibliothèque capteur humidité et temp

#include "DHT.h"

// DHT 22 (AM2302) def type capteur humidité&temp

#define DHTTYPE DHT22

// port de liaison

#define DHTPIN 2

//Adresse du multiplexeur TCA9548A sur la carte arduino

//cablage de la partie physique A0,A1 et A2 forcage à la masse

#define TCAADDR 0x70

// on met en place le capteur hum&temp

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

//16 caractères sur 2 lignes d'affichage (on met en place l'écran)

DFRobot_RGBLCD lcd(16,2);

//valeur de la sortie du contacteur pour votre equipement

bool contact=0;

//affectation de la broche pour le relais

int relais1 = 8;

// ---------------------------------------------------------------------------

// Un programme Arduino doit impérativement contenir la fonction "setup"

// Elle ne sera exécuter une seule fois au démarrage du microcontroleur

// Elle sert à configurer globalement les entrées sorties

// ---------------------------------------------------------------------------

void setup()

{

//ouvre le port série et fixe le debit de communication à 9600 bauds

Serial.begin(9600);

// on attent que le port de communication soit pret

while (!Serial);

// Initialise la library Wire et se connecte au bus I2C

// en tant que maître

Wire.begin();

// ouverture du port 2 du multiplexeur à l'adresse 0x70

tcaselect (2);

// initialisation de ecran 2 temperature

lcd.init();

// aller a programme de fermeture du port ouvert

fermeture_du_port();

tcaselect (5);

// initialisation de ecran 5 Hydrometre

lcd.init();

// aller a programme de fermeture du port ouvert

fermeture_du_port();

//initialise le capteur t&hum

dht.begin();

// Configure la broche spécifiée sur arduino pour

// qu'elle se comporte ou en entrée ou en sortie,

// ici le contacteur en sortie

pinMode(relais1, OUTPUT);

}

// ----------------------------------------------------------------------

// Le programme principal s’exécute par une boucle infinie appelée Loop ()

// ----------------------------------------------------------------------

void loop()

{

// creation d'un tableau pour les variables temperature et humidité

float temp_hum_val[2] = {0};

// La lecture de la température et de l'humidité du capteur prend 250 milisecondes

// La mise à jour des valeurs peut aller jusqu'à 2 secondes

if(!dht.readTempAndHumidity(temp_hum_val)){

// appel du sous programme pour l'ouverture du port du multiplexeur

tcaselect (2);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Temperature");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(temp_hum_val[1]);

lcd.print("C");

// Affichage de la couleur de fond d'ecran en fonction de la

// valeur

lcd.setRGB(temp_hum_val[1], 100-temp_hum_val[1], 0);

// appel du sous programme pour la fermeture du port

fermeture_du_port();

// appel du sous programme pour l'ouverture du port du multiplexeur

tcaselect (5);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Humidite ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(temp_hum_val[0]);

lcd.print("%");

// Affichage de la couleur de fond d'ecran en fonction de la

// valeur

if (temp_hum_val[0] <= 15) lcd.setRGB(0, 100, 0);

else lcd.setRGB (100,0,0);

// appel du sous programme pour la fermeture du port

fermeture_du_port();

// gestion du contact d'asservissement

if (temp_hum_val[0] <= 15)

{contact=0;}

else (contact=1);

// force la sortie a 1

digitalWrite(relais1, contact);

}

// fonction transmission multiplexeur avec selection du canal en variable

void tcaselect(uint8_t i) {

if (i > 7) return;

//l'adresse du multiplexeur TCA9548A ici 0x70

Wire.beginTransmission(TCAADDR);

// Envoie de byte au bus selectionné

Wire.write(1 << i);

// on arrête la communication avec le multiplexeur

Wire.endTransmission();

}

void fermeture_du_port()

{

delay (100);

//l'adresse du multiplexeur TCA9548A ici 0x70

Wire.beginTransmission(TCAADDR);

Wire.write(0);

// fin de transmission

Wire.endTransmission();

}

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lien utile et information technique

Fournisseur :

Capteur d’humidité et de T° Grove 101020019 : gotronic
Multiplexeur I2C ADA2717 : gotronic / boutique.semageek
Afficheur LCD I2C RGB Gravity DFR0464 : gotronic

Information technique :

Définition et principe de fonctionnement d’un hygromètre : wikipedia
Probleme d’humidité pour l’impression 3D : filament2print

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