OsmoHal

Francis Beelaert, Thierry Trinel et Roger Fournier

"Mais qu'est ce que c'est donc que ?? " ???
C'est un dispositif destin? ? compenser l'?vaporation de nos aquariums, environ 1 litre par centaine de litre et par jour pour un bac ouvert.
Cette compensation est n?cessaire pour respecter la stabilit? des ?changes osmotiques des poissons et des invert?br?s. Seule l'eau pure s'?vapore, la concentration en sels min?raux augmente, for?ant une lutte constante et active des organismes, impliquant une d?pense d'?nergie suppl?mentaire, pr?lev?e sur le m?tabolisme des animaux.

Avantages:
Pratique
- Evite la corv?e quotidienne de compensation de l'?vaporation
- Faible encombrement
Respect de nos animaux
- Ajout de l'eau osmos?e par petite dose (tr?s important si l'on utilise un r?acteur ? Hydroxyde de calcium, le PH de la solution satur?e est de 12,4 et peut faire ?voluer dangereusement le PH au-dessus de 8,6 limite pour un bac marin). Des ajouts de strontium, d'iode, fer, engrais, oligo-?l?ments peuvent ?tre r?alis?s d'une fa?on automatique et en toute s?curit?.
- Capteur et support en mat?riaux de qualit? alimentaire.
S?curit?
- Fonctionne en 12 volts
- S?paration optique entre l'?lectronique et l'alimentation 220 volts de la pompe d'eau osmos?e
Fiabilit?
- Aucun contact ?lectrique (pas d'ILS ni de relais)
- Protection de la pompe de compensation, quand la r?serve d'eau est vide (?a arrive), par une marche de 10 secondes, arr?t: 1 minute.
Performant
- Faible hyst?r?sis 2 mm environ.
- Peu sensible au brassage

D?savantage:
Pas assez cher mon fils ! (10  environ)

Ce dispositif, con?u par le Cercle Aquariophile Andr?sien a fait l'objet de 2 s?ances de bricolage en octobre 97, 15 exemplaires y furent construits.
Avant de rentrer dans le "hard" du sujet une explication de Thierry Trinel sur le ph?nom?ne de l'osmose.

L'OSMOSE

L'osmose est un ph?nom?ne qui se retrouve ? diff?rents niveaux. C'est un ph?nom?ne naturel qui concerne ? la fois les v?g?taux et les animaux. Les poissons et les plantes sont constamment en relation avec les diff?rents param?tres de leur environnement. En effet les poissons qu'ils soient marins ou d'eau douce tentent de maintenir les cellules de leurs t?guments en d?s?quilibre avec le milieu aquatique qui les entoure. En effet, la concentration interne des cellules est diff?rente de la concentration du milieu ext?rieur. Une variante de l'osmose est utilis?e pour la purification de l'eau (adoucissement, st?rilisation, concentration de mol?cules, etc ... ), c'est l'osmose inverse.

Le principe de l'osmose est le suivant: Soit deux milieux liquides, de concentrations diff?rentes, s?par?s par une membrane semi-perm?able (membrane qui ? une porosit? telle qu'elle ne se laisse traverser que par certaines mol?cules). Dans ce cas pr?cis, la pression osmotique est diff?rente dans les deux milieux, et il va finir par s'?tablir un ?quilibre de pression osmotique entre les deux solutions diff?rentes. Etant donn? que la membrane de s?paration ne se laisse pas traverser par les mol?cules pr?sentes dans le milieu 1, la seule solution pour r?tablir l'?quilibre osmotique est qu'un flux d'eau se cr?e du milieu 2 vers le milieu 1. Ceci afin de diluer le milieu 1 jusqu'? l'obtention de l'?quilibre osmotique.

Le sch?ma suivant permet de comprendre ce principe.

Ce principe qui se retrouve dans la nature chez tous les ?tres vivants est l'osmose directe. C'est un ph?nom?ne totalement passif, il ne n?cessite aucune ?nergie.
Un autre ph?nom?ne li? ? l'osmose est l'osmose inverse. Le principe des transferts de flux est le m?me, mais cette fois une ?nergie ext?rieure (ici une pression) est exerc?e sur la solution 1. Ceci permet de lutter contre la tentative naturelle d'?quilibrage des pressions osmotiques et permet donc d'inverser le flux naturel. Une augmentation de la concentration du milieu 1 a lieu, et l'eau qui se d?place ? travers la membrane vers le milieu 2 est de l'eau purifi?e.

Le dessin suivant explique ce ph?nom?ne.

Ce syst?me est appel? l'osmose inverse. Ce n'est pas un ph?nom?ne naturel et il n?cessite un apport ?nerg?tique ext?rieur pour inverser le flux naturel. Ce syst?me est beaucoup utilis? dans l'industrie et en l'aquariophilie.
Le principe de l'osmose directe ou naturelle se retrouve au niveau des poissons d'eau douce et des poissons marins. En effet, les poissons qu'ils soient d'eau douce ou d'eau de mer ne sont pas en ?quilibre avec leur milieu environnant. Dans le cas des poissons d'eau de mer, ils se trouvent dans un milieu qui est nettement hypertonique (tr?s concentr?) par rapport ? la concentration interne de leurs cellules (on dit qu'ils sont hypotoniques par rapport ? leur environnement). L'?quilibre osmotique n'est donc pas respect? et donc un flux naturel se met en place, ce qui comme nous l'avons expliqu? plus haut provoque une perte d'eau constante au niveau de leurs t?guments (ceci pour essayer de r?tablir l'?quilibre). Pour compenser cette perte, les poissons marins boivent de l'eau de mer qui passe dans leur sang au niveau de l'intestin. L'exc?s de sels absorb?s est ?vacu? par un transport actif (qui n?cessite de l'?nergie, contrairement au ph?nom?ne d'osmose) au niveau des branchies.
Les poissons dul?aquicoles (d'eau douce) sont quant ? eux dans un environnement hypotonique par rapport ? la concentration interne des cellules de leurs t?guments. On dit donc qu'ils sont hypertoniques. Nous avons donc dans ce cas une entr?e d'eau et une perte de sels pour maintenir l'?quilibre osmotique qui tente dans tous les cas de s'?tablir. L'eau est ensuite ?limin?e par les reins (urine) et les sels sont r?cup?r?s soit par voie alimentaire, soit gr?ce ? un transport actif au niveau des branchies qui absorbent des sels venant de l'eau ambiante.

Les deux sch?mas suivants expliquent ces diff?rents transferts de fluides.

Thierry Trinel

L'osmose est une des raisons qui nous oblige ? :
- maintenir aussi stable que possible la min?ralisation de l'eau
- faire des ajouts (changement d'eau, hydroxyde etc.) tr?s progressivement et tr?s lentement.
- "acclimater" nos nouveaux venus avant de les "l?cher" dans leur nouvel habitat.

O? l'on retrousse ses manches

Osmohall se compose
- d'un capteur
Un flotteur
Un guide flotteur
Un support capteur
Un circuit int?gr? ? effet Hall
Un c?ble de liaison avec l'?lectronique
- d'un circuit ?lectronique log? dans un boitier-prise
- d'un support pour l'ensemble capteur

1) Flotteur. Fig: 1
Usinez un bouchon PVC pression de diam?tre 20 mm pour obtenir un diam?tre ext?rieur de 27 mm.
Fig:2 Fabriquez un rond en plexi de diam?tre 27 mm ?paisseur 2 ou 3 mm sur lequel on collera ? la super-glue, au centre, un aimant de 10 x 13 mm (genre aimant de d?tecteur d'ouverture pour alarme domestique). Ce rond sera lui m?me coll? sur le bouchon de 20 mm, la super-glue fera encore l'affaire (attention au collage, un petit coup de papier abrasif s'impose). L'aimant sera herm?tiquement emprisonn? ? l'int?rieur de ce bouchon et commandera le capteur hall.
2) Guide du flotteur. Fig:3
Coupez 60 mm de tuyau diam?tre 32 mm ?paisseur 1,6 mm. Effectuez une d?coupe de la forme indiqu?e de part en part afin de pouvoir y glisser la pi?ce Fig:4 et le tuyau de silicone de 6/4mm.
3) Support capteur. Fig:4
Fabriqu? en plexi ou PVC de 4 mm, 4 taraudages pour la fixation des 2 petites brides Fig:5 et 6. Ces brides assurent d'un cot? l'herm?ticit? du tuyau de silicone et de l'autre de serre c?ble, immobilisant le c?ble (3 fils), la position centrale et l'orientation du capteur (une des faces du capteur r?agit au p?le nord d'un aimant l'autre au sud, il est donc imp?ratif de l'orienter avec le flotteur 1).

Montage de l'ensemble guide flotteur.
Le flotteur sera gliss? dans son guide (aimant vers le capteur Hall) et maintenu par une bague de blocage (Fig:7), fabriqu?e dans tuyau de diam?tre 32 mm et de 5 mm de hauteur, coup?e pour permettre son introduction ? l'int?rieur du guide, son ?lasticit? l'y maintiendra. Elle restera dans le haut de celui-ci pour laisser le flotteur monter et descendre dans le tuyau de 32 mm.

4) Pi?ce d'assemblage et de r?glage. Fig:8
Une plaque de PVC de 10 mm d'?paisseur sera usin?e et perc?e comme indiqu?, elle permettra de faire coulisser le guide flotteur sur un tuyau de diam?tre 20 mm Fig:9 (ajuster pour un coulissement facile tout en permettant la fiabilit? du r?glage).
5) Support d'ensemble
Le support, permettant la fixation de l'ensemble dans le compartiment o? se trouve la pompe de remont?e de l'eau du bac (ou de tout autre r?cipient dont on souhaite r?gler le niveau d'eau), sera compos? de:
Un tube de 20 mm (Fig:9) d'une longueur appropri?e, coup? en biseau et perc? d'un trou de 4,5 mm ? chaque extr?mit?, pour permettre la fixation d'une ventouse (vis Nylon de 4 mm dont la t?te rentrera dans le logement de la ventouse, au besoin ? l'aide d'Holdfast on peut augmenter le diam?tre de la t?te) et la fixation par vis Nylon sur le support 7.
Support Fig:10 Assemblage par collage de pi?ces en plexi ou PVC, pr?voir un taraudage pour la vis Nylon de 4 mm servant ? la fixation du tube de 20 mm.
La pi?ce Fig: 10 sera pos?e ? cheval sur le haut de la vitre du compartiment de remont?e, la ventouse maintenant le tout contre cette vitre.

Electronique

Alimentation
Tr?s simple, un transformateur 9V suivi d'un pont redresseur, une capacit? de filtrage et c'est tout! Aucune r?gulation, les composants utilis?s sont ? tr?s large tol?rance ? ce niveau.
Temporisateur
Un " vulgaire " 556 m?ne la cadence, c'est ? dire exploration de l'?tat du capteur toutes les minutes et pendant 200 ms, deux solutions:
Niveau correct: on ne fait rien et on repassera dans une minute
Manque d'eau: la pompe de compensation d'?vaporation est mise en route jusqu'? compensation. Si ce travail n'est pas accompli dans un temps maximum de quinze secondes, on repassera dans une minute etc...

Capteur
Un circuit int?gr? exploitant l'effet Hall (Effet des forces de Lorentz sur un semi-conducteur). Ce capteur est ? orienter, une face r?agit au p?le nord de l'aimant, l'autre au p?le sud. Le c?bler comme indiquer sur le sch?ma de principe. Un c?ble de 3 conducteurs y sera soud?, du c?ble en nappe (bus informatique) convient tr?s bien. Ce c?ble et le capteur seront " enfil?s " dans un tuyau de silicone. Pas de fausse ?conomie sur la qualit? de ce tuyau, l'?tanch?it? du capteur en d?pend, (voir adresse dans la liste des composants). Il vous faudra utiliser un passe fil (fil ?lectrique rigide de 1,5 mm par exemple) et tirer ensuite les 3 fils souples.
Relais statique
Un Motorola, pas cher et il commute 2A sous 220v au z?ro de la sinuso?de.
C?blage
La partie ?lectronique tient dans un bo?tier-prise, en sort un c?ble avec prise femelle pour commander la pompe de remplissage et le tuyau de silicone avec ses trois fils, alimentant le capteur. Sur le couvercle, faire 2 trous pour le passage des leds
- Led verte
- Eclairage faible: OsmoHall est sous tension.
- Eclairage fort: manque d'eau.
- Led rouge: la pompe de compensation est en marche.

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Eglinsdoerfer-Pfohl - 7 rue Curie ZI Nord 68000 Colmar - 03 89 230 575
Selectronic - 86 rue de Cambrai 59022 Lille - 03 28 550 328
Conrad - 4 rue Colbert 59861 Lille - 03 20 128 888

RECTIFICATIF CONCERNANT L'OSMOHALL

Sur le sch?ma de c?blage, une erreur de tra?age : Le fil du bas partant de la borne inf?rieure du boitier est ? relier au 2e point sur la plaque en partant de la gauche (dans la rang?e du bas).

Attention, si vous effectuez le montage tel qu'indiqu? sur le sch?ma de c?blage, vous allez provoquer un court circuit 220V car les 2 fils du bo?tier rejoignent la m?me piste.

Avec ce petit changement, apr?s avoir consult? les concepteurs de l'Osmohall, je peux vous garantir que cela marche. Les 2 exemplaires sont en fonction et donnent satisfaction (et je ne suis pas expert en ?lectronique).

Daniel Kohler

Extrait des "Lettres récifales" nr 8 - mars 1998