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.
cliquez sur l'image pour l'agrandir
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INGREDIENTS
|
||||
Désignation | Valeur | Nb | Fournisseur | Référence |
Boitier prise | 1 | Conrad | 0522 902-12 | |
Transfo 9volts 1,5Va | 1 | Conrad | 0506 052-12 | |
Pont | 1 | Conrad | 0502 600-12 | |
Condensateur | 2200uF/16V | 1 | Conrad | 0472 409-12 |
Relais statique | MOC 2A60-10 | 1 | Selectronic | 71.0104 |
Circuit imprimé | 1 | |||
Porte fusible | 2 | Conrad | 0533 920-12 | |
Fusible | 100mA | 1 | Conrad | 0533 424-12 |
Fil secteur 2 conducteurs | ||||
Prise Cordon femelle | 1 | Conrad | 7151290-12 | |
Condensateur | 47nF | 2 | Conrad | 7325 172-12 |
Condensateur | 100uF/25v | 2 | ||
Led rouge | 1 | |||
Led verte | 1 | |||
Résistance | 1,2k | 2 | ||
680 | 1 | |||
1,8k | 1 | |||
2,2k | 1 | |||
1000k | 1 | |||
1k | 1 | |||
100k | 1 | |||
Socket 14p | 1 | |||
NE556 | 1 | |||
Transistor | 2N2222 | 1 | Conrad | 0163 147-12 |
Semiconducteur Hall | TLE 4905L | 1 | Conrad | 0147 508-12 |
Tuyau silicone | 6mm*4mm | 3 m | Eglinsdoerfer-Pfohl | |
Super glue | 1 | |||
Pvc 32mm | 32mm*1,8mm | 1 | ||
Vis bylon | 4mm*15mm | 6 | ||
Plexi | ||||
Bouchon 20mm | 1 | |||
Aimant | 1 | Selectronic | 71.0784 | |
Pvc 20mm | suivant utilisation | |||
Ventouse | 1 | Eheim |
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