vendredi 30 décembre 2011

Présentation de l'Arduino

Parmi les prochaines réalisations que je vous présenterez, certaines utilisent une carte ARDUINO. J’écris donc ce poste pour vous présenter l’Arduino qui est pour moi quelque chose de révolutionnaire pour les bricoleurs et autres inventeurs.

Voilà à quoi ressemble une carte Arduino.


Cette carte est en fait un petit ordinateur très bon marché (à partir de 15€) qui permet d’interagir avec l’extérieur. Elle a donc des applications diverses et variées (prototypage, domotique, robotique…). Sa simplicité d’utilisation, sa puissance et son faible prix en font une véritable bombe pour les créatifs (allez jeter un coup d’œil sur internet, il y a toute une communauté qui crée et invente des objets de toutes sortes).

Cette carte m’a permis de réaliser un tas de choses que j’avais du mal à faire avant, ayant peu de connaissances en électronique.



On peut comparer l’Arduino à un automate programmable, mais beaucoup moins cher et beaucoup plus petit. Il est munie d’Entrées/sorties pour recevoir des informations (capteurs, interrupteurs, sondes) et pour commander des moteurs, des lampes… La plus petite carte comporte 14 E/S digitales et 6 entrées analogiques (c’est énorme pour une carte à 15 €).

Elle se programme sur n’importe quel PC (le logiciel est libre de droit) par l’intermédiaire du port USB. Le logiciel est très simple d’utilisation (j’ai fais mon premier programme après seulement un quart d’heure de lecture).

Il existe en plus tout un tas de petits modules (appelés shields) qui se montent sur la carte (comme des légos) très bon marchés, pour différentes applications (écrans, mémoire supplémentaire, relais de puissance,  télécommande, carte wifi ou réseaux…)

Exemple de Shields :
Un shield avec des afficheurs 7 digits

Un shield avec LCD 2X16 et des boutons de contrôle

Un shield Ethernet pour communiquer sur un réseau.

Il existe aussi des shield WIFI, Xbee (pour communication sans fil), écrans tactiles, carte de relais (pour commander des appareils en 220V par exemple), des Real Time Clock, etc....

On peut lui interfacer tout un tas d'objets de la vie courante (clavier de PC, manettes de console, ...).

Voilà pour la petite présentation. 

Le site officiel arduino : http://www.arduino.cc/fr/






jeudi 29 décembre 2011

Panneau Solaire en canettes

Je vous présente aujourd’hui mon œuvre préférée. C’est un capteur solaire thermique à air.



Je me suis inspiré d’américains qui réalisent et commercialisent des panneaux fabriqués avec des canettes recyclées. C’est ici que ça se trouve :  http://cansolair.com/

Ils vendent ça 2700$, donc je me suis dit que je pouvais essayer de le fabriquer moi-même (et si possible de l’améliorer).

Les canettes sont percées et assemblées en colonnes dans lesquelles l’air circule et se réchauffe quand il y a du soleil. Voici un petit schéma du principe de fonctionnement.


Le principe (en rapide), c’est que le panneau est posé sur un mur orienté Sud (la position verticale est idéale pour l’hiver car le soleil est bas dans le ciel)  et dès que le soleil se montre, l’intérieur du panneau surchauffe (effet de serre : les canettes sont peintes en noir et le caisson isolé et la vitre empêche la chaleur de ressortir). Les ventilateurs se mettent alors en route et aspirent l’air de la maison par le bas du panneau, le font circuler à l’intérieur des canettes et le réintroduise dans la maison (à plus de 65° parfois).

 Petite photo du panneau :




Fabrication :

Le plus long, c’est la préparation des canettes : il faut d’abord les collecter puis les laver et les percer. Le perçage des canettes est ultra-important. Il faut qu’il y ait un compromis entre une circulation sans trop de pertes de charge et un frottement suffisant sur les parois des canettes pour échanger suffisamment de calories.

La solution que j’ai retenue est : fond percé de 3 gros trous (1 cm de rayon) et dessus enlevé entièrement. Je me suis fait un petit montage avec une scie circulaire et des roulements pour pouvoir les faire à la chaine.

Les ventilateurs sont montés en haut de la colonne. C’est beaucoup plus efficace en aspiration qu’en soufflage par rapport aux pertes de charge.

Pour l’isolant, j’ai mis de la laine de roche avec un réflecteur. C’est vendu en petits panneaux et ça sert normalement pour les cheminées.

Pour la régulation : Un simple Trigger de Schmitt suffit. C’est un petit montage avec 2 transistors. C’est donc un thermostat tout simple mais qui a l’intérêt d’avoir un hystérésis. C’est-à-dire que la température de déclenchement n’est pas la même que celle de l’arrêt (exemple : il se déclenche à 32°C et s’arrête à 28°C). L’intérêt est que le panneau n’est pas tout le temps en train de se mettre en route. Pour ceux que ça interesse, voici un exemple de schéma :



Sinon, vous pouvez aussi acheter un kit tout fait genre celui-là :




Mais je pense plus tard commander mon panneau avec un Arduino afin d’assurer un régulation plus complexe et surtout pouvoir collecter les données (températures atteintes, temps de fonctionnement). Je vous parlerai un peu plus tard du Arduino et du circuit domotique que je suis en train de réaliser.



Améliorations apportées :

1ere amélioration : Les finitions

La structure est en bois massif. Et plutôt que de mettre des cornières ou des baguettes pour maintenir la vitre, j’ai préféré faire des rainures et glisser la vitre dedans. C’est plus propre, plus facilement démontable et je pense que ça durera plus dans le temps. Par contre c’est plus long à réaliser d’autant plus que je n’avais pas le matos nécessaire. J’ai fait ça avec une scie circulaire (10 minutes de réglage et d’essais et après c’est parti)


2eme amélioration : Pas de collage

C’est sans doute l’amélioration la plus importante. Les canettes ne sont pas collées. Elles sont compressées grâce à un système de ressort et des petites barres pour éviter que les colonnes fléchissent. Cela a un double avantage : c’est beaucoup moins cher (les colles résistantes à des hautes températures sont très chères), et c’est surtout beaucoup moins polluant. Il ne faut pas oublier que l’air qui circule dans les canettes sera respiré dans la maison.



3eme amélioration : Le système de ventilation

Le modèle originale possède un seul gros ventilateur. J’ai préféré mettre un petit ventilateur pour chaque colonne. Je pense que ça équilibre mieux le passage d’air dans chaque colonne et donc améliore le rendement global, ça permet aussi de travailler avec une basse tension (6 Volts). Ce n’est pas tellement plus cher, les ventilos que j’ai utilisé coûtent 1,5€ pièce et peuvent être récupéré sur des vieux PC (ventilos de CPU), veillez quand même à ce qu'ils soient équilibrés.
  

mercredi 28 décembre 2011

Fabriquer sa lessive

Aujourd’hui, je vais vous décrire notre façon de fabriquer de la lessive. C’est à la fois économique et écologique. Nous la réalisons à partir des cendres de la cheminée.

La lessive à la cendre existe depuis toujours mais a été oublié depuis que l’on nous harcèle de pubs pour des lessives qui lavent plus blanc que blanc. Elle est pourtant efficace, peu chère et facile à réaliser. Il s’agit en fait d’extraire des cendres (par infusion), la potasse (qui est la base du savon noir). La potasse est au savon noir ce que la soude est au savon traditionnel.

Petite explication : Les graisses se saponifient (se transforment en savon) au contact d’une base forte (la soude ou la potasse par exemple). Donc, dans votre machine à laver, la graisse qui se trouve sur vos vêtements (il y en a toujours un petit peu), va se saponifier avec la potasse. Le savon ainsi fabriquer lavera votre linge.

 Ingrédients et ustensiles :

-          Eau (de préférence chaude)

-          Cendres de bois (pas de cendres de papiers ou de cartons). Il faut 100g de cendre (l’équivalent d’un bol ou d’un mug) pour 1 l d’eau.

-          Une huile essentielle (citron, lavande ou tea-tree par exemple)

-          1 tamis

-          2 seaux

-          2 torchons

-          Du fil de fer



Fabrication :

Etape 1 : Tamiser la cendre.

Cette étape est sans doute la plus importante. Plus votre cendre sera pure et meilleure sera votre lessive (plus concentré, pas de traces blanches sur les habits noirs, pas de blancs ternes).

Je vous conseille d’utiliser un gros tamis pour gagner du temps.



 Etape 2 : Mélanger 100g de cendres pour 1l d’eau.

Vous pouvez faire 5 litres de lessive dans un seau par exemple. Mélangez bien le tout.



Etape 3 : Laisser infuser

Si vous travaillez avec de l’eau froide, il faut attendre au moins 1 semaine et remuer de temps en temps (1 fois par jour ou tous les 2 jours).

Si vous êtes pressés, vous pouvez faire votre mélange avec de l’eau très chaude. Il sera alors prêt dans la journée.



Etape 4 : Le filtrage

La lessive est prête quand elle est jaune et légèrement visqueuse au toucher. Vous pouvez alors la filtrer. Pour cela, j’utilise un autre seau avec 2 torchons maintenus par un fil de fer qui font usage de filtre.



Etape 5 : Mise en bouteille, utilisation

Je mets ensuite la lessive en bouteille et j’y ajoute l’huile essentielle (une dizaine de gouttes pour 3 litres).

J’utilise ensuite 25cl du produit obtenu à chaque lessive, directement dans le linge ou dans le bac à lessive. On peut utiliser du vinaigre blanc comme adoucissant, mais il ne faut jamais mélanger les deux car ils se neutralisent.





Précautions à prendre :

-          protégez-vous les yeux et les mains, bien qu’elle ne soit pas très concentrée, la potasse est dangereuse,

-          Travaillez dans un lieu aéré, de préférence dehors,

-          Tenez tous les ingrédients et produits obtenus à l’abri de enfants.

                                              

lundi 26 décembre 2011

Une lampe de poche immortelle


Voilà un petit moment que je souhaite expérimenter les super-condensateurs (ou supercap, goldcap, supercapacité, ultracap…). Ce sont des condensateurs qui ont des capacités de stockage énormes par rapport à ce que l'on faisait avant (supérieur au Farad, il y en a certains qui vont jusqu'à 3000 Farads sous 2,7Volts).


Je suis donc allé sur Ebay et j'ai acheté un lot de condensateurs 10 Farads en 2,7 volts. Si on fait un petit calcul, un condensateur tel que celui-là peut stocker :

E=½ * C * V² soit ½ * 10 *2,7² è 36 Joules soit 1Watt pendant 36 secondes

En comparaison, une « pile » rechargeable peut fournir 1 watt pendant 7300 secondes (pour un type AA de 1700mAh) soit 200 fois plus. Cependant, la pile est deux fois plus grande et 4 fois plus lourde. Il y a donc un coefficient de 100 à volume égale et de 50 à masse égale.

Mais les condensateurs ont quand même des avantages :
  • Ils peuvent se charger et décharger très rapidement
  • Ils ont une durée de vie nettement supérieure (500 cycles max pour une batterie contre plus de 100000 pour un condensateur)
  • Ils ont un rendement bien meilleur
  
Le premier montage que j'ai voulu réalisé avec un super condensateur est une lampe de poche à led. Mais le gros inconvénient des condensateurs est que leur tension diminue en même temps que leur charge. Une led blanche consomme très peu mais a besoin d'une tension d'au minimum 2 volts pour éclairer. Un condensateur qui a une tension max de 2,7 Volts ne serait donc utile que sur la plage 2V/2,7V soit sur 25% de sa charge.
J'ai donc cherché une solution à mon problème sur internet et j'ai trouvé un circuit très interessant : le « Joule Thief » (en français : voleur de Joule). La plupart des fois, il est utilisé pour allumer une led avec une pile AA jusqu'à la dernière joule (ou presque).

  
Voici le schéma d'un joule thief :

C'est en fait un circuit auto-oscillant ou la LED sert de "diode de roue libre" à la deuxième bobine. Quelquesoit la tension aux bornes de la pile, il y aura toujours une tension suffisante aux bornes de la LED.
En remplaçant la batterie par le super condensateur, je me suis dit que ça devrait marcher. Et oui, ça fonctionne !!!
J'ai donc une lampe de poche qui éclaire pendant 15 minutes (sans perte de luminosité) et qui se charge en… 10 secondes.
Les composants pour la réaliser sont :
  • Une led blanche (récupéré sur une lampe de poche dont la pile était vide)
  • Un super condensateur (10F ; 2,7V)
  • Un transistor
  • Un tore
  • Une résistance 1kΩ
  • Du fil
  • Une plaque de prototypage
J'ai récupéré le tore et le transistor dans une lampe à économie d'énergie HS. Il y a d'ailleurs plein de bonnes choses à récupérer dedans mais faites attention si vous en démontez une à ne pas casser la partie en verre (c'est très nocif, il y a des vapeurs de mercure).

  
J'ai ensuite amélioré la lampe en y ajoutant un circuit de charge, avec un port USB. De façon à pouvoir la charger sur un PC, un auto-radio ou n'importe quel autre port USB.
Il y a cependant des précautions à prendre :
  1. Un port USB ne peut pas fournir une puissance trop forte sous peine de l'endommager. Certains port peuvent fournir jusqu'à 500 mA mais plus généralement, ils ont une puissance de 100 mA. J'ai donc ajouté une résistance de charge de 56 Ω. (5V/56Ω=89mA). Le temps de charge est donc ralenti, mais on ne peut pas faire autrement si on veut utiliser un port USB comme source d'énergie. La lampe se charge donc maintenant en 1 minute (ce qui reste très intéressant)
  2. Il faut aussi protéger le condensateur qui ne peut pas supporter une tension supérieure à 2,7 Volts (le port USB délivre 5V). J'ai donc mis une diode zener de 2,4 V en parallèle. Une fois la tension de 2,4 Volts atteinte aux bornes du condensateur, la diode devient passante et le protège.
       
Voici donc le schéma final, avec un interrupteur pour la partie lampe de poche:


  
Les précautions à prendre :
  • ne jamais déconnecter la LED pendant le fonctionnement sinon, c'est le transistor qui sert de diode de roue libre à la bobine (et il risque de ne pas apprécier).
  • Vérifiez lors des premières utilisations, la charge de votre condensateur car il pourrait exploser et je pense qu'un super condensateur qui pète ça doit faire des dégats…
  • Vérifiez si vous le pouvez l'intensité de charge (pour la durée de vie de vos ports USB)

  
Les photos de la lampe de poche terminée:


J'ai remplacé le diode Zener par une petite LED rouge. Dès qu'elle s'allume, je retire la lampe du port USB.