Utiliser Arduino comme capacimètre

Bonjour Je suis actuellement élève en prépa scientifique, et je mène un projet qui consiste à fabriquer un comparateur pneumatique. Celui-ci permet de mesurer la taille de très petits objets. Je souhaite pour cela mesurer les variations de hauteur d'une colonne d'eau. Dans cette optique j'ai fabriqué un condensateur constituée de deux plaques de cuivre parallèles, et je veux mesurer les variations de capacité de ce condensateur plongé dans l'eau (salée, pour mieux conduire) de la colonne. Il s'agirait d'utiliser une carte Arduino comme capacimètre, et utiliser la valeur de la capacité mesurée dans une loi empirique me permettant, en fin de compte, de trouver la taille de l'objet mesurée grace au comparateur pneumatique. Etant totalement novice en la matière, je ne suis pas sûr de savoir comment m'y prendre. Par exemple quelle carte Arduino est la plus adaptée (il me semble que la méga est la plus pratique pour manipuler). J'ai trouvé certaines informations, mais je ne suis pas sûr que ce système fonctionne dans mon cas, ni comment le mettre en place (comment brancher mon condensateur à la carte, notamment). Je suis donc à la recherche d'un peu d'aide et de conseils, pour m'aider à avancer là dessus. Merci bien

victorillen: Bonjour Je suis actuellement élève en prépa scientifique, et je mène un projet qui consiste à fabriquer un comparateur pneumatique. Celui-ci permet de mesurer la taille de très petits objets. Je souhaite pour cela mesurer les variations de hauteur d'une colonne d'eau. Dans cette optique j'ai fabriqué un condensateur constituée de deux plaques de cuivre parallèles, et je veux mesurer les variations de capacité de ce condensateur plongé dans l'eau (salée, pour mieux conduire) de la colonne. Il s'agirait d'utiliser une carte Arduino comme capacimètre, et utiliser la valeur de la capacité mesurée dans une loi empirique me permettant, en fin de compte, de trouver la taille de l'objet mesurée grace au comparateur pneumatique. Etant totalement novice en la matière, je ne suis pas sûr de savoir comment m'y prendre. Par exemple quelle carte Arduino est la plus adaptée (il me semble que la méga est la plus pratique pour manipuler). J'ai trouvé certaines informations, mais je ne suis pas sûr que ce système fonctionne dans mon cas, ni comment le mettre en place (comment brancher mon condensateur à la carte, notamment). Je suis donc à la recherche d'un peu d'aide et de conseils, pour m'aider à avancer là dessus. Merci bien

bonsoir rapide reflexion tu es sur de vouloir absolument mesurer la capacité ? De plus à chaud : cuivre + sel , ça ne va pas etre reproductible tres longtemps, il va inévitablement y avoir de la manifestation électrolytique 8)

Je me suis orienté vers cette piste depuis un cetain temps, donc je veux vraiment aller au bout (quitte à montrer les limites de ce système). En fait l'electrolyse ce déroule si la fréquence est faible (de l'odre de 500hz), mais ce n'est plus le cas si la fréquence est plus élevée (au delà de 1000Hz il n'y a pas de problème). Je dispose d'un générateur qui permet d'obtenir la fréquence que je désire dans mon labo, donc pas de problème à ce niveau là !

En même temps je suis toujours preneur si une solution plus simple pour mesurer le niveau de la colonne d'eau s'offre à moi :)

victorillen: Je me suis orienté vers cette piste depuis un cetain temps, donc je veux vraiment aller au bout (quitte à montrer les limites de ce système). En fait l'electrolyse ce déroule si la fréquence est faible (de l'odre de 500hz), mais ce n'est plus le cas si la fréquence est plus élevée (au delà de 1000Hz il n'y a pas de problème). Je dispose d'un générateur qui permet d'obtenir la fréquence que je désire dans mon labo, donc pas de problème à ce niveau là !

Alors si c'est ta voie de recherche (tu a effectivement testé à différentes F° , la stabilité de la capacité et le maintien chimique des armatures et du diélectrique "eau salée" ? 8) ) regarde du coté des convertisseurs F/V , en utilisant la capa prise sur un resau RC pour faire varier V est un classique.

Je ne comprend pas. Pour moi un condensateur est obligatoirement constitué de deux plaques conductrices séparée par un isolant. Sinon comment les électrons pourraient s'accumuler sur une plaque créant une polarité négative tandis que l'autre plaque devient positive puisqu'elle est en déficit d'électron ?

Ce que tu veux faire c'est un condensateur avec une résistance en parallèle (l'eau salée). A moins que la résistivité de l'eau salée augmente drastiquement avec la fréquence ... Mais avoir Reau >> 1/2*PI*F*C ...

victorillen: je suis toujours preneur si une solution plus simple pour mesurer le niveau de la colonne d'eau

Quelle est la plage de mesure et la précision demandée ?

Christian_R:

victorillen: je suis toujours preneur si une solution plus simple pour mesurer le niveau de la colonne d'eau

Quelle est la plage de mesure et la précision demandée ?

Cela s'étend sur une bonne dizaine de centimètre (voire plus). Une précision de l'ordre du centimètre serait déjà assez satisfaisante je pense.

Des solutions à base de capteur à ultrasons ont déjà été réalisées pour déterminer la hauteur d'eau dans une cuve.

Bonjour Une des deux électrodes doit être isolée du liquide, on peut prendre de l'acier inox pour l'autre. On a deux condensateurs en // : le premier de quelques pF, au dessus du liquide (diélectrique: l'air en série avec l'isolant entourant la première électrode) ; le second dans le liquide de quelques centaines de pF (diélectrique: l'isolant de la première électrode, la deuxième électrode étant le liquide). On peut utiliser un capacimètre avec une sortie digitale. Un oscillateur avec un 555 dont le condensateur est l'ensemble des sondes: la fréquence dépend de la hauteur du liquide. A essayer comme sonde : un tube en verre ou plastique; une tige en inox dans le tube, une feuille d'alu autour du tube. A+

victorillen: En même temps je suis toujours preneur si une solution plus simple pour mesurer le niveau de la colonne d'eau s'offre à moi :)

pourquoi ne pas utiliser un capteur de pression différentielle mesurant la pression relative de la colonne d'air emprisonnée/P° atmo ? genre un MPX5050 ou 5010 (gamme à definir) en DP ?

ça s'integre tout simplement ensuite avec un MCu arduino ou autre

MPX5010 http://www.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MPX5010.pdf

http://skyduino.wordpress.com/2011/06/28/attiny-detecteur-de-niveau-deau-capacitif/

Sinon tous les principe "touch" sont valable : le plus simple étant la charge/décharge, il faut juste deux résistances et deux pin digitaux :

Eau ------ fil qui trempe ------------- 1M (à affiner) ------ Pin1 | 1K | Pin 2

Phase 1 : Pin 1 en OUTPUT HIGH, Pin 2 en input. On mesure le temps nécessaire pour passer de LOW à HIGH sur le pin 2 qui sera fonction de la quantité d'eau (circuit RC) Phase 2 : Pin 2 passe en OUTPUT low et Pin 1 en OUTPUT low (on décharge). On reprend la phase 1. Phase 3 : profits

Bonjour,

B@tto: http://skyduino.wordpress.com/2011/06/28/attiny-detecteur-de-niveau-deau-capacitif/

Article et surtout schéma à prendre avec des pincettes, je n'ai jamais pu le tester en situation réel (uniquement à l'oscillo).

Merci pour toutes ces réponses !

Utiliser un capteur de pression différentiel me semble un peu compliqué dans mon cas. Les capteurs à ultrasons sont une piste possible, je ne suis pas sûr de posséder le matériel adéquat mais je vérifierai !

La solution la plus adaptée me semble être l'utilisation d'un NE555 comme indiqué dans cet article. Il me semble qu'il serait possible d'étudier la fréquence en sortie à l'aide d'une carte Arduino, et d'en déduire la valeur de la capa et donc du niveau d'eau. Y-t-il une fonction particulière permettant une telle étude ? (par exemple pulseln(), mais je ne suis pas certain)

pulseIn() ou bien des interruptions ou bien mettre un filtre RC et faire un analogRead(). Mais ce que fait le NE555 c'est le schéma que je propose plus haut, donc tu peux tester la faisabilité déjà avec deux résistances. Remarque si j'ai le temps je vais le faire aujourd'hui, je dois implanter cette fonction sur mon arroseur de plante automatique ^^

bonjour Voir le capacimètre de Thobois : http://home.nordnet.fr/fthobois/capacimetre.htm A+

Le problème de ce genre de montage (électrodes qui trempent dans un liquide) est que la capacité de la sonde est de très faible valeur. Et les variations encore plus faibles! Avec un diélectrique conducteur ? Ce serait plus simple avec de l'huile !

Un microcontroleur sait mesurer des niveaux logiques, des temps entre deux transitions, des valeurs analogiques mais assez lentement.

La méthode la plus simple consiste à décharger le condensateur puis l'alimenter à partir d'une source de tension connue à travers une résistance de valeur connue. Puis mesurer la tension après un intervalle de temps connu. Ou compter le temps nécessaire pour atteindre un certain niveau de tension.

Vouloir lire la tension tout en mesurant le temps me semble hasardeux si la capacité est faible.

Une des solutions les plus courantes est de réaliser un montage RC où on mesure le temps nécessaire à charger le condensateur à un niveau connu : - on met en série un résistance de valeur ? avec la capacité à mesurer - on relie l'extrémité libre de la résistance à un sortie digitale (0-xV). - on relie l'extrémité libre du condensateur à la masse (0V) - on relie le point commun entre la résistance et le condensateur à un entrée d'interruption - simutanément ou presque, on met la sortie digitale à 0 si elle ni'y était pas - on déclenche un timer - quand la tension aux bornes du condensateur a atteint le seuil de déclenchement de l'interruption, on arrête le compteur. - yapluka convertir la valeur du timer en Farad !

C'est simple mais on ne peut pas augmenter la valeur de la résistance infiniement. Il faut pouvoir mesurer des µsecondes voire des nanosecondes. Difficile avec un arduino !