Aquarium récifal et automatisme

Contempler son aquarium après une journée épuisante est la récompense ultime de tout récifaliste.
Mais pour cela il faut avoir un bac en forme, bien équilibré, et maintenir constamment des conditions idéales (brassage, éclairage, ainsi que des paramètres physico-chimiques à des niveaux optimaux).
La recherche et la conservation de ces conditions idéales est souvent une source de contraintes et de corvées répétitives dont on aimerait bien se débarrasser (constance du niveau de l’eau, ajout d’eau de chaux ou d’autres compléments, marche/arrêt de l’éclairage, des pompes de brassage, …). Tel Monsieur Jourdain qui faisait de la prose sans le savoir, la plupart d’entre nous ont déjà automatisé une bonne partie des fonctions répétitives de leurs bacs, en général à partir d’horloges mécaniques ou électroniques.


Les premières fonctions à être automatisées sont en général l’éclairage et le brassage. Viennent ensuite l’osmolation et le brassage régulier du réacteur à calcium. Pour les plus férus de bricolage, on passe ensuite au contrôle du pH dans le réacteur à calcaire ou/et du bac. Seuls les aventuriers du fer à souder osent se lancer dans des réalisations plus complexes, pourtant très utiles, voire indispensables à la sécurité des différents composants du bac : contrôle de niveau d’eau trop haut ou trop bas dans le bac ou la décantation, manque d’eau dans la réserve d’eau osmosée, …
Mais on se retrouve alors rapidement avec un entremêla de fils, des branchements hasardeux où se croisent allègrement 220 Volts alternatif et 12 Volts continu, des relais plus ou moins bien calibrés, le tout dans des boîtiers pas toujours étanches.
Sans parler des modifications au gré des évolutions de la configuration ou des perfectionnements techniques, sur un circuit souvent mal documenté. Ou pire encore : des réparations les pieds dans l’eau.

L’automate, solution idéale ?

Voilà lancé le grand mot : automate.
Et on imagine tout de suite une usine à gaz, avec des lumières qui clignotent, des monceaux de fils qui entrent et sortent, le tout programmé dans un langage cabalistique.
Si cette vision était vraie il y a encore quelques années, cette technologie a su évoluer : on est capable maintenant de réaliser de puissants automates, faciles à programmer et à mettre en place. La série Zélio de chez Télémécanique (Groupe Schneider) en est la parfaite illustration.

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Nous nous proposons de vous montrer par l’exemple les possibilités de ce genre d’appareil.

La configuration

Le bac qui servira d’exemple est un bac de 800 litres, mais cela n’a que peu d’intérêt pour la démonstration : elle serait toute aussi valable sur de plus petites ou de plus grandes configurations.

Les fonctions gérées par l’automate seront :
– l’osmolation (niveau d’eau constant dans la décantation ou le bac),
– le brassage régulier du réacteur à calcium ou Réacteur à Hydroxyde : RAH (mise en marche de la pompe de brassage à intervalles réguliers, pendant une durée déterminée),
-le brassage du bac (on a défini dans notre exemple 4 groupes de pompes, ces pompes fonctionnent alternativement, avec un certain temps pendant lequel toutes les pompes fonctionnent en même temps. La nuit, seule la moitié des pompes fonctionnera),
– une pose nourrissage (arrêt de toutes les pompes de brassage pendant un certain temps),
– l’éclairage (dans cet exemple, seuls les fluos seront commandés par l’automate),
– un certain nombre de sécurités, telles que le contrôle du niveau de l’eau dans la décantation et dans la réserve d’eau osmosée (l’osmolation est interdite si le niveau d’eau dans la réserve d’eau osmosée est trop bas. De plus, la pompe de remontée s’arrête si le niveau d’eau est trop bas dans la décantation).

On pourrait imaginer d’inclure :
– le refroidissement par ventilation ou groupe froid,
– le contrôle d’autres paramètres du bac (pH, redox, conductivité, …),
– le déclenchement d’appel téléphonique en cas de problème,
– …

Seule l’imagination peut limiter les possibilités d’améliorer la fiabilité, la sécurité de nos bacs, et évidemment le confort de nos locataires.

La mise en place

– Le module :
Le module choisi pour la démonstration est un SR1-B201BD.

FaveAvant

Il est alimenté en 24 Volts continu, possède 12 entrées, dont 2 analogiques (tension d’entrée entre 0 et 10 Volts continu), et 8 sorties sur relais. Une horloge est intégrée (indispensable pour des fonctions telles que l’éclairage, le brassage du réacteur à calcium à intervalles fixes, un brassage variable en fonction de l’heure, …).

Si vous avez déjà une armoire électrique, la mise en place n’en sera que plus facile : l’automate peut se clipser directement sur le rail (en général à la norme DIN).

Armoire

Dans le cas contraire, le module se visse directement sur une planche grâce à deux pattes de fixation rétractables.
Oreille

Il va sans dire que la solution de l’armoire électrique donne un résultat infiniment plus propre et avec un niveau de sécurité optimal. N’oubliez pas que si le module est alimenté en 24 Volts continu, il peut en revanche commander directement des appareils fonctionnant en 220 Volts alternatif. La prudence est donc de mise, surtout dans un environnement salé …

Pour les mêmes raisons, il est fortement recommandé de ventiler correctement le meuble dans lequel se trouve votre installation électrique : une ambiance humide et saline est la pire ennemie de l’électronique.

Ventilo

– Les capteurs :

Capteurs1

Capteur2

Pour notre exemple, on aura besoin de trois capteurs de niveau, qui serviront à :
– déclencher l’osmolation lorsque le niveau dans la décantation ou dans le bac descendra sous le seuil défini par ce capteur,
– interdire la mise en route de la pompe d’osmolation si le niveau d’eau dans la réserve est trop faible,
– afin de protéger la pompe de remontée on a imaginé de l’arrêter si le niveau d’eau passe sous un seuil d’alerte. Cela peut arriver dans plusieurs cas, comme une descente d’eau obstruée par un corps étranger, une panne de la pompe d’osmolation, plus d’eau dans la réserve d’eau, une fuite dans la décantation, …
Le module présenté possède 2 entrées analogiques, qui sont aussi utilisables en ‘tout ou rien’. Mais il serait intéressant de développer des modules électroniques capables de convertir les signaux de sondes pH, redox ou autres, en signaux compatibles avec ces entrées. On pourrait alors asservir le fonctionnement d’un réacteur à calcaire (RAC), d’un réacteur à ozone, asservir l’injection d’eau de chaux au pH du bac, … mais ceci dépasse le cadre de cette présentation,
– un quatrième capteur est un simple bouton poussoir : il servira à mettre en route la temporisation qui arrêtera toutes les pompes de brassage pendant le temps désiré.

BoutonNourrissage

Il est à noter que 4 des boutons disponibles sur la face avant du module (appelés ‘touches Z’) sont utilisables comme boutons poussoirs. Toujours cela d’économisé … si le module est à portée de main.

TouchesZ

Dans notre exemple, trois fonctions ‘annexes’ mais bien pratiques sont gérées par ces boutons :
– la remise à zéro du brassage,
– la marche forcée de la pompe du réacteur à calcium, afin de vérifier la quantité d’hydroxyde présente,
– l’arrêt et la remise en marche de la pompe de remontée, bien pratique pour les changements d’eau.

– Les horloges et temporisations :

Le reste des fonctions est géré par les 4 horloges et les 10 temporisations disponibles sur ce module, en particulier :
– la marche forcée de 15 secondes de l’osmolation : après que le détecteur de niveau soit revenu en position normale, l’osmolation est maintenue pendant 15 secondes. Ceci afin d’éviter des cycles marches/arrêts trop rapprochés,
– la tempo d’arrêt des pompes de brassage lors du nourrissage, réglée à 7 minutes dans notre exemple,
– lorsqu’un niveau anormalement bas a été détecté dans la décantation, la pompe de remontée est arrêtée. Nous avons mis une temporisation de 10 minutes avant d’autoriser sa remise en route, même si le niveau est revenu à la normale. Ceci afin d’éviter des marches/arrêts incessants dans le cas où la descente est seulement ralentie sans être totalement obstruée par un Bernard l’ermite baladeur,
– l’intervalle entre les brassages du réacteur à hydroxyde (RAH) est de 58 minutes, le brassage proprement dit étant fixé à 2 minutes,
– pour simplifier les choses, nous ne commandons que les fluos dans ce programme, de 10h00 à 22h00. Commander des HQI nécessiterait d’interposer des relais de puissance, les relais du module Zélio ne pouvant pas commander de si fortes puissances, de plus très fortement inductives,
– le brassage est volontairement assez complexe, afin que vous puissiez par cet exemple entrevoir les possibilités de ce module et de sa programmation. Le brassage est divisé en 4 groupes de pompes :

– le jour, les groupes 1 et 2 marchent en alternance avec les groupes 3 et 4. Cette alternance se fait toutes les deux heures. Les 4 groupes travaillent ensemble pendant une période de recouvrement de 1h45 pendant laquelle toutes les pompes travaillent de concert,
– la nuit, le même cycle est le même, mais la moitié des pompes ne fonctionne pas : les groupes 2 et 4 démarrent à 10h10, dix minutes après l’allumage des fluos, et s’arrêtent à 21h50, dix minutes avant leur extinction.

Toutes les valeurs ci-dessus sont évidemment modifiables selon vos préférences, nous allons voir comment.

– La programmation :

– Le langage :
Il ne s’agit pas à proprement parler d’un langage.
Les fonctions se définissent grâce à des symboles électriques. Il suffit de représenter le schéma électrique que vous auriez réalisé. Simple, rapide, efficace. Quand je vous dis que la technologie a évolué … Des notions basiques d’électricité suffisent à programmer un ensemble de fonctionnalités très complexes.
Il faut aussi définir les valeurs des temporisateurs, des compteurs, on y connecte les entrées et les sorties, et le tour est joué.
On peut entrer le programme directement dans le module grâce aux touches, mais il est beaucoup plus facile et agréable de préparer le programme sur son PC avec le logiciel ZélioSoft, inclus dans le kit de démarrage référence SR1PACK2BD.

EcranSymbolElect

Grâce à ce même logiciel, il est possible de simuler le fonctionnement du programme, à vitesse normale ou accélérée, de revenir en arrière, d’actionner les entrées à volonté afin de vérifier l’exactitude du ‘câblage’.

EcranSimul

Une fois satisfait, on transfère le programme dans le module grâce au câble série fourni dans ce même kit.

– Le programme :
Vous trouverez en exemple le programme gérant mon bac depuis plus de 6 mois (article écrit en Novembre 2002).
Une fois ce programme sur votre ordinateur, il ne vous reste plus qu’à le transférer sur l’automate, grâce au cordon fourni dans le kit.
Le programme parle de lui-même grâce aux nombreuses annotations dont on peut parsemer le programme et les différents modules.

EcranParametres

EcranProgramme

Je ne m’étendrai donc pas plus sur le sujet : plongez-vous dedans, et vous trouverez sans doute très rapidement par vous-même des façons plus raffinées d’obtenir les mêmes fonctions.

– Affichage :
Une fonctionnalité agréable est la possibilité d’afficher des messages et certaines valeurs sur l’afficheur du module. Pas vital, mais très pratique lorsque l’on veut savoir combien de temps il reste pour le nourrissage, si une osmolation est en cours, …

EcranFaceAvant

Voilà rapidement exposé par un exemple vécu la mise en place d’un automate.
Il est évident qu’il faut rester extrêmement vigilant lors des premiers jours de fonctionnement : la facilité de mise en place de fonctions complexes peut cacher des erreurs de programmation, malgré la possibilité de simuler au préalable le fonctionnement de vos programmes.
Le ‘bug’ est sournois et veule … comme pour toute chose, l’expérience s’acquière sur le tas au fil du temps, quelquefois au dépend de la moquette du salon. Mais cela est vrai pour ce type de solution autant que pour la solution ‘câblée’. Cependant la résolution des problèmes est beaucoup plus rapide et agréable à mon goût, sans fer à souder.

Exemples :

Voici quelques exemples de programmes plus ou moins complexes :

reef1,
reef2,
reef14,
reef15,
et enfin reef-ete.

Après avoir ‘dézippé’ le fichier voulu, vous trouverez un fichier XML (Le Zélio sauvegarde ses fichiers en XML). Chargez simplement le fichier dans votre automate.
Ils ne sont évidemment pas à prendre tels que, et doivent être adaptés précisément à vos besoins, mais cela vous permettra de déblayer le terrain.
Dès que vous serez en possessions du logiciel d’aide à la programmation ZélioSoft, vous pourrez vous amuser à modifier ces exemples, et créer votre propre application.

P.S :

Deux documents supplémentaires sont désormais à votre disposition : les schémas de câblage des entrées et sorties des modules Zélio.

Doc Zélio 2

Doc Zélio 2

Doc Zélio 1

Doc Zélio 1