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Présentation

J’ai installé, il y a maintenant quelques temps, une cuve de récupération d’eau de pluie. Cette cuve a une contenance de 1600 litres et est complètement enterrée, permettant ainsi de préserver l’eau du gel et des rayons du soleil.

Lors de gros orages, la cuve peut se remplir en quelques heures ! L’eau sert à alimenter les toilettes et à arroser le jardin les jours de beau temps.

Petits conseils :

si vous souhaitez vous équiper d’une telle installation, n’hésitez pas à installer un gros volume : 3000 litres par exemple… ou plus !
il me semple également indispensable d’enterrer la cuve, même si cela implique un peu plus de travail (location d’une mini pelleteuse par exemple, huile de coude ….), pour des raisons esthétiques et surtout pour éviter que l’eau ne gel ou se transforme en vase lors des grosses chaleurs

L’idée ici est de fabriquer un capteur de niveau d’eau, simple et robuste, relié au bus GPIO de notre cher RASPBERRY PI. Quelques composants électroniques, une carte prototype, un boitier plastique et petit programme en Python permettront de connaitre le niveau d’eau en mode console …

Le capteur

Le capteur est composé de 10 flotteurs permettant d’obtenir une granularité intéressante à 100%, 90%, 80%, ……..10% .Un 11eme flotteur permettra d’avoir l’information du niveau « presque zéro », environ 3%.

https://www.google.fr/#q=capteur%20de%20niveau%20d’eau&tbm=shop

Ces capteurs sont très simples : ils se comportent comme un interrupteur en fermant le circuit électrique dès que le niveau d’eau est suffisant.

Intéressant : ils peuvent être configurés en « circuit fermant » ou en « circuit ouvrant » tout simplement en retournant la partie mobile du capteur.

Le plus long est de confectionner un support permettant d’accueillir les 11 flotteurs. J’utilise une cornière en aluminium sur laquelle 11 petites équerres sont fixées à l’aide de rivets pop. Ces équerres sont réalisées à l’aide du même profilé alu.

L’espacement entre chaque flotteur est calculé en fonction du niveau d’eau maximum qu’il faut déterminer au début du projet. Reste, ensuite, à diviser par le nombre ce flotteur souhaité.

En environnement humide, il faut absolument éviter l’utilisation de pièces en acier qui rouilleraient très rapidement, favorisez l’aluminium, le plastique ou l’inox.

Les 11 flotteurs sont ensuite raccordés à 2 câbles d’environ 10 mètres (d’anciens câbles réseaux) qui rejoignent la Raspberry. Chaque soudure est protégée par une gaine thermo rétractable et l’ensemble des fils est soigneusement fixé par des colliers plastiques le long du profil aluminium.

Tout ce petit monde est protégé par un tuyau PVC de diamètre 50mm percé à de multiple endroit pour faciliter le passage de l’eau. Quelles vis Inox permettent de maintenir la cornière alu contre la paroi interne du tube pvc.

Schéma

Voici le schéma du raccordement du capteur de niveau d’eau sur le bus GPIO de la Raspberry , les entrées/sorties sont pleinement exploitées !!! Mais rien de compliqué :

11 ports utilisés : 04, 07, 08, 09, 10, 11, 14, 15, 17, 18, 22, ils seront configurés en mode « entrée »
les ports GPIO 02 & 03 ne sont volontairement pas utilisés, ils correspondent au bus I2C qui pour ultérieurement servir
le port 23 servira pour commander un petit relais …. (futur application 😉 )

Les 11 ports du capteur sont reliés au +3,3V par l’intermédiaire d’une résistance de 10K ohm pour obtenir un niveau logique à 1 quand contact du flotteur est ouvert.

La fermeture du contact d’un flotteur provoque le passage au niveau logique 0.

Pour plus d’info sur le bus GPIO de la Raspberry PI : les sources sont nombreuses

Interfaçage du capteur

J’ai choisi d’opter pour une carte prototype conçue pour la Raspberry ; développé par Adafruit (www.adafruit.com ) et dispo chez Kubii (www.kubii.fr).

Cette carte permet d’implanter les quelques composants nécessaires (résistance, relais, …) et de disposer de connecteur de raccordement à vis.

Intégration dans un boitier

Et oui, installation de la Raspberry PI dans un boitier plastique … on ne la reconnait plus ! caché par la carte prototype Adafruit.

A droite du boitier, on peut voir 2 connecteurs DB9 qui permettent de raccorder les câbles du capteur de niveau.

Sur la carte pro, on aperçoit les 11 résistances de 10K, le relais et son transistor, et une petite LED ajouté au dernier moment sur la même sortie que le relais.

Le câble d’alimentation noir arrive par le haut, ainsi que le câble réseau blanc.

Le système est également équipé d’un module RFXCOM et de son antenne qui dépasse légèrement de boitier. Il permettra de communiquer avec des équipements externe sans fils tels que des sonde de température, des capteurs d’ouverture de portes … et de développer des applications domotiques (à suivre)…

Le Code

Et voici le code : toujours très simple ! il permet d’afficher le niveau d’eau en mode console, l’évolution évidente est de développer une petite page web, mais ce développement fera l’objet d’un autre projet ….

#!/usr/bin/env python

# -------------------------------------------
#       Affichage du niveau d'eau de la cuve
#                           Fred J. mars2014
# -------------------------------------------

import RPi.GPIO as GPIO
import time

DEBUG = 0;

#-------------[ CABLAGE ]--------------------

# Cable de la sonde de 0(3%) a 10(100%)
Sonde = [4, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 17, 18, 22];

RELAIS_1 = 23

#-------------[ Initialisation ]--------------

GPIO.setwarnings(False)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

for i in range(0,11):
   GPIO.setup(Sonde[i], GPIO.IN)

GPIO.setup(RELAIS_1, GPIO.OUT)

#-------------[ Main ]--------------
print "\n\n\n"

for i in range(0,11):

   if (i == 0):
      P = "100"
   elif (i == 1):
      P = " 90"
   elif (i == 2):
      P = " 80"
   elif (i == 3):
      P = " 70"
   elif (i == 4):
      P = " 60"
   elif (i == 5):
      P = " 50"
   elif (i == 6):
      P = " 40"
   elif (i == 7):
      P = " 30"
   elif (i == 8):
      P = " 20"
   elif (i == 9):
      P = " 10"
   elif (i == 10):
      P = "  3"


   if GPIO.input(Sonde[i]) == True:
      if DEBUG :
         print "  ",P,"%   |          |     GPIO ",Sonde[i]
      else:
         print "  ",P,"%   |          |"
   else:
      if DEBUG :
         print "  ",P,"%   |##########|     GPIO ",Sonde[i]
      else:
         print "  ",P,"%   |##########|"


print "            ----------"
print "\n\n\n"
exit

#!/usr/bin/env python

# -------------------------------------------

# Affichage du niveau d'eau de la cuve

# Fred J. mars2014

# -------------------------------------------

import RPi.GPIO as GPIO

import time

DEBUG = 0;

#-------------[ CABLAGE ]--------------------

# Cable de la sonde de 0(3%) a 10(100%)

Sonde = [4, 7, 8, 9, 10, 11, 14, 15, 17, 18, 22];

RELAIS_1 = 23

#-------------[ Initialisation ]--------------

GPIO.setwarnings(False)

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

for i in range(0,11):

GPIO.setup(Sonde[i], GPIO.IN)

GPIO.setup(RELAIS_1, GPIO.OUT)

#-------------[ Main ]--------------

print "\n\n\n"

for i in range(0,11):

if (i == 0):

P = "100"

elif (i == 1):

P = " 90"

elif (i == 2):

P = " 80"

elif (i == 3):

P = " 70"

elif (i == 4):

P = " 60"

elif (i == 5):

P = " 50"

elif (i == 6):

P = " 40"

elif (i == 7):

P = " 30"

elif (i == 8):

P = " 20"

elif (i == 9):

P = " 10"

elif (i == 10):

P = " 3"

if GPIO.input(Sonde[i]) == True:

if DEBUG :

print " ",P,"% | | GPIO ",Sonde[i]

else:

print " ",P,"% | |"

else:

if DEBUG :

print " ",P,"% |##########| GPIO ",Sonde[i]

else:

print " ",P,"% |##########|"

print " ----------"

print "\n\n\n"

exit

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