Caractéristiques d’un système de fixation performant

S’agissant de la réalisation du décor d’un aquarium de présentation, les objectifs à atteindre diffèrent de ceux d’un élevage de coraux. Les exigences les plus fréquentes se résument ainsi :

Facilité d’utilisation et de maintenance

• Fixation facile : une mise en place rapide et facile simplifie la maintenance en même temps qu’elle permet d’épargner les formes fragiles, délicates.
• Déplaçable : les ajustements d’emplacements sont particulièrement fréquents lors de l’introduction d’un nouveau spécimen pour son accoutumance au milieu et pour identifier l’emplacement où il s’épanouit le plus. Il doit être possible de déplacer les coraux en cas de besoin (modifications du décor, contrôle des interactions entre espèces, soins et traitements spécifiques).
• Multi-emplacements : le système de fixation permet d’exploiter d’autres emplacements de l’aquarium sans modification du support, afin de lui proposer un emplacement plus adapté à ses besoins (lumière, brassage…).
• Solide : le système doit permettre de maintenir le corail dans la durée. Si la masse d’une bouture est faible, le scellement doit pouvoir supporter le poids non négligeable d’un massif d’Acropora millepora qui se serait développé en une table importante, en porte-à-faux.
• Stable : chaque corail est initialement positionné à un emplacement choisi selon plusieurs critères : l’espace qui permettra son développement futur ; l’éclairement ; le courant ; la proximité d’autres espèces plus ou moins compatibles… Il est essentiel qu’il conserve la position à laquelle il a pris le temps de s’adapter. En effet, tout déplacement est risque de stress et risque de voir sa croissance ralentie et difforme. Le corail ne doit pas se déplacer ni chuter, il pourrait se blesser voire dépérir, soit que l’environnement ne répond plus à ses besoins ou brûlé par un spécimen proche. La stabilité doit bien entendu être assurée dans la durée, c’est à dire quand son poids augmente ou que sa forme oppose plus de résistance au brassage.

Compatibilité avec les coraux
et l’aquarium

• Surface adaptée : la surface texturée permet une bonne adhérence de la bouture, du squelette corallien et de ses tissus.
• Taille et forme ajustées : le support est adaptable à la taille et à la forme de croissance (nappe, encroûtement, arborescence) et à la morphologie des coraux (buissons verticaux, tables et plateaux horizontaux).
• Sans impact sur l’écosystème

• Matériaux inertes : les matériaux utilisés sont inertes et ne libèrent pas de substances nocives ou toxiques dans l’eau (métaux lourds etc.).
• Résistance à l’eau de mer : ne pas se dégrader en milieu marin.
• Éviter la pollution : ne pas contribuer à la formation de dépôts ou favoriser l’accumulation de sédiments.
• Non invasif : Il ne doit pas étouffer ou gêner les organismes voisins (microfaune, coraux voisins, etc.).

Esthétique

• Discret : s’intégrer harmonieusement dans l’aquarium, sans être trop visible ou encombrant.
• Colonisable : tout comme les pierres afin de leur ressembler.
• Non colonisable : ne pas favoriser la prolifération d’algues.

Choix possibles

L’aquariophile exploite plusieurs techniques, avec pour chacune ses inconvénients.

• Supports simples : le corail est fixé (collé, scellé au ciment…) sur un simple support (pierre, céramique…) posé sur le décor ou coincé dans une anfractuosité. L’expérience montre que de nombreux coraux périssent du fait de leur instabilité.
• Collage sur le décor : d’une manière générale les colles époxy ou cyanoacrylates (gel) adhèrent mal sous l’eau. Plus qu’un collage, il s’agit d’un blocage du spécimen dans une anfractuosité du décor. Peu résistants, ils supportent rarement le poids d’une colonie qui s’est massivement développée sous forme de buisson déporté ou de table en porte-à-faux
• Scellement au ciment prompt : plus solide que la colle, il ne permet pas de déplacer le corail si besoin.
• Plot de fixation : il s’agit de plots amovibles en ciment ou céramique, constitués d’une face plate, souvent circulaire, destinée au collage du corail, et d’un pied cylindrique pour le maintien.

Le commerce propose quelques solutions, des plus classiques aux plus extravagantes. Si elles répondent plutôt bien à l’élevage de petites boutures collées, les supports sont toujours trop légers et les plots bien trop courts (1 à 2 cm) pour les bloquer dans un décor. Ils ne résistent pas au passage d’un animal buldozer (oursin, gastéropode…) et leur forme arrondie n’est pas particulièrement discrète.

Sytèmes de fixation commerciaux

Réalisation des plots de fixation

Après avoir testé plusieurs systèmes (plots ou moules en impression 3D, moulages en ciment de formes diverses), de nombreux se sont avérés inadaptés. Le plot amovible avec son pied cylindrique s’avère le plus séduisant. C’est celui que j’utilise avec quelques aménagements pour répondre au mieux aux caractéristiques listées plus haut.

Principe du système de fixation

Il repose sur :

• Des plots amovibles moulés en ciment, reprenant le principe bien répandu du plot, mais en deux matériaux et aux dimensions adaptées.
  • Base : elle est circulaire, de diamètre 30 mm ou adaptée au besoin. Son bord est facilement découpable avec une pince coupante. Le ciment largement utilisé dans le monde de l’aquariophilie amateure ou professionelle présente suffisament de garanties d’inocuité moyennant quelques précautions. Compte tenu du dimensionnement des bases et de la résistance attendue, j’utilise du ciment Portland blanc plus fiable que le ciment prompt, auquel j’ajoute un peu d’hydroxyde de calcium afin de limiter la prolifération des algues. Les bases sont coulées dans un moule multi-empreintes.
  • Pied cylindrique : le ciment ne s’avère pas assez solide pour supporter des efforts latéraux. Le tube est donc réalisé à partir de tubes plastique de longueur 1 m et diamètre 10 mm du commerce de bricolage. Il est suffisamment solide pour maintenir un un massif en porte-à-faux et long pour rester en place quels que soient l’environnement (brassage, animaux).
• Des pierres percées : le décor en pierres vivantes ou mortes est percé de nombreux trous pour recevoir les plots.

Réalisation du moule multi-empreintes

Le moule consiste en une plaque (ex. 31 x 26 cm) découpée au cutter dans un panneau de polystyrène extrudé d’épaisseur 30 mm. La plaque est soutenue par 4 entretoises de largeur 30 mm, avec ce même matériau, collées à la colle acrylique. Les empreintes sont formées sur une profonseur de 4 mm, au moyen d’une rondelle 30 mm bloquée en tête de vis 8 mm, chauffée à la lampe à souder. La température est suffisante pour fondre légèrement le PS mais pas trop pour ne pas le brûler. De la même manière chaque empreinte est percée d’un trou au moyen d’une tige de 8 mm chauffée.
La température ne doit pas être excessive pour obtenir un trou de diamètre juste inférieur à 10 millimètres. Ce trou peut être perpendiculaire ou légèrement incliné pour repondre à des emplacements divers (sommet du décor, faces latérales…).

Réalisation du moule pour plots

Préparation des pieds

Découper au cutter les tubes plastique Ø 10 mm en longueurs de 35 mm mini, indispensables pour un bon maintien. Cisailler très légèrement (cutter, ciseau, pince coupante…) un bout de chaque pied sur environ 4 mm. Décolleter ce bout en chauffant, avec une pièce conique.

Moulage des plots

• Insérer un pied plastique dans chaque empreinte, collerette côté empreinte, au ras de la surface.
• Réaliser le mortier de ciment à 50 MPa. Mélanger à sec les poudres puis malaxer progressivement avec l’eau.
  • 1 volume de ciment Portland blanc (ex. classe CEM I 52,5).
  • 1 volume de sable de corail ≈ 2 mm, propre et sec.
  • 0,1 volume d’hydroxyde de calcium, si besoin.
  • 0,4 à 0,5 volume d’eau propre ajoutée jusqu’à obtenir une pate homogène plastique, pas trop liquide.
• Couler le mortier dans les empreintes, vibrer légèrement, araser.
• Stocker 48 h à environ 25 °C. Après ce stade les plots commencent à durcir mais n’ont pas toute leur résistance.
• Démouler en poussant délicatement à l’arrière des pieds.
• Laisser durcir 7 jours à l’air libre environ 25 °C et 65 % d’humidité pour avoisiner une résistance maximale.
• Dépassiver les plots environ 4 jours dans de l’eau osmosée. Cette opération améliore la résistance du mortier et limite l’élévation du pH notamment si de nombreux plots devaient être introduits dans l’aquarium au regard de son volume

Moulage

Percer le décor

Positionner les éléments du décor hors aquarium, dans leur position définitive et imaginer la répartition des boutures à positionner, de la base au sommet sans négliger les parois inclinées et verticales.
Percer avec percussion dans le décor, les trous de diamètre 10 à 11 mm à divers endroits. L’expérience montre qu’il en faut beaucoup plus que prévu pour répondre aux besoins évolutifs. Les trous de profondeur supérieure à 4 cm sont de préférence débouchant afin d’éviter les colmatages. Ne pas s’inquitéter de la visibilité des trous blanchâtres fraîchement percés, ils seront vite invisibles pour l’observateur.

Fixer les coraux

Les plots ne sont qu’un élément intermédiaire de fixation entre le corail et le décor, facilitant la maintenance. Ils peuvent maintenir directement le corail ou bien un corail déjà fixé sur un support (pierre, céramique…).
Pour des questions de résistance je fixe généralement les coraux sur leurs plots au ciment prompt. J’utilise de la colle cyanoacrylate en gel (super glue) pour les coraux poreux (Montipora…) qui seraient brulés par le ciment pénétrant au cœur du squelette. Si besoin, ces deux méthodes permettent de détacher plus tard le corail d’un simple petit coup de burin.

• Sceller au ciment prompt. Pour une prise rapide le ciment prompt doit être récent, stocké dans un endroit sec. Le corail est soit sous forme de branche cassée ou sur un support antérieur. Prendre toutes dispositions pour qu’aucune trace n’entre au contact du tissu du corail au risque de le brûler (se rincer les doigts, gants propres…).
  • Rincer le plot.
  • Déposer une quantité suffisante pour maintenir le corail.
  • Maintenir en position, à l’air libre, sans courant d’air, à température ambiante proche de 25 °C, durant environ 5 minutes.
  • Du ciment peut être modelé pour obtenir une forme plus esthétique que la plaque circulaire du plot. Après 5 minutes,
  • Immerger le corail dans un récipient d’eau du bac durant environ 15 à 30 minutes minimum pour améliorer le durcissement.
  • Fixer le corail dans le trou prévu du décor.
• Coller à la colle super glue :
  • Si besoin meuler une partie plane du squelette à coller.
  • Sécher la zone à coller.
  • Déposer des gouttes de colle sur le plot sec. Ne pas déposer la colle sur les tissus en dehors des zones de collage.
  • Maintenir le corail serré en position durant quelques minutes selon la rapidité de la colle.
  • Fixer le corail dans le trou prévu du décor.

Exemples de fixation de coraux

Une méthode parmi d’autres.

Images liées:

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1. Cahier des charges

La technologie LED s’impose, compte tenu de ses avantages :  efficacité énergétique, longévité, cout de maintenance, légèreté, encombrement, personnalisation…)

• Besoin des coraux
  • Spectre lumineux : celui nécessaire à la photosynthèse soit le Rayonnement Photo-synthétiquement Actif (PAR)
  • Densité photonique et spectre : pour un biotope représentant la pente récifale, depuis des fonds de 15 mètres à la crête récifale, pour une population de coraux mous (octocoralliaires) aux dur (SPS, LPS)
  • Eclairage temporaire excitant la fluorescence des coraux.
  • Lune : éclairage lunaire pour la tranquillité des poissons la nuit
  • UV : pour exciter des pigments particuliers
• Besoins de l’aquarium
  • Adapté aux dimensions : 180 x 90 x 65 cm (1000 litres).
  • Notamment sa hauteur 65 cm et 63 cm de profondeur d’eau.
• Besoins de l’aquariophile
  • Pratique :
    • Réglable en hauteur pour ajuster la hauteur de la source de lumière, introduire de gros volumes (PV, piège à poisson…).
    • N’encombrant pas les accès au quotidien (nettoyage, interventions).
    • N’éclairant pas en dehors de l’aquarium et les vitres le moins possible.
• Pilotable à distance (Smartphone).
• Réglage des lumières :
  • Ensemble de la rampe : la photopériode avec variation possible de l’éclairement au changement de journée.
  • Localement : orientation de la source de lumière, spectre et puissance lumineuse avec une marge supérieure de réglage pour tenir compte des inconnues.
• Sécurité électrique : éclairage si dysfonctionnement sur le réseau d’habitation.
• Esthétique : pas trop massive comparativement aux anciens HQI, dans l’esprit du meuble de l’aquarium, sans câble visible issu du plafond ou d’ailleurs.

2. Conception et choix techniques

2.1. Production de lumière

Les simulations de puissance, spectre lumineux et répartition ont été réalisées avec les géniaux modules de calcul d’éclairage Angles, Led wizard et Cree power RV Reef tool.

Répartition de l’éclairage

10 spots paraissent un compromis pour éclairer toute la surface (figure 1) à moindre coût et complexité, tout en conservant une lumière pas trop diffuse, de type rayons du soleil. Un éclairage par spot permet de proposer une lumière adaptée en puissance et spectre bleu/blanc sur sa zone éclairée. Les spots sont légèrement inclinés vers l’intérieur (figure 2) pour ne pas éclairer inutilement l’extérieur, ni les raidisseurs et peu les vitres.

Spectre lumineux

L’objectif de simuler une profondeur jusqu’à 15 mètres en mer correspond à une température de couleur réglable de 6500 à 20000K. La simulation oriente vers un mélange de LED blanc froid 6500K et bleu 450 nm. La profondeur moyenne 6 mètres correspond à une température de couleur 12000 K soit une proportion 60% de bleu et 40% de blanc comme le montre la figure 4. Ce spectre couvre l’étendue des longueurs d’ondes nécessaires à la photosynthèse (PAR) de 400 nm bleu à 700 nm rouge (figure 3), et à l’excitation des divers pigments notamment pour faire la ressortir la fluorescence. Le choix de conserver un spectre étendu et non pas spécifiquement très bleu est également motivé par le fait que des invertébrés, autres que les coraux photosynthétiques, ont peut-être des exigences différentes. J’ai tenté de simuler l’éclairement du soleil dans la profondeur souhaitée.

Quantité de lumière

Pour répondre à l’ensemble des coraux hébergés l’objectif de densité de Flux Photonique Photosynthétique (PPFD) est fixé à 100 µmol/s/m² dans les parties basses, à 500 µmol/s/m² à la surface. Compte tenu d’une marge de 20 % intégrant les incertitudes diverses, l’objectif est théoriquement atteint avec 10 spots de 60 W et donc une rampe de 600 W. Pour ce, les LED sont choisies pour fonctionner à une puissance électrique de 3 W comme on le verra.
Soyons clairs, le PPFD ne représente que la densité de photons et en rien l’énergie reçue par les organismes, laquelle dépend aussi de la longueur d’onde du photon considéré. Observons la figure 4. La surface cumulée des courbes 1 et 2 représente la couverture photonique du canal blanc. La surface 6, celle du canal bleu. Cette dernière est certes moins importante mais elle concerne les ondes bleues plus énergétiques. Il est fort probable que tout mesuré, la production d’énergie soit finalement très similaire entre le canal bleu à 100 % et le blanc à 100 %.

Choix des caractéristiques de la lumière

2.2. Composants de l’éclairage principal (spots)

Multiships

Cette puissance aurait pu être obtenue avec 200 LED unitaires avec le double de soudures et un enchevêtrement de fils. Ca tombe bien, le désir de réaliser des spots permet d’utiliser des assemblages de puces (chips) : les multichips. Pour un meilleur mixage des couleurs, chaque spot délivrera les couleurs blanche et bleue. Le multichip 60 W sera donc constitué de 2 lignes pilotées indépendamment l’une de l’autre, chacune de 10 LED de 3W. Soit une source de 30 W bleu et une autre de 30 W blanc. Le multichip est donc constitué de 20 puces LED réparties spécifiquement (figure 5). N’étant pas disponible sur le marché européen, notre ami Ali a bien voulu m’en réaliser sur mesure (figure 5). Ouf, je vois qu’à la rédaction de cet article le tarif a pris 30 % en 3 ans !
Les puces sont des Cree XPG3 6500K (blanc) et Cree XTE Royal blue 450nm (bleu). La tension mini. de déclenchement d’une puce est environ 3 volts. Ces références acceptent un courant de 1,5 ampère elles fournissent alors environ 4,7 watts. Mais je les utiliserai en deçà de leurs possibilités, soit avec un courant 1 A. Elles produiront alors chacune une puissance de 3 W, soit 60 Watt par spot. Le compte est bon.

Refroidissement

Un tel assemblage de 20 puces chauffe énormément, d’autant plus qu’elles sont rapprochées. La chaleur dégagée à leur base doit être évacuée rapidement au moyen d’un dissipateur. Le dimensionnement du dissipateur se calcule selon qu’il s’agit d’un modèle passif ou refroidi par un ventilateur (ventirad). N’ayant pas assez de recul sur les derniers modèles performants, passifs, à aiguilles, j’ai opté pour des Ventirad 80x68x40 (figure 7) adaptés à ces puissances. Le ventilateur assez bruyant a été remplacé par un modèle plus silencieux Arctic F8 PWM (figure 8) 12V, 0,3 Sone, 22,5 dB, 80 mm, 2000 t/mn, 47m3/h, environ 0,2 A. Et PWM, c’est à dire avec un fil supplémentaire pour les dimmer (varier la puissance) par microprocesseur.

Optique

Lors des premiers tests, les lentilles de 40 mm de piètre qualité s’avèrent générer des distorsions lumineuses. Je les ai remplacées par de plus grandes lentilles 67 mm 90°. L’angle de diffusion est un point important : trop petit il peut générer des points chauds et brûler les coraux. Trop grand on perd l’effet spot. 90° s’avère un minimum pour obtenir certaine diffusion. Les mesures au quantum-mètre on révélé un faisceau "spot" plus directif que souhaité. En effet, les mesures de la PPFD entre deux sources d’éclairage diminuent assez vite. Aujourd’hui je viserais probablement 120°.

Alimentation électrique

Par sécurité, les canaux (bleu et blancs) de l’éclairage sont répartis sur deux alimentations, elles même sur deux lignes indépendantes avec chacune un disjoncteur modulaire 10A dédié et des interrupteurs différentiels 30 mA. Le montant métallique est relié à la terre. La conception de la rampe interdit sa chute dans l’eau de l’aquarium.

La tension d’alimentation de chaque puce est cruciale. Elle doit être juste suffisante pour atteindre le seuil de déclenchement de la puce en dessous duquel elle ne s’allume pas, et ne pas trop s’en éloigner sous peine de destruction rapide. La marge est très faible, aussi il est d’usage de réguler le courant plutôt que la tension. On choisit donc des alimentations à courant constant.
Chaque alimentation sert 10 canaux, chacun sous 3 volts. C’est à dire 30 volts auxquels il faut ajouter 10 % pour compenser les pertes du circuit (longueur des câbles…), soit 33 volts. Chaque canal est constitué de 10 puces LED auxquelles il faut fournir 1 ampère, soit 10 ampères. Mon choix se porte sur deux alimentations 36V 10A 360W (figure 10) ventilées, à courant constant. Ces alimentations proposent une vis pour un léger réglage de la tension que l’on peut ajuster à 33 V en cours de fonctionnement. Plutôt que des modèles haut de gamme, je choisis des références asiatiques cinq fois moins chères, je peux ainsi acquérir un modèle supplémentaire pour réagir instantanément en cas de panne. Avec le recul ce choix s’avère satisfaisant. Le ventilateur de refroidissement de ce type d’alimentation est cependant bruyant, il convient de les déporter dans un local technique à un emplacement aéré. Simple prise de précaution, j’ai rajouté un ventilateur de PC 12 V sur programmateur pour mieux les aérer en période estivale.

L’alimentation délivre certes un courant constant de 10 A, mais il se répartit sur 10 lignes de 1 A. Pour les raisons ci-dessus le courant de 1 A doit lui aussi être régulé. Pour ce, on utilise un driver 1000 mA. Comme il me permettra de piloter la puissance des spots et qu’il sera soudé sur une carte, je choisis le modèle driver Meanwell LDD 1000H (figure 11) dimmable en PWM par µprocesseur avec cosses soudable.

Choix des composants.

2.3. Lignes lune et UV

Deux lignes supplémentaires sont dédiées aux UV et à l’éclairage lunaire. Les LED UV 420 nm 3W et les LED bleues 450 nm (figure 12) sont toutes deux pilotées en puissance sur sortie PWM de l’Arduino. Elles sont basées sur le même principe de calcul, avec des alimentations édaptées. Les choix et le câblage sont détaillés dans le schéma électrique (figure 22).

3. Réalisation de la rampe

3.1. Support de rampe

Le support est réalisé en tubes carrés soudés en deux parties. La partie supérieure en tube 30 mm soutient la galerie. La partie inférieure consiste en 2 tubes de 40 mm, fixés par des pattes soudées, sur les pieds du meuble, dans lesquels coulissent les montants verticaux de la partie supérieure. Des goupilles insérées dans les perçages des montants, tous les 5  cm, déterminent la hauteur de la galerie. Le support est percé de deux lumières d’entrée et de sortie des câbles électriques circulant dans les tubes. Le métal est protégé par deux couches de peinture antirouille.

Eléments du support de rampe

3.2. Galerie d’éclairage

Il s’agit d’un coffre, ouvert en partie haute pour une meilleure aération, fixé sur le cadre horizontal métallique. Ses dimensions sont inférieures de 10 cm à celles de l’aquarium pour un accès plus facile au quotidien. La partie inférieure en contreplaque 8 mm est percée de 10 trous destinés au passage des spots.

3.3. Spots

Les multiships sont appliqués sur les dissipateurs avec un intercalaire de pâte thermique, conductrice. Par sécurité, j’ai préféré les visser plutôt qu’un collage moins fiable dans la durée. Les spots sont constitués de carters imprimés en 3D, légèrement inclinés de 17° vers l’intérieur du volume d’eau, dans lequel viennent se positionner les ensembles ventirads et optiques

Eléments du support de rampe

4. Automatisation de l’éclairage

4.1. Composants

L’automatisation s’appuie essentiellement sur des modules électroniques et une application pour l’interface opérateur/rampe :

• Carte µprocesseur : Arduino Mega 2560 pour ses nombreuses entrées et sorties et les diverses fonctions de pilotage, communication, gestion du temps…
• Module Wifi ESP-01 : pour les communications Wifi entre la rampe et un Smartphone
• Module horloge DS3232RTC : de mémorisation du temps.
• Thermocouple K : dans l’impossibilité de mesurer une température représentative au plus proche du multiships, le module thermocouple K a été remplacé par une gestion en fonction de la puissance lumineuse.
• App. Virtuino 6 : une application pour Android et IOS permettant la création d’écrans, l’interface de communication opérateur/rampe, et les protocoles de communication avec le processeur.

4.2. Programme et paramétrages

La programmation du microprocesseur Arduino utilise le langage Arduino basé sur C++. L’ensemble des programmes est disponible dans le dossier AquaEclairage.zip. Le code permet d’adapter de nombreuses variables personnelles dont l’adresse et le mot de passe box Wifi.

Le programme permet les fonctions suivantes :

• Photopériode : paramétrage de 4 temps déterminant deux variations de puissance (augmentation et baisse de lumière) et deux plateaux (maxi et mini). Les variations sont possibles lors d’un changement de journée.
• Puissance (0-100%) et spectre (bleu-blanc) des spots : réglage de la puissance sur chaque canal (bleu/blanc), par paire de spot (5 paires de gauche à droite de la rampe).
• Refroidissement : paramétrage de l’éclairage mini déterminant la mise en route des ventilateurs et maxi pour la marche forcée.
• Modes : arrêt, manuel, pour des besoins spécifiques (observer, photographier), réglages (paramètres) et automatique (programme).
• Modes de communication : deux écrans via l’app. Virtuino 6. Un écran de paramétrage permet la programmation et les modes de mise à jour du programme (reset ou usine). Un écran de visualisation affiche les paramètres sélectionnés et la situation de certaines fonctions.
• Sauvegardes des paramètres actuels. Réinitialisation des paramètres opérateur (reset) ou par défaut (usine).
• Mise à l’heure : par connexion quotidienne avec un serveur de temps.
• Décalage fuseau horaire et heure d’été. : calculés selon la date et l’heure actuelle.
• Relance automatique après rupture du courant, avec les paramètres sauvegardés.

Ecrans de communication

5. Câblage électrique

5.1. Schéma de câblage

Le schéma suivant détaille les connexions des alimentations électriques et des modules électroniques.

5.2. Réalisation du câblage

Le câblage est un moment important. Il s’agit de produire une rampe qui fonctionne sans problème dans la durée. Il y a cent manières de réaliser un câblage, chacun choisit ses modes de connexions (vis, sertissage, soudure…) selon qu’il veut pouvoir démonter rapidement ou pas. Le bricoleur sait l’importance de réaliser de bonnes soudures. Une mauvaise soudure juste collée peut représenter des heures de recherche de panne quelques mois plus tard. Le fer à souder doit être adapté à la taille des éléments à souder (fil, composants…). Le stylo décapant facilite grandement le flux et l’adhérence. Tester chaque soudure mécaniquement et électriquement. Les composants en courant continu imposent des raccordements directionnels entrée + / sortie -. C’est bien entendu le cas des leds.

Assemblage de la galerie

6. Utilisation

Apparence, réglages, manipulations… correspondent à mes attentes. Les optiques s’essuient facilement, deux à trois fois par an. En 3 ans de fonctionnement j’ai dû déplorer une panne d’alimentation vite remplacée, et un faux contact : une soudure imparfaite qui me conduit à donner le conseil de toujours tester les soudures, électriquement et mécaniquement. Mon seul regret serait de ne pas avoir envisagé plus la solution de dissipateurs passifs. Certes, la vitesse des ventilateurs s’ajuste selon la puissance d’éclairage et ils sont souvent inaudibles, mais au plus fort de l’éclairement j’ai du mal à les oublier dans le calme de la maison.

Le principe de réglage indépendant des spots permet d’ajuster la puissance selon les zones et les coraux. J’avais prévu 20 % de marge. Les relevés au quantum mètre m’ont conduit à abaisser les puissances à 80 % du maxi. Le logiciel de simulation s’avère donc un excellent outil. de conception.

Indépendamment d’un budget plus réduit (le coût de cet éclairage 600 W est 600 € plus 150 € pour la potence), un système DIY est plus facile à dépanner. Si besoin, il permet d’ajouter ou de faire évoluer les sources de lumière. Certes, cela nécessite un investissement en temps et l’acquisition de connaissances qui font défaut. Bricoler s’avère toutefois un bon moyen d’étendre ses compétences.

Cette réalisation inspirera-t-elle peut-être un bricoleur ? Bon courage pour votre réalisation.

Images liées:

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1. Modèle de base du bricolage

J’ai utilisé un modèle chinois de bon rapport qualité prix, extra large, de surface 12 x 6,5 cm, prévu pour des épaisseurs de verre jusqu’à 15 mm, à une douzaine d’euros (il y a quelques années). Il présente de bonnes caractéristiques de flottabilité et d’aimantation pour mon vitrage en 12 mm.

Le modèle utilisé n’est plus disponible depuis, probablement remplacé par le modèle ci-contre. Le principe du bricolage reste d’actualité.

Cependant le porte lame du modèle utilisé s’est avéré peu rigide les lames inox proposées très déformables et leur inclinaison pas satisfaisante. La qualité du nettoyage n’était pas parfaite. De plus, il n’était pas proposé de lames de rechange. D’où l’idée de réaliser un porte-lame adaptable sur ce modèle et acceptant des lames standard rigides trapézoïdales du commerce de bricolage.

2. Conception du porte lame

Je me suis inspiré de la forme des grattoirs à main utilisés en bricolage, si efficaces. Les contraintes liées à une impression 3D n’ont pas rendu les choix faciles. Quelques prototypes ont dû décider du matériau, des jeux, des inclinaisons, des lumières, du mode de clipsage, de sa résistance…

3. Réalisation

3.1. Impression 3D

La pièce est positionnée pour réunir de bonnes conditions d’ébavurage : face de la lame horizontale (schéma ci-contre).

Réglages : matériau PETG, qualité 0,3 mm, avec support,

Pour les amateurs, ci joints les fichiers d’impression dans le Dossier zip de fichiers 3D STL et 3mf. Le fichier 3mf contient les réglages utilisés.

3.2. Résultat

Le résultat après post traitement (ébavurage des supports et bavures) est assez brut, mais la pièce est opérationnelle.

4. Utilisation

La lame se fixe facilement et reste bloquée en place. Elle se retire également aisément.

Un jeu permet son auto-alignement et son application totalement contre la vitre. Le nettoyage des algues et corallines se réalise en un seul passage. Le grattoir ne bloque pas de grains de sable à son contact. Bien qu’acérée, la lame ne présente pas de risque pour le joint.

Ces lames en acier trempé rouillent après quelques jours, même après rinçage. Elles doivent être remplacées après quelques utilisations.

Mission accomplie !

Dernier point, ne pas hésiter à ranger le grattoir, si moche quand il est laissé dans le bac.

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1. Les rayons ultraviolets (UV)

Les avantages du traitement par rayonnement UV sont connus. Pour mémoire, le soleil émet 5 % de son rayonnement sous forme d’ondes UV (les ultraviolets) plus courtes que la lumière violette du spectre visible. Les rayons UV de 390 à 100 nm, se déclinent en UV-A (400-315 nm), UV-B (315-280 nm) et UV-C (280-100 nm). La couche d’ozone laisse passer essentiellement des UV-A et une petite proportion d’UV-B. S’ils sont nécessaires en petite quantité pour l’homme, ils sont dommageables en exposition prolongée, et l’humain doit s’en protéger avec des lunettes, des crèmes protectrices… Plus la longueur d’onde du rayonnement UV est courte, plus elle a d’énergie, et plus elle est dangereuse pour les organismes, c’est dire que les UV-C sont très dangereux. Leur usage impose de s’en préserver par tout moyen.

2. Résistance des microorganismes marins

Les UV-C agissent sur les acides nucléiques (ADN/ARN) de la plupart des cellules (bactéries, virus, protozoaires…). Ils endommagent le matériel génétique des microorganismes les empêchant de se reproduire et/ou d’assurer une partie de leur fonction métabolique. On parle d’inactivation du microorganisme. L’UV-C détruit les microorganismes avec un pic d’efficacité vers 257 nm, longueur d’onde des lampes destinées à la stérilisation.

Bien que naturellement non exposés aux UV-C et donc sans défense naturelle, les microorganismes marins résistent plus ou moins selon leurs mécanismes de réparation de l’ADN, de la production de pigments protecteurs, de leurs structures protectrices et de leur production d’antioxydants.

Les virus, les bactéries pathogènes communes et certains champignons sont plus vulnérables. Les microorganismes tels que les dinoflagellés, ostracode, nématodes ont une résistance à peine meilleure. Les mécanismes de protection (exosquelettes, pigments protecteurs) et de réparation de la méiofaune benthique (amphipodes, copépodes…), bien que plus performants, n’assurent apparemment pas une résistance suffisante pour les protéger complètement contre une exposition à peine plus intense.

2.1. Dose d’inactivation

Les dinoflagellés peuvent éprouver des difficultés à se reproduire lorsqu’ils sont exposés à une dose de rayons UV suffisamment élevée pour causer des dommages et inhiber la reproduction, mais pas au point de provoquer leur mort immédiate. Cette dose non létale est dite d’inactivation. Cela peut se manifester par une réduction du taux de division cellulaire, des anomalies dans le processus de mitose, ou des mutations qui inhibent leur capacité à produire des descendants viables.

L’effet exact dépend de plusieurs facteurs, tels que l’espèce du dinoflagellé, la durée d’exposition, l’intensité des UV, et la capacité des cellules à à réparer les dommages causés par les UV-C. Cependant ce dosage peut ne pas être totalement efficace pour plusieurs raisons :

• Effet limité : L’irradiation UV à une dose non létale peut inhiber la reproduction de certains dinoflagellés, mais elle ne les tue pas directement. Cela signifie que les dinoflagellés irradiés peuvent survivre et, dans certains cas, récupérer avec le temps, ce qui limiterait l’efficacité de la méthode pour réduire leur population de manière significative.
• Réparation de l’ADN : Certaines espèces de dinoflagellés ont des mécanismes de réparation de l’ADN assez robustes, ce qui pourrait leur permettre de se remettre des dommages causés par l’exposition aux UV et de recommencer à se reproduire.
• Hétérogénéité de l’exposition : Il est difficile de garantir que tous les dinoflagellés reçoivent une dose uniforme de rayons UV. Certains peuvent être exposés à des doses insuffisantes pour affecter leur reproduction, tandis que d’autres peuvent être surexposés, ce qui complique la gestion de leur population.

Je n’ai pas trouvé d’étude spécifique sur la dose d’inactivation des dinoflagellés. Elle pourrait être de l’odre de 10 J/m² maximum.

Dose létale

La quantité d’énergie UV-C nécessaire pour tuer, dépend du type de microorganisme. Il existe peu de données exploitables en aquariophilie marine. On pourra retenir les approximations les doses suivantes :

• Champignons, bactéries : 10 à 200 J/m². La règlementation française impose 205 J/m² pour la potabilisation de l’eau.
• Virus : environ 50  J/m².
• Protozoaires : 50 à 200 J/m².
• Vers parasites, nématodes : 200 à 1000 J/m²
• Algues vertes, brunes : de 50 à 3000 J/m²

2.3.Effets secondaires

L’exposition aux UV pourrait affecter d’autres organismes présents dans l’environnement, en perturbant les écosystèmes aquatiques et en causant des dommages à des espèces non ciblées, y compris des micro-organismes bénéfiques.

L’usage montre que ces effets sont tolérables. Selon la méthode décrite, le déséquilibre bactérien n’affecte pas la dénitrification ni la résistance des coraux. La microfaune et méiofaune ne semble pas atteinte au point d’affecter son impact sur le fonctionnement de l’aquarium.

3. Objectifs et principes du "balai UV"

L’objectif initial est de traiter sous rayonnement UV-C, les dinoflagellés qui se regroupent au fond de l’aquarium, notamment sur le sable, au plus fort de l’éclairement dans la journée, tels que les genres Amphidinium, Prorocentrum et en partie Ostreopsis.

Le principe, initialement proposé et commenté par Moe Kayed dans le groupe Facebook Mack’s reef…Dinoflagellates support group! est d’exposer les organismes benthique à une lampe UV-C que l’on balaye sur le fond de l’aquarium, par étapes durant lesquelles on l’immobilise quelques secondes, et de répéter ce scénario sur toute la surface et plusieurs jours.

L’irradiation UV-C n’atteint pas les organismes enfouis. Ainsi, ce traitement n’assure pas d’éradiquer définitivement les cellules, mais s’il les réduit progressivement, ce n’est pas négligeable. Il a l’avantage de ne pas introduire de produits chimiques parfois contestables. Son usage superficiel et local ne devrait pas non-plus déstabiliser notablement la méiofaune benthique. La faune bactérienne non atteinte occupera vite de nouveau le terrain perdu.

4. Offre commerciale et DIY

Cet type d’équipement est proposé aux US par la société  3DReefing. Celle-ci peut maintenant livrer en Europe, pour un tarif très modique, en commandant sur sa page de commandes destinées à l’international, les accessoires : le boitier et l’extension. Pour obtenir le balai complet, il suffit de commander en VPC, pour une quinzaine d’euros, une lampe UV-C 11 ou 13 W, longueur 23 cm avec prise EU 230V (ci-contre) adaptable au boitier.

Le concepteur Moe Kayed propose une video du mode d’emploi ainsi que les fichiers pour impression 3D Sand Bed UV Sweeper by 3DReefing sous licence Creative Commons (non commerciale).

5. Réalisation DIY

Aucun équipement n’étant disponible au moment de mes tests sur le marché européen, j’ai bricolé le mien.

5.1. Choix de réalisation

Pour un volume de 1000 litres j’ai souhaité traiter la plus grande surface possible. L’encombrement doit cependant permettre d’accéder entre les éléments du décor. L’appareil doit être maniable, léger et permettre de s’approcher au plus près du décor, voire sous les roches.

Je soumets ici une version de mon prototype réalisé en partie avec de la tuyauterie PVC et quelques pièces en impression 3D. Le balai UV-C est constitué d’un carter d’encombrement de longueur 247  mm, largeur 70 mm et 37 mm de hauteur, et d’un manche, en deux parties emboitées de 400 mm, pouvant s’orienter selon le besoin.

5.2. Composants

Reconnaissant envers Moe Kayed, concepteur du système, pour sa communication, et respectueux de ses efforts de développement et de commercialisation, je me limiterai ici à la description de ma réalisation, sans fichier d’impression 3D.

Le PETG est préférable pour sa meilleure tenue aux UV (carter, embouts) et indispensable pour les éléments mécaniques sollicités (vis, écrou, serre-câble).

Composants du Balai UV

Composant	Couleur
Lampe UV-C :   pour traiter l’aquarium de 1000 litres, j’ai opté pour un modèle 13 W, 230 V, longueur 240 mm, étanche IP68. C’est un compromis entre surface traitée et encombrement pour passer entre le décor. Une lampe de 11, 9 ou 7 W pourra convenir pour un aquarium plus petit. L’efficacité sera la même, la surface traitée à chaque application seulement plus restreinte. Le câble 1,80 m, un peu court pour 63 cm de hauteur d’eau, avec prise EU est doté d’un interrupteur marche / arrêt. La durée de vie d’une lampe, de 3500 à 10000 heures n’est évidemment pas un point critique.
Carter : réalisé à partir d’un tube évacuation PVC 40 mm ép. 2 mm. Il est scié sur la longueur, ramolli au pistolet à air chaud, puis conformé en V pour s’insérer dans les deux flasques latéraux ci-dessous. J’ai préféré utiliser un tube PVC, facilement disponible et économique plutôt qu’une longue impression 3D.
Deux embouts : un (fichier Embout.STL) pour fermer un bout du carter. un fichier Embout-fil.STL avec une bride percée pour fixer la canne de maintien. Le carter est pincé et collé à la colle cyanoacrylate dans les rainures. Ils assurent le maintien de la lampe UV en position. Impression 3D : PETG, qualité 0,3 mm ; face pleine sur plateau ; sans support.
Carter alternatif : option remplaçant le carter et les embouts ci-dessus. Impression 3D : PETG, qualité 0,3 mm ; ouverture sur plateau ; sans support ; 9 h à 80 mm/s
Manchon : pour insérer le manche de maintien. Impression 3D : PETG ; qualité 0,3 mm ; ouverture sur plateau ; sans support.
Vis M8 de serrage : maintien le manche en position inclinée. Impression 3D : PETG ; qualité 0,3 mm ; tête de vis sur plateau ; sans support.
Ecrou M8 moleté. Impression 3D : PETG ; qualité 0,3 mm ; molette sur plateau ; sans support.
2 Manches de maintien un premier tube PVC électricité IRL diamètre 16×14 mm longueur 350 mm est emmanché et coulisse dans le second tube. un second tube PVC rond diamètre 18 x 16 mm longueur 400 mm (magasin de bricolage) lui-même bloqué (collé) dans le manchon.
3 fixe-câbles : pour le maintien du câble électrique Impression 3D : PETG ; qualité 0,3 mm ; sans support.
Joint plat élastomère : diamètre 24 x 8 mm ép. 1 mm. Placé entre la bride et le manchon il améliore le coefficient de frottement et maintien plus facilement le manche en position inclinée par un serrage modéré des vis et écrou en plastique. Un élastomère SBR ou mieux EPDM convient au contact d’eau de mer. On pourra également découper le joint dans une chambre à air en élastomère butyl qui convient tout autant.
Connecteur étanche IP68 : Afin d’augmenter la longueur du fil en amont de l’interrupteur en présence d’aquariums de grande hauteur. La référence LD12 ci-contre, pour câble électrique diamètre 3 à 6,5 mm, s’avère étanche à l’usage.

6. Mode d’emploi

6.1. Sécurité

Les UV-C présentent des risques particulièrement importants pour tout individu du monde vivant : humains, animaux et algues, même en utilisation occasionnelle. Il convient de respecter impérativement quelques règles.

• Ne jamais exposer les yeux. Ils sont particulièrement sensibles aux rayons UV. Une exposition de quelques secondes peut provoquer des affections temporaires : conjonctivite et photokératite douloureuse  Pour ce, utiliser, non pas des lunettes de soleil, même classe 4 ni UV400 qui ne filtrent pas suffisamment, mais des lunettes spécifiquement prévues contre les UV-C.
• Opérer en l’absence de toute autre personne ou animal de compagnie.
• Eviter les expositions à la lumière directe voire celle réfléchie. La peau est sensible une exposition légère peut provoquer un érythème, des rougeurs de type coup de soleil, et affecter le système immunitaire après des expositions répétées. Utiliser des vêtements couvrants (manches…).
• Eteindre la lampe avant déplacement.
• Appliquer la lampe totalement sur le fond avant son allumage.
• Ménager les poissons ainsi que toute la faune et la végétation non concernées par le traitement.

6.2. Durée d’exposition du balai sur chaque surface à traiter

Le mode de traitement UV-C peut prendre deux options :

• Désactiver la reproduction des dinoflagellés : la durée d’exposition est courte, la durée du traitement plus longue, présente un moindre risque de tuer la méiofaune.
• Tuer les dinoflagellés : la durée d’exposition plus longue dans un traitement plus court permet d’assurer plus rapidement une forte mortalité au risque de tuer une partie de la méiofaune.

6.2.1 Durée de désactivation des dinoflagellés

Selon les retours d’aquariophiles, une exposition de l’ordre de 10 à 20 secondes avec des lampes bon marché, permettrait d’atteindre l’objectif de désactivation/stérilisation des cellules. Les dinofflagellés atteints n’étant pas en mesure de se reproduire dans les jours qui suivent, leur poulation diminue au fil du temps. Un balayage régulier, très lent de la lampe au dessus du sable semble suffire pour éradiquer l’invasion en moins d’un mois.

6.2.2 Durée d’exposition létale

6.2.2.1. Durée létale théorique

Les microorganismes marins ne peuvent mourir qu’après une exposition à une dose létale d’irradiation UV-C. Cette dernière dépend de la radiation inhérente au matériel et de la durée que l’on doit adapter en conséquence. Passons en revue les divers paramètres en jeu avec la lampe UV 13 W décrite ci-dessus comme exemple.

• Puissance lumineuse (W) émise par la lampe. Elle dépend de deux facteurs :
  • Rendement lumineux de la lampe. Environ 30 % de la puissance électrique est transformée en lumière. Ainsi une lampe de 13 W électrique délivre 13 x 0,30 = 3,9 W de lumière.
  • Proportion de lumière utilisée : le tube illumine sur 360° mais n’éclaire directement que suivant un angle de 110° permis par le carter, soit 30 % de l’éclairement total.

  Ainsi, du tube UV-C de 13 W nous exploitons une puissance lumineuse de 13 W x 0,30 x 0.30 = 3,9 x 0,30 = 1,17 W.

• Irradiation atténuée (I) : elle dépend de la puissance lumineuse répartie sur la surface éclairée, atténuée par la transparence de l’eau.
  • Surface éclairée :
    La lumière directe issue du tube UV-C, sur une longueur de 15 cm, couvre une largeur de 5 cm soit une surface de 15 x 5 cm soit 0,0075 m² .
  • Irradiation initiale : (I₀) est 1,17 W / 0,0075 m² = 156 W/m².
  • Atténuation
    L’irradiation (I_x) atténuée du faisceau initial (I₀) à la distance (x) peut s’évaluer par la loi de Beer-Lambert (I_x)  = I₀.e^-kx .
    Le coefficient d’atténuation (k) pour une eau relativement cristalline est de l’ordre de 0,2 cm⁻¹ (20 m⁻¹).
    La distance (x) de la source de lumière à l’organisme avec cet équipement est en moyenne 1,7 cm (0,017 m).

  Dans notre cas, l’irradiation atténuée est donc (I_1,7 cm) = 156 x e^-0.2×1,7 = 156 x 0,71 = 111 W/m².

• Dose létale (D) : Elle est le produit de l’irradiation par la durée d’exposition. L’effet létal peut donc être obtenu par une irradiation faible et longue ou plus forte et courte. Concernant les dinoflagellés dont la biomasse est nettement supérieure à une bactérie, la liste citée auparavant permet de viser une dose létale cible 1000 J/m^2.
• Temps d’exposition létal (t) : la durée d’exposition minimale pour atteindre la dose d’irradiation létale dépend de la dose létale divisée par l’irradiation. Le temps d’exposition en secondes est t (s) = D​ (J/m²) / I(x) W/m².
  Soit dans notre cas pour des dinoflagellés t = 1000 J/m² / 111 W/m² = 9 s.
  Des temporisations de dix secondes devraient théoriquement suffire. Il s’agit là d’une approximation.

6.2.2.2. Vérification pratique de la durée d’exposition létale

Les premières observations au microscope ont déterminé qu’une exposition de 10 à 20 secondes n’affecte en rien les dinoflagellés à court terme. Les caractéristiques de la lampe seraient-elles erronées, ou bien les dinoflagellés plus résistants ?

La durée létale a donc été déterminée expérimentalement au microscope après plusieurs durées d’exposition. Le prélèvement liquide déposé sur la lamelle du microscope a été irradié hors eau, en trois endroits du tube : au milieu (A), en position intermédaire (B) et en bordure du tube UV-C (C). Le taux de mortalité a été évalué approximativement sur plusieurs tests reproduits.

La figure montre qu’une durée d’exposition de 2 minutes est finalement nécessaire pour garantir un taux de mortalité de 90 % mini en tous points du tube. J’ai pu noter qu’à cette exposition, des organismes plus gros tels que des nématodes et ostracodes sont restés en vie.

Après exposition de 2 minutes au point B, l’observation au microscope dévoile que les cellules sont devenues inertes à plus de 95%.

6.3. Fréquence du traitement

Contrairement à un traitement biocide tel que le chlore, l’UV n’a pas d’effet de rémanence. C’est à dire que si le matériel génétique du microorganisme est peu endommagé, il aura la capacité de le réparer et alors se multiplier à nouveau. D’où l’intérêt de respecter une durée d’exposition suffisante (selon le choix de désactiver ou de tuer les dinoflagellés) plutôt que plusieurs trop courtes qui resteront sans effet.
Par ailleurs les microorganismes non directement éclairés, protégés par des grains de sable, ne sont pas exterminés. Tous les organismes visés ne seront donc pas atteints. Il faut renouveler le traitement plusieurs fois selon le niveau d’infestation.

7. Test sur les dinoflagellés

Le dinoflagellé du genre Prorocentrum a la particularité de se regrouper sur le fond du bac (sur le sable, mais pas dans le sable). Les regroupements forment alors des taches sombres très visibles. Prorocentrum sp. est un bon candidat pour ce type de traitement. Les observations au microscope dévoilent également sur le sol une forte quantité de cellules d’Ostréopsis sp.

7.1. Le matériel

Le modèle 13 W s’avère nécessaire pour traiter la surface d’une cuve de 1000 litres. Une lampe à deux tubes pourrait être envisagée. Les manœuvres autour du décor aéré ne sont pas toujours faciles, mais possibles. La forme du carter en V permet de bien s’en approcher. La longueur du fil est un peu courte pour un aquarium de 63 cm de hauteur d’eau. J’ai ajouté une rallonge avec connexion IP68. La canne de maintien emmanchée et l’articulation s’avèrent pratique. Le carter couvre bien le sol sableux de telle sorte qu’il n’en sort aucun rayon. Associé à l’interrupteur, le risque d’exposition aux radiations UV-C s’avère finalement très faible. Cela ne doit pas altérer notre vigilance.

7.2. Utilisation

S’assurer que l’installation électrique est aux normes et dispose notamment de sécurité indispensable pour protéger l’humain (interrupteur différentiel).

1. Opérer au plus fort du développement des dinoflagellés, c’est à dire en milieu d’aprés midi, avant que la lumière décline.
2. Avant de procéder à la désinfection du sol, évacuer les dinoflagellés des supports, avec une pompe. Procéder de manière inverse contribuerait à recoloniser le sol trop rapidement.
3. Appliquer la lampe sur les taches et l’allumer :
   • durant 20 secondes pour les désactiver (non testé)
   • durant 2 minutes minimum pour tuer un maximum de dinoflagellés

   puis l’éteindre. Dans la pratique, j’ai fréquemment réglé le minuteur à 5 minutes. Les taches de dinoflagellés ternissent après traitement. Dans mon cas la couleur vire de marron rougeâtre à brun mat.

4. Progresser ainsi :
• balayer lentement pour désactiver les dinoflagellés.
• par étapes pour les tuer.
5. Renouveler le traitement plusieurs jours et dès l’apparition d’ilots. Les dinoflagellés reviennent mais beaucoup plus lentement et bien moins nombreux.
6. Verifier l’éfficacité du traitement au microscope. Il faut compter environ 1 mois pour une quasi éradication d’un aquarium bien envahi.

7.3. Efficacité

• Un traitement journalier durant une semaine a permis de réduire très notablement les tâches de dinoflagellés. Les jours qui suivent révèlent quelques réaparitions vite maitrisées. Les traitements deviennent plus brefs et bien moins fréquents.
• Contre toute attente, après 10 jours je constate également une nette régression des Ostreopsis sur les roches. Les filaments longs et bulleux ont quasi disparu. Les séances de tempête avec la pompe sur le décor soulèvent bien moins de résidus. Le décor devient plus clair ou recouvert par des algues vertes enfin visibles. Ce phénomène a également été relaté par des utilisateurs aux US.
• Je n’ai pas constaté d’évolution des NO3 et PO4. L’activité bactérienne n’a pas dû évoluer notablement.
• Le redox a augmenté progressivement depuis le début du traitement passant en 10 jours de 250 mV à 380 mV. Signe d’une réduction des déchets, semble-t-il en liaison avec la réduction des cellules en décomposition de dinoflagellés.
• Après 10 jours, je constate une nette reprise des coraux en meilleure santé : les LPS se gonflent mieux, les tissus de ceux maltraités lors des traitements antérieurs se reconstruisent, ils retrouvent leurs couleurs. Les polypes des SPS s’ouvrent plus facilement, je constate un front de croissance et des polypes terminaux naissants.
• De même que les chirurgiens Acanthurus leucosternon, Zebrazoma desjardini et Z. scopas se remettent à brouter les algues du décor.
• …
• Après une absence de 10 jours, j’ai pu constater à mon retour une forte recrudescence des dinoflageléls sur le sable et le décor. Ce, malgré l’ajout régulier de bactéries.
• La reprise du traitement UV-C a vite permis de retrouver une situation gérable. En complément, la culture de bactéries selon l’article Cultiver des bactéries pour aquarium récifal, introduites massivement s’est soldée par la quasi éradication des dinoflagellés sur le sable et les décors, comme jamais depuis 1 an.

D’après mes lectures, les retours d’utilisateurs du balai UV aux US, dans des conditions similaires, semblent plus optimistes, avec une éradication en seulement 3 semaines. Je ne sais quoi en penser. Même si la bataille n’est jamais acquise, le seul fait de passer régulièrement le balai UV, associé aux bactéries, a redonné à mon aquarium un aspect que je n’avais pas connu depuis logntemps et l’espoir de pouvoir enfin revivre les plaisirs de l’aquariophilie récifale.

En savoir plus

• Résistance de différents micro-organismes aux UV-C (254 NM)

Images liées:

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2. Prises commandées du commerce

Il existe de nombreuses prises commandées par exemple par une horloge : les programmateurs, ou par un contacteur à distance : les prises connectées WiFi. Mais il ne s’agit pas de cela, nous souhaitons juste piloter par un capteur. Avant de se lancer dans un bricolage, voyons ce que propose le commerce aquariophile. Comme on peut le constater il n’y a pas grand choix.

Prises commandées du commerce aquariophile

3. Réalisation de la prise commandée DIY

3.1. Schéma des connexions

3.1.2. Liste des composants

Il nous faut :

• 1 boitier pour accueillir les composants, de préférence étanche aux projections d’eau. IP 54 à IP 65.
• 1 relais 12 VCC – 230 VAC
• 1 convertisseur 230 VAC – 12 VCC 300 mA (fig.1) pour alimenter la bobine du relais.
• 1 prise 230 V pour connexion de l’équipement.
• 1 diode de roue libre 1N4148 pour protéger la bobine du relais des surtensions. Attention au sens de branchement, bande argentée au positif.
• 1 plaque prototype double face 7 x 5 cm fig.1 , pour mieux maintenir les composants et soudures.
• 2 connecteurs mâle DC 5.5 x 2,1 mm pour panneau fig. 1 (branchement de capteurs).
• 2 connecteurs femelle DC 5.5 x 2.1 mm fig. 1 (câble des capteurs).
• 2 x 50 cm fils multibrins 2,5 mm² (pour 230 VAC)
• 2 x 50 cm fils souples multibrins 22 AWG 0,3  mm² (pour 12 VCC)

Pour plus de compacité, il m’arrive de remplacer le boitier et la prise par un programmateur hors service. Comme on le voit, il s’agit d’extraire la partie programmateur pour ne conserver que le boitier et la prise.

3.1.3. Assemblage des composants

Prenons l’exemple d’une prise commandée pour un écumeur avec 2 détections des niveaux bas et haut (fig. 5).

• La pompe fonctionne normalement quand aucun capteur ne déclenche. Le 230 V se connecte du côté normalement fermé (NF) du relais.
• Le capteur niveau bas, immergé flotte, il est en position haute normalement fermé.
• Le capteur niveau haut, émergé est en position basse normalement fermé. Donc l’inverse.

Pour inverser le mode d’un capteur flotteur de "normalement ouvert" (NO) à "normalement fermé (NF).

• Capteur battant (fig. 1) : retourner le capteur.
• Capteur à flotteur vertical (fig. 5) :
  • soit inverser le sens de la fixation du capteur,
  • soit inverser le sens du flotteur après avoir ôté la petite rondelle de retenue.

Phases de réalisation.

4. Réalisation DIY sur le net

• Réalisation d’une prise commandée par détection de niveau Cap récifal

Images liées:

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1. Distributeurs testés

Le commerce propose de nombreux distributeurs automatiques aux concepts variés notamment le carrousel à godets et le barillet tournant. Ni l’un, ni l’autre ne répondent à mes besoins. Le premier par son encombrement et la limitation du nombre de distributions, le second par son exceptionnelle irrégularité entre le début et la fin de la réserve. J’ai pu mesurer des écarts jusqu’à 30 %. C’est bien évidemment inacceptable sur une période au-delà d’une semaine. D’où le besoin de réaliser un appareil plus fiable. Voici quelques distributeurs que j’ai pu utiliser et qui ne m’ont pas donné satisfaction. Les marques citées proposent des modèles similaires, probablement plus élaborés que je ne peux commenter, ne les ayant pas testés.   

Parmi les distributeurs de nourriture testés

2. Besoins pour le fonctionnement

Les exigences ne sont pas nombreuses :

• Régularité des distributions : les dérives des doses doivent rester dans marge approximative de plus ou moins 5%
• Paramétrer facilement  : quantité, nombre, voire période des distributions.
• Polyvalent : en mesure d’accepter des nourritures sèches en granulés de différentes tailles, des plus gros pour poissons d’aquarium de particulier, jusqu’aux microgranulés pour suspensivores microphages, et également en flocons.
• Quantité distribuée  : chiffrer les doses, quel que soit le type de nourriture choisi.
• Période variable : les distribution peuvent durer de quelque jours à plus d’un mois.
• Nettoyage facile : démontable aisément pour un rinçage sous l’eau.
• Alimentation électrique sûre : ne pas dépendre d’une fin de batterie et pouvoir repartir en cas d’arrêt de courant.

3. Choix de réalisation

Fort d’une première expérience avec la réalisation d’un réacteur à nauplies d’artémia DIY, qui délivrait de manière très satisfaisante des cystes déshydratés, j’ai opté pour une réalisation similaire de plus grande taille basée sur une vis sans fin pilotée par un moteur pas à pas.

La réflexion a duré quelques mois  durant lesquels j’ai pu découvrir l’existence du  modèle JBL Pronovo AutoFood présentant des options innovantes et intéressantes, notamment une alimentation par double vis sans fin, acceptant granulés et paillettes. A l’analyse des caractéristiques, je n’ai pas eu la garantie de pouvoir délivrer des petites quantités, très régulières, de granulés moyens.

Au moment où j’écris ces lignes, bien après ma réalisation, d’autres modèles commerciaux sont proposés présentant des options qui m’auraient séduit, avec pour certains un bon rapport qualité/possibilités/prix.  

Distributeurs récents avec vis sans fin

Dois-je regretter mon investissement au vu de leurs performances ? Non, bien entendu, le bricoleur s’enrichit toujours de ses réalisations et, à tout comparer, si  ces équipements sont séduisants à plus d’un titre, aucun ne répond mieux à mon besoin. On peut notamment regretter à ce jour, l’impossibilité de distribuer de très petites quantités de nourriture. 

Après plusieurs prototypes, voici le cheminement de cette réalisation avec, pour commencer les différents choix :

• Régularité des distributions : une vis d’Archimède entrainée par un moteur pas à pas (au dixième de degrés). En raison de difficulté d’impression 3D et résistance, la vis a ensuite été remplacée par un ressort en acier inoxydable.
• Paramétrer facilement, quantités, période :
  • Commande par microprocesseur ESP32 pour sa compacité, la Wifi intégrée, les performances.
    Pilotage via smartphone des quantités, nombre, période des distributions.
  • Paramétrage via Smartphone du poids de dosage, jusqu’à 5 distributions par jour, à la seconde près, sur n’importe quelle période (mise à l’heure auto et décalages horaires),
  • Etalonnage pour chaque aliment spécifique.
  • Sauvegarde des paramètres utilisateur.
  • Mode auto / manuel / paramétrage / étalonnage
• Polyvalent :
  • Stockage dans une trémie (plusieurs tailles possible) selon la periode de distribution.
  • Nourritures sèches en granulés de 0,3 mm à 3 mm, flocons de taille moyenne.
• Nettoyage facile : démontable de la trémie et de la vis par emboitement. Lavage à l’eau.
• Alimentation électrique sûre : alimentation 12V. Mémorisation des paramètres si coupure de courant, redémarrage automatique.
• Fiabilité :
  • Mécanique : solidité, remplacement, absence de bourrage de granulés…
  • Electrique : protection des composants, sécurité en cas d’immersion dans l’aquarium…
  • Logicielle : les protocoles de connexion du processeur au réseau Wifi (mode STA), en direct (mode AP), à distance (serveur DNS), au serveur de temps (NTP) ou avec le Smartphone (Virtuino) ne doivent pas impacter le redémarrage ni le fonctionnement en cas de coupure de courant ou d’absence de résau Wifi.

4. Conception CAO

La CAO s’impose pour concevoir la partie stockage (trémie, couvercle) et acheminement (vis, corps). Le moteur et microprocesseur intègrent un boitier du commerce.

Le dossier des fichiers SolidWorks : SLDPRT des pièces individuelles et SLDASM des sous-ensembles et de l’assemblage final peut être téléchargé.

.

5. Réalisation

5.1. Impression 3D

Les pièces CAO ont été imprimées en 3D avec PLA. Le dossier des fichiers STL d’impression 3D pour les  pièces peut  être téléchargé. La plus grande diffficulté a été de trouver un compromis entre la forme de la vis sans fin et l’impression. 

5.2 Robotique

Le microprocesseur, ESP32 se programme comme un Arduino à quelques détails près.

Logigramme du programme

Programmes

Comme toujours, un programme doit répondre aux voeux du concepteur, mais aussi aux contraintes de la réalté des tests. Par exemple un léger retour arrière avant distribution évite le bourrage par des granulés. Le programme a fortement évolué au fil du temps, mieux structuré, intégrant des sécurités et surtout évitant les bugs de connexions réseau que l’on constate parfois sur du matériel professionnel.

Le dossier téléchargeable contient le programme et ses classes dans sa dernière version 2025. Spécifique à l’environnement PlatformIO (IDE, il est exploitable avec l’interface IDE Arduino moyennant les petites modifications de nom qui s’imposent.

• main.cpp (le .ino des Arduinoistes) : gestion des distributions de nourriture.
• ecranTFT : écran tactile (ne sert qu’à visionner les séquences de démarrage dans cette configuration.
• Free-Fonts : affichage des polices sur écran TFT.
• moteurPAP : moteur pas à pas.
• pin : brochage des connexions.
• rtcLocal : gestion de l’horloge RTC, remise à l’heure (NTP), temps local (eZTime) et changement d’heure été/hiver (DST).
• virtuinoConnect : synchronisation entre ESP32 et app Smartphone Virtuino.
• wifiConnect : connexions Wifi (STA) et direct (AP), mise à jour des identifiants…
• sauveParametres : sauvegardes sur mémoire ESP32.

5.3. Branchements électriques

Le schéma détaille les références des matériels.

5.4. Paramétrage Smartphone

La communication et l’affichage sur Smartphone Android utilisent l’application Virtuino. Elle permet

• Le paramétrage des connexions Wifi en mode AP (Acces point) pour affecter les identifiants Wifi et en mode STA (station) pour communiquer entre processeur ESP32 et Smartphone pour les échanges (paramétrages, données, commandes).
• La création des écrans de saisie et d’information. La mise en page peut être installée en un clic avec le code ci-dessous.   

6. Assemblage du distributeur

Un boitier, quelques vis, une alimentation 12V 2A supplémentaire, tout est prêt pour l’assemblage.

À quel coût ?

Une telle réalisation représente de la réflexion, du travail et des heures à corriger les erreurs. Tout cela vaut-il le coùt. Oui, en tant qu’expérience, je me suis exprimé là-dessus. Mais à quel budget ?

Le petit tableau ci-contre totalise une cinquantaine d’euros. Les derniers modèles exposés plus haut sont à peine plus chers, voire bien moins chers, pour une finition beaucoup plus soignée. Alors, si on souhaite faire des économies, c’est un très mauvais calcul. Pour plein d’autres raisons que seul le bricoleur peut comprendre, c’est un investissement enrichissant qui permet d’aborder CAO, impression 3D, théories sur le stockage en silots, concepts de vis d’Archimède, robotique, le moteur PàP, programmation C++ / Arduino, soudure, robotique, modules électroniques, connexions réseau Wifi local en local et à distance, configuration d’écran Smartphone et tactile…

Cet exemplaire permettra peut être à des bricoleurs d’aller plus loin.

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Expression du besoin

Sans vouloir réaliser une machine de guerre, quelques contraintes se sont rapidement imposées après des lectures sur les forums US, et des retours d’utilisateurs :

• Efficacité de l’appareil pour traiter un volume 1000 litres récifal : débit d’eau, éclairement
• Encombrement : intégration dans le volume au-dessus de la cuve technique du fait de la présence d’une étagère au-dessus.
• Fixation  : possible entre deux parois de la cuve technique, mais également sur une seule paroi.
• Accessibilité : possibilité d’orienter le filtre parallèlement et perpendiculairement à la vitre, pour accéder à la grille et laisser de la place aux autres accessoires de la cuve technique.
• Maniabilité : possibilité de mettre en place la grille et la retirer et le retirer facilement, possibilité de le positionner perpendiculairement ou parallèlement à la paroi de manière à faciliter l’accès aux .
• Facilité de nettoyage : extraction de la grille et des carters.
• Bruit : minimal.

Les choix

• Eclairage : 2 x 4 LED 10W COB 230V spectre horticole (violet) soit 2 x 40 W indépendants de part et d’autre du filtre…
  Projecteurs en aluminium anodisé, fixés sur le carter. Démontage par clips.
  Photopériode et puissance réglabe, Les 2 projecteurs sont alimentés indépendamment par programmateur.
• Débit : Pompe 1000 l/h.
• Fixation : L’ensemble se monte sur une pince fixée à une paroi. Il peut pivoter sur 180° de part et d’autre de la vitre. 
• Accessibilité : Orientation de l’ensemble dans la position choisie.
• Facilité de nettoyage :
• Carter amovible
  qui se déboite du corps.
• Porte d’accès clipsée.
• Grille 300 x 200 mm clipsée, se retire par glissement.
  .
• Bruit : l’eau coule contre la grille jusque dans un réceptacle rempli d’eau avant de s’évacuer par un tuyau dans la cuve technique. Absence de chute d’eau. Régulation du débit pour remplir le réceptacle. Réglage du débit par molette à l’entrée.

Conception CAO

S’agissant d’un ensemble de plusieurs pièces, la CAO s’impose pour élaborer les formes, les jeux, les emboitements, les encombrements, la mobilité des pièces…

Vues de l’assemblage

Le dossier des fichiers Solidworks : SLDPRT des pièces individuelles et SLDASM des sous-ensembles et de l’assemblage final peut être téléchargé.

.

Réalisation

La majeure partie des pièces a été imprimée en 3D. Un rouleau monocouleur 1 kg (25 €).

Le dossier des fichiers STL d’impression 3D pour les  17 pièces peut  être téléchargé. 

Les composants autres que ceux listés sont de la colle PV, ruban teflon pour les assemblages non collés ainsi que quelques composants électriques (boitier, fils, programmateur, le tout environ 30 €.

Pièces non impression 3 D

2 x Projecteur LED 50W IP66. Dim. 170 x 130 mm, ep. 12 mm. Ce projecteur équipé de led 2835 basse puissance, ne délivre pas suffisamment de lumière pour la photosynthèse. Il a été démonté pour intégrer des COB led 20 W.
Il a été conservé pour sa compacité, son étanchéité, le métal aluminium pour la dissipation de chaleur et la protection anodisée du métal. (35 €)

8 x COB LED 10W 230V. Spectre violet pour croissance des végétaux (12 €)

1 x Pompe 25W 1200 l/h (20 €)

1 m tube PVC 32 + 1 m PVC 25 (10 €)

2 coudes PVC 25 (2 €)

Assemblage

Pour un budget de l’ordre de 150 € et quelques heures d’impression, l’assemblage a pu se réaliser sans problème autre que de petits ajustements au papier de verre.

Quelques détails des pièces assemblées. Les assemblages sont effectués par collage, clipsage ou emmanchement avec ruban téflon..

Détails de pièces

Différentes positions

Utilisation

Une photopériode de 10 h convient. Les 40W de led sur chaque projecteur chauffent. Cela n’a pas généré de problème sur 6 mois d’utilisation plus 6 mois chez un ami. J’ai conservé cette situation, à mon avis limite, compte tenu du faible coût des Led COB.

Filtre opérationnel

Ce filtre a été utilisé durant 6 mois, retiré quand il n’a plus été utile pour obtenir le taux de nutriments du bac. La production d’algue est importante, j’ai dû éteindre un projecteur sur 2. La manipulation a répondu aux attentes, notamment la facilité de nettoyage.

Bien entendu cette réalisation souffre de quelques imperfections, compte tenu des objectifs techniques et de coût. Mais elle fonctionne, et plutôt bien. Toute suggestion est la bienvenue. J’espère qu’elle vous inspirera.

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1. Cahier des charges

• Cycle de fonctionnement : Pour leurs élevages de nauplii, les aquariophiles utilisent généralement une bouteille inversée, brassée au moyen d’un bulleur. Cet éclosoir est alors alimenté quotidiennement en cystes. Les nauplii éclosent dans les 24 h, ils sont ensuite concentrés près d’une source lumineuse avant d’être siphonnés. Le principe est éprouvé, j’en conserve les quatre étapes dans le schéma ci-contre : dosage puis éclosion des cystes, concentration et prélèvement des nauplii.
• Autonomie 20 jours : mes absences imposent cet objectif. Aucune intervention, cela suppose plus qu’un simple programmateur journalier : un système automatisé et fiable. Le point crucial est d’évidence la distribution régulière de cystes dont la taille est particulièrement petite.
• Faible entretien : l’encrassement inhérent à l’éclosion des œufs et à l’accumulation de coquilles vides ou non écloses doit être faible et non polluant.
• Sécurité : si possible l’équipement est en courant continu 12 V.
• Connecté : pour son intégration dans un système de gestion d’aquarium.
• Coût : modéré, environ 100 €.

Je tiens à préciser qu’il n’est pas dans mes intentions de faire grossir des artémias dans ce réacteur, mais de les délivrer à leur premier stade après éclosion, alors qu’ils sont de petite taille de 0,5 à 0,7 mm.

2. Distributeur de nauplii

Les accessoires sont issus de tubes PVC et plaques PMMA collés et étanchés avec de la colle PVC ou cyanoacrylate. Les éléments critiques (fond …) étant assurés par des vis. Les matériaux sont usinés ou découpés manuellement.

2.1. Dosage des cystes

Il s’agit ici de doser et de distribuer de manière précise 1 ml/j d’œufs de diamètre 0,25 mm, conservés secs plusieurs jours au-dessus d’une ambiance chaude et humide, sans qu’ils se colmatent. Cette fonction, la plus délicate, a été finalement résolue tardivement. Après quelques modifications infructueuses, de divers distributeurs de nourriture du commerce, trop volumineux, imprécis, non étanches… j’ai opté pour un système inédit finalement simple. L’ensemble est constitué ainsi :

• Un moteur pas à pas, piloté au tour près. Le modèle bipolaire 35BYGHM302-07YK en 12 V s’avère plus fiable et plus puissant que d’autres à premiers prix. Un boitier de connexion électrique accueille le moteur et son module de pilotage relié au boitier de commande placé non loin.
• Une vis d’Archimède de modèle réduit Ø 12 mm, emmanchée sur l’arbre de sortie. Le dosage est paramétré à 25 tours pour 1 ml quotidien de cystes.
• Un corps parallélépipédique en PMMA fixé au boitier et transparent pour une meilleure observation. Il est percé d’un trou Ø 12,5 mm pour le passage de la vis, de deux cônes à 60° pour l’évacuation et la trémie, et d’un trou d’aération.
• Une mini trémie, ici une seringue découpée et fermée par un bouchon percé d’un évent, dont l’angle inférieur à 60° conditionne l’absence d’engorgement par les œufs.
• Une entrée d’air face à la vis, sur laquelle se connecte un filtre à charbon assurant le maintien des cystes à l’état sec.

2.2. Éclosoir

L’éclosoir, chauffé et oxygéné, fournit les conditions propres à l’éclosion et au maintien des larves. Les parois s’encrassent facilement de coquilles vides et d’œufs non éclos, elles doivent donc être verticales et sans aspérité. Il est impératif d’éliminer toute zone stagnante et de limiter le nombre d’équipements internes.

• Le corps de l’éclosoir en plexiglass transparent Ø 125 x 119 mm, de hauteur 450 mm est fermé par un couvercle percé pour l’introduction des cystes. Il contient la sonde, un tuyau d’aération et le concentrateur de nauplii.
• Le chauffage céramique 12 V – 10W – 110°C est maintenu par une patte métallique contre une plaque de diffusion en aluminium, sous le fond de l’éclosoir. La puissance permet d’entretenir une température de 25 à 28°C, sans risque de déformation du fond en PMMA de 4 mm. La sonde de température DS18B20 rendue étanche par adjonction de silicone, s’avère fiable au degré près.

Le brassage de l’eau de salinité S35, provenant du bac, est assuré par deux systèmes :

• Une pompe à air, nécessairement en 220 V pour mettre en mouvement la masse de 5 litres dans toute sa hauteur.
• Un agitateur magnétique empêche toute décantation des œufs au fond. Ce dernier, tronconique, recentre le barreau magnétique au démarrage. Le barreau est emmanché d’une gaine en PVC souple, limitant l’usure du fond en plastique. L’agitateur en partie basse est réalisé à partir d’un ventilateur de PC, surmonté de deux aimants de racloir à vitre. Les 4 vis de fixation permettent d’ajuster en hauteur le positionnement des champs magnétiques. Le programme assure une montée progressive de la tension d’alimentation jusqu’à environ 7 V, évitant tout décrochement du barreau au redémarrage.

2.3. Concentration des nauplii

Le concentrateur d’environ 400 ml est composé par :

• Un tube en PVC opaque de Ø 63 mm et de hauteur 150 mm, Au niveau de l’eau, le tube de sortie du concentrateur s’emmanche dans celui de l’éclosoir, facilitant son démontage et son nettoyage.
• Une ampoule LED 12 VCC jaune, noyée dans une résine époxy transparente et étanche emmanchée dans le couvercle, percé d’un évent., du concentrateur.

A une heure prédéterminée, le brassage et le chauffage s’arrêtent. La LED du concentrateur s’active alors 45 à 60 mn, les nauplii remontent en eau calme vers la source lumineuse et se rassemblent en surface près de la sortie.

2.4. Prélèvement des nauplii

Passé ce stade, une pompe à eau de 12 VCC et 300 l/h prélève l’eau du bac à alimenter et la rejette en partie haute de l’éclosoir. Archimède, encore lui, voit son principe des vases communicants vérifié : l’eau en excès s’échappe. Plus exactement, l’eau contenue dans le concentrateur retourne dans le bac, entrainant avec elle les nauplii éclos vers le bac à nourrir. La durée de pompage est paramétrée à 20 secondes, temps nécessaire pour évacuer le volume du concentrateur.
Le cycle recommence ensuite après l’extinction de l’éclairage et la remise en fonction du brassage et du chauffage.

3. Système de commande

3.1. Boitier de commande

Un boitier de connexions rassemble les composants électriques et les modules électroniques. Ces derniers, démontables, sont assemblés sur une plaque de connexion (shield) enfichable sur la carte du microcontrôleur. L’ensemble se compose de :

• L’alimentation 12 VCC dessert le microcontrôleur et les équipement 12V. Le courant 5 ampères de cette alimentation permet le chauffage. L’objectif d’un équipement exclusivement en 12V n’a malheureusement pu être atteint en l’absence de modèle de pompe à air suffisamment puissant.
• Deux régulateurs LM2596 abaissent cette tension à 5V (commandes de relais et accessoire) et 3.3 V pour un module Wifi.
• Un microcontrôleur Arduino. Le modèle UNO suffit pour les fonctions principales. Le modèle Mega2560 proposant plus de mémoire et plus d’entrées/sorties est finalement utilisé. En cas de coupure, les paramètres sont mémorisés dans l’EEPROM du processeur.
• Un encodeur rotatif à poussoir et un afficheur LCD 2 x 16, de faibles coûts, assurent l’interface homme-machine. L’aquariophile peut ainsi ajuster le temps, les paramètres du programme et des modes manuels.
• Une résistance 4,7 kΩ associée à la sonde de température.
• Une diode LED 12 V incluse dans une résine époxy, de signalement de chauffe.
• Un module horloge RTC DS3231 i2C assure la conservation de l’heure même en cas d’arrêt.
• Un module moteur ULN2003 dédié à la variation de vitesse de l’agitateur magnétique.
• Un module moteur L293D de pilotage du moteur pas à pas bipolaire.
• 4 relais pour la pompe à air, la pompe à eau du prélèvement des nauplii, le chauffage et l’éclairage.
• Un module Wifi ESP8266-01, optionnel, pour intégrer l’éclosoir dans un système communicant plus global. Il assure la connexion à un serveur de temps UTC ainsi que le pilotage via un Smartphone ou une tablette. L’App. Virtuino permet très aisément de personnaliser l’écran d’interface et les communications sans fil sur appareil Android.

3.2. Programme

Ce n’est pas l’objet de détailler ici le programme d’un millier de lignes qui gère les séquences, le chauffage, les moteurs, l’éclairage, les connexions internet… . Bien que performant, il ne nécessite que des connaissances basiques. Les novices, comme moi qui ai découvert le langage Arduino 6 mois plus tôt, disposent de bibliothèques conçues par des experts, des sous programmes open source facilement exploitables.

4. Tests et fonctionnement 

Ce distributeur a délivré durant une année des nauplies à un petit aquarium de 200 litres dans lequel j’observais des invertébrés divers, filtreurs (gorgones non symbiotiques, bivalves, tuniciers, scleronephthya…). Vidéo à l’appui, certains d’entre eux profitaient manifestement de cette manne tombée régulière.

Le concept s’avère fiable, déjà à ce stade de prototype. Le système de stockage et de transfert des cystes n’a pas posé de problème particulier, sans bourrage, ni colmatage.

Les distributions, et donc la concentration des nauplies, ayant lieu le soir, je n’ai pas trouvé la nécessité d’isoler le corps du réacteur de la lumière du jour.

5. Objectifs atteints ?

Le bricolage permet parfois de mettre en œuvre des solutions quand le commerce n’en propose aucune, mais répond-il aux attentes ?

Pour une centaine d’Euro, deux mois d’utilisation sans intervention et un seul nettoyage démontrent que ce dispositif, totalement paramétrable, fonctionne plutôt bien. La pompe à eau est mise en fonction durant une heure toutes les semaines pour assurer un renouvellement de l’eau et l’évacuation des coquilles vides, vers l’aquarium, sans effet néfaste apparent pour ce dernier. Le nettoyage mensuel éventuellement complété d’une désinfection à l’eau de javel, permet de prévenir une contamination.

Le taux d’éclosion est satisfaisant (photo). Il suffit de constater comment les deux gorgones azooxanthellées ouvrent maintenant régulièrement leurs polypes au contact des petites proies vivantes, pour espérer une efficacité nutritionnelle.

Un tel distributeur pourrait servir à d’autres élevages de proies vivantes. Le principe du doseur, quant à lui, peut convenir pour un distributeur automatique de tous types de nourritures granulées de moyenne à petite taille pour poissons planctonivores ou encore à l’approvisionnement régulier de levures lyophilisées pour l’élevage de rotifères.

Cet équipement prototype, avec ses imperfections, servira-t-il de tremplin pour des dispositifs plus élaborés ? Bricoleurs imaginatifs… à vos outils !

Article paru dans une précédente version dans ZebrasO’mag n°45 mai 2018.

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1. Principes généraux

1.1. Osmorégulation et osmolation

La concentration des sels dissous dans l’eau étant différente de celle qui existe dans les tissus des animaux marins, il se produit des échanges d’un milieu vers l’autre (osmose). Ces derniers régulent la concentration osmotique dans les tissus (osmolarité), en adaptant la pression interne (pression osmotique) des fluides transporteurs, par un processus dit d’osmorégulation. La salinité marine évolue plus ou moins selon la localisation : peu au large et sur les récifs, plus à proximité des estuaires. La capacité d’osmorégulation de chaque espèce est donc variable selon son biotope mais toujours limitée. Pour ne pas atteindre un seuil qui serait létal, celle d’un aquarium marin devrait être maintenue à plus ou moins une unité autour de la moyenne mesurée proche de la surface du lieu d’origine : Mer Baltique : S7 à S12 ; Atlantique S36 à S37 ; Indopacifique S35 à S37  ; Méditerranée S38 ; Mer rouge S39 à S41.

1.2. Evaporation et osmolation

Cependant, l’eau d’un aquarium tropical s’évapore continuellement, d’autant plus que la différence de température entre celle-ci et le milieu environnant est importante. Aussi, l’aquariophile doit régulièrement compenser l’eau douce évaporée par des ajout d’eau pure (déminéralisée, de pluie, distillée, osmosée…), mais jamais d’eau minérale (de conduite, de source), ce qui conduirait à déséquilibrer la composition de l’eau de mer. La conservation de l’osmolarité au sein des animaux étant le but ultime, après une certaine contorsion cérébrale, il n’en fallait pas plus pour nommer la méthode de régulation du volume d’eau pour y parvenir : osmolation. Et comme une bonne régulation suppose un système automatique, c’est ainsi que le simple régulateur de niveau est devenu chez les aquariophiles marin : l’osmolateur.

1.3. L’osmolateur

Le marché aquariophile propose nombre de régulateurs de niveau plus ou moins complexes tels que Smartosmo+++ pompe de Neo3Plus, Osmolator de Tunze, Level Controller de Blau, Smart Level Security d’AutoAqua, Refill-System Pro ou Aquaniveau d’Aquamedic, Nano Water Controller de Preis…

Nous aborderons ici les possibilités d’en bricoler soi-même. Plusieurs méthodes permettent de réaliser un système d’osmolation, mais quelques principes éprouvés en aquariophilie marine restent incontournables.

• Dérive de salinité : la  quantité journalière d’eau osmosée disponible doit être limitée. L’usage d’une réserve tampon est préférable à un osmoseur débitant directement dans la cuve. En général, le volume d’eau de la réserve représente 1 à 2 jours d’évaporation soit 1 à 1,5 % de celui de l’installation, de telle sorte qu’un vidage total de la réserve représenterait une dérive de salinité ΔS inférieure à 0,5, le temps d’intervenir sur dans les deux à trois jours.
• Sécurité électrique : bien sûr aux normes, dans un environnement d’eau de mer il est préférable d’utiliser autant que possible des équipements en très basse tension de sécurité : 12 ou 24 Volt en courant continu.
• Contaminations : la réserve d’eau osmosée est fermée et en matériau non toxique.
• Sécurité de fonctionnement : l’osmolation étant une fonction critique, le capteur de niveau, organe essentiel, est en principe doublé d’un second capteur de secours monté décalé en hauteur de 1 cm. On peut également protéger les capteurs au moyen d’un carter, de toute intrusion d’un animal (gastéropode, Bernard l’ermite…) pouvant en bloquer le fonctionnement. Ce carter atténue également l’effet des vaguelettes à proximité.
• Fiabilité de la pompe : sauf utilisation d’une pompe à détection de marche à sec, un capteur de niveau bas dans la réserve d’eau osmosée permet d’arrêter la pompe, évitant ainsi tout risque de détérioration.
• Anti retour : à l’arrêt de la pompe d’injection, le tuyau ne doit pas siphonner l’eau de la cuve technique. Pour ce, l’extrémité du tuyau est fixée au-dessus de la surface de la cuve. Un clapet antiretour pourrait faire l’affaire s’il ne présente pas de risque d’obturation.
• Positionnement : Les capteurs de niveau doivent être positionnés exactement à la hauteur souhaitée. Un support réglable permet de s’adapter aux évolutions de la configuration. Il doivent également conserver leur position en toutes circonstances, il faut donc privilégier une fixation mécanique aux aimants, et proscrire les ventouses.

1.2. Rappel sur le montage des capteurs de niveau à flotteurs

Nombre de capteurs sont possibles selon leurs performances : à flotteurs, optiques, capacitifs, inductifs, à ultrasons, transmetteurs de pression… . Les premiers présentent un bon rapport performance/fiabilité/prix pour notre usage.

Les capteurs peuvent être fixés directement à la paroi du contenant après perçage d’un orifice. Si cette technique permet de les démonter de l’extérieur en présence de cuves volumineuses que l’on peut vider, l’aquariophile préfère les fixer de manière fiable à un emplacement choisi au moyen d’un support de préférence réglable en hauteur.

Les capteurs de niveau à flotteurs, verticaux coulissants ou horizontaux à leviers, sont pourvus d’un interrupteur à lames souples ou interrupteur Reed (ILS). Leur axe central comporte deux lames attirées l’une vers l’autre, lors du rapprochement de l’aimant inclus dans le flotteur. La nature du contact normalement ouvert (NO) ou normalement fermé (NO), obtenu en l’absence de poussée hydrostatique, dépend du montage du capteur (suspendu ou supporté) et de la position de l’aimant dans le flotteur. Dans les capteurs verticaux, ce dernier peut être inversé après démontage d’un circlips. Les modèles haut de gamme disposent d’un repère sur le flotteur. En son absence il convient d’en vérifier le sens avant montage.

2. Osmolateur simple, sans relais ajouté

Il n’est pas d’équipement plus simple quand on utilise une pompe d’osmolatio très basse tension (12V CC), facilement réalisable, pour une quinzaine d’euros : un capteur de niveau commande un contacteur (type ILS inclus dans le capteur flotteur) qui actionne une pompe à eau. Il s’agit alors d’un système basique, indépendant qui fonctionnera quoi qu’il advienne, sauf à le débrancher.

2.1 – Matériel

• Une alimentation 12V CC 1 à 1,5 A selon la pompe choisie, à environ 3 €.
• Deux capteurs de niveau pour la cuve à 1 € pièce : 1 pour le maintien du niveau, un second en sécurité.
• Un capteur de niveau bas pour la réserve : une option si la pompe ne dispose pas de sécurité de fonctionnement à sec.
• Une pompe à eau 12V CC à 5 € avec éventuellement une sécurité de fonctionnement à sec.
• Un boîtier de connexions électrique ABS 85x60x35 mm à 2 € et passe-câbles.

2.2 – Montage d’un osmolateur sans relai

Les connexions sont rassemblées dans un boîtier étanche. Les deux capteurs de cuve sont montés NF (normalement fermés, quand ils ne flottent pas), en série. La pompe s’arrête quand l’un de ces flotteurs passe en position haute (le contact s’ouvre). Le capteur de réserve est monté NO (normalement ouvert, quand il ne flotte pas). La pompe s’arrête en l’absence d’eau et s’active quand ce flotteur est en position haute.

Ce montage de base permet de faire fonctionner capteur et pompe sur la même ligne 12 VCC.

3. Osmolateur avec relais ajouté

Le relais permet de dissocier le circuit de commande (capteur) avec celui de puissance (pompe). Il offre une meilleure protection contre les surtensions.

3.1 Utilisation d’un relais basique

Ce montage également 12 VCC dissocie capteur et pompe. Un commutateur permet un fonctionnement manuel pour injecter de l’eau, automatique et arrêt. Les diodes de roue libre (respecter le sens de branchement), optionnelles, évitent la détérioration du relais en cas de surtension. Le relais est du type SRD 12VDC SL-C.

3.2. Utilisation d’un module relais optocoupleur

Le schéma précédent nécessite quelques soudures. Le commerce propose des  modules prêts à câbler, avec toute l’électronique de protection intégrée. Il en est un particulièrement apprécié par le bricoleur, déclenché par un optocoupleur. Il s’agit d’un commutateur optique ne nécessitant qu’un courant très faible, donc pilotable directement par la sortie d’un microprocesseur. De plus l’optocoupleur établit une barrière franche entre la commande (capteur) et le relais qui commande la pompe, que cette dernière soit en très basse tension de sécurité 12, 24, 32 V ou 230 V.

Le schéma qui suit utilise un tel module. Ce dernier étant prévu pour un usage avec microprocesseur, il faut adapter les connexions à notre cas. L’usage montre que l’on a parfois besoin de déconnecter l’osmolateur (interventions dans l’aquarium) ou au contraire le faire fonctionner manuellement (rattrapage de niveau). D’où l’interrupeteur et les voyants optionnels. On peut noter que :

• La commande IN est reliée à l’alimentation DC+. En effet, n’étant pas piloté par un microprocesseur, l’optocoupleur doit être alimenté pour que le module fonctionne lorsque le courant est établi par les capteurs de niveau (flotteurs).
• Le cavalier est enfiché en position HIGH. En effet le relais doit s’activer lorsque l’optocoupleur est alimenté en courant.
• La pompe est connectée à la sortie 12 VCC NO (normalement ouvert. En effet la pompe ne fonctionne pas normalement quand le capteur ne détecte pas le niveau bas.
• Bien entendu les capteurs de niveau sont en position NO. Si tel n’est pas le cas, on peut retourner le flotteur comme précisé plus haut.
• Les connexions à l’interrupteur et aux voyants Auto et Marche sont optionnelles si l’on souhaite un système ne fonctionnant qu’en mode automatique.

3.3. Réalisations personnelles.

4. Osmolateur programmé avec Arduino

On peut souhaiter gérer la pompe de mise à niveau en fonction d’autres paramètres (détection de dysfonctionnement ou de fuites d’eau, plage horaires, asservissement à un osmoseur…). Dans ce cas, l’osmolateur doit pouvoir communiquer des informations (état d’un capteur…) à un automate qui sera lui-même en mesure de piloter le maintien du niveau en fonction d’un ensemble de critères. Quel automate permet d’entrer doucement dans le monde de la robotique sinon le microcontrôleur Arduino.

Cet osmolateur d’une vingtaine d’euros est ici programmé sur carte Arduino. Une première étape avant d’aborder d’autres options plus complexes.

4.1. Matériel

• Une carte Arduino UNO : l’original UNO rev3  ou un clone à environ 4 €, avec communication Atmega 16U2 d’origine.
• Une carte relais 5 VCC 1 voie à 1 €. De nombreux relais sont commandés par une bobine. D’autres commandés par optocoupleur ont l’avantage de nécessiter un faible courant 5 mA qui permet de les brancher directement sur la carte. C’est intéresant pour les systèmes simples comme celui-ci. Ces derniers peuvent être à signal haut (contact quand le courant passe) ou bas, ou les deux, le programme est adapté selon le cas.
• Des fils de connexions mâles/femelle ( 1 €).
• Deux capteurs de niveau (1 € pièce) en polypropylene, montés décalés d’un centimètre. Des capteurs optiques ou capacitifs pourraient convenir).
• Un capteur de niveau identique pour la réserve d’eau.
• Une alimentation électrique 12V 2A (3 €). Le choix de cette tension maximum autorisée, au lieu de 9 V, permet d’y connecter la pompe sans besoin d’une autre alimentation et sans surchauffe du microcontrôleur.
• Une pompe à eau 12 V CC, environ 1 A, H 3 m, 400  l/h à 5 €. La photo ci-contre repère les polarités de l’alimentation du microcontrôleur si l’on préfère y souder les fils de pompe.
• Un commutateur à bascule (0,5 €), optionnel pour désactiver l’osmolation sans arrêter le µcontrôleur.
• Un boîtier de connexions électrique ABS 115x90x55 mm à 2 € et passe-câbles dans lequel on percera les trous de connexion USB (éventuellement pour mettre à jour le programme), de l’alimentation 12 VCC et des accessoires.
• Connecteurs Jack mâles et femelles 5,5×2,1 mm, éventuellement, pour démonter facilement le boitier, les capteurs et la pompe lors des maintenances.

4.2. Montage

4.3. Code Arduino du programme d’osmolation

4.3.1. Paramétrage de la carte

A ce stade on sait connecter une carte Arduino au PC, paramétrer l’IDE (Environnement de développement intégré) de l’Arduino ou un autre et téléverser le programme dans le microcontrôleur (MCU). A défaut, ce tuto Installation et prise en main de l’IDE Arduino sera utile. On connaît également les rudiments du langage Arduino. Il suffit ici de savoir quelques instructions et leur syntaxe, sinon un simple copier/coller du code ci-dessous fera l’affaire si on utilise les mêmes matériels.

4.3.2. Code du programme

Il maintient le niveau d’eau de la cuve par injections d’eau de réserve durant un temps minimum déterminé par l’aquariophilie, selon son installation, de manière à préserver la pompe. Le code est prévu pour un relais à signal haut (le passage du courant active le relais). La fonction millis() assure des temporisations sans bloquer le programme.

   
/* Programme pour osmolation d'un aquarium : */ 
/* Maintien le niveau d'eau au moyen de capteurs de niveau, par injections d'une pompe placée dans une réserve d'eau. La durée d'injection prédéfinie évite les déclenchements intempestifs et préserve la pompe.*/
// Paramétrage
const unsigned long DUREE_MIN_OSMOL = 20000; // Durée minimum d'osmolation en milliseconde (20000ms = 20s)
// Déclarations des connexions sur carte et des variables
const byte PIN_RELAIS = 12; // Numéro du pin pour le relais
const byte PIN_CAPTEUR = 9; // Numéro du pin pour les capteurs de niveau
unsigned long temps_debut_osmolation; // Variable de type long non signée pour enregristrer un temps
void setup() { // Initialisation du programme
	pinMode(PIN_CAPTEUR, INPUT_PULLUP); // Affecte le mode Entrée au pin capteur. En l'absence de branchement, la résistance interne Pullup tire vers un état HIGH non aléatoire.
	pinMode(PIN_RELAIS, OUTPUT); // Affecte le mode Sortie (envoi d'un signal) au pin du relais
}
void loop() { // Programme en boucle
	if (digitalRead(PIN_CAPTEUR) == LOW) { // Si le pin du capteur est LOW (contact pullup fermé, flotteur bas)
		digitalWrite(PIN_RELAIS, HIGH); // Envoie du courant au pin relais, la pompe injecte de l'eau
		temps_debut_osmolation = millis(); // Affecte le temps actuel au début d'osmolation
	}
	else { // Sinon, si le flotteur est en haut
		if (millis() > temps_debut_osmolation + DUREE_MIN_OSMOL) { // Si la durée d'osmolation dépasse la durée min
			digitalWrite(PIN_RELAIS, LOW); // N'envoie plus de courant sur le pin relais, la pompe s'arrête
		}
	}
}      
  

5. Autres options à venir…

Frenatus, Denis TOURNASSAT, Olivier WIDAR

Article publié sur Cap récifal le 13 mars 2018 avec l’aimable autorisation des contributeurs et mis à jour.

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Mais non, ce petit bruit d’écoulement, tout à l’heure il n’y était pas, il semble prendre des décibels à chaque seconde. Bientôt on n’entend plus qu’une cascade d’eau infernale et, revenu à la réalité, on sent bien que cette cataracte va devenir le centre de conflits familiaux, et que le petit paradis… ben non, il n’est pas encore dans le salon.

Comme beaucoup d’aquariophiles, j’ai vécu cette
bruyante réalité. Sur mon installation l’eau s’évacue
par un coude PVC de diamètre 50 mm (je n’ai pas fait le choix d’une descente double), c’est plus que ce qu’il faut
pour un débit de 4000 l/h, et forcément de l’air est
aspiré dans un glouglou infernal.

Il fallait un système compact, à l’entrée de la tuyauterie, capable d’absorber beaucoup d’eau, facile à surveiller, démonter et à nettoyer… Plusieurs essais m’ont conduit à un montage jamais décrit auparavant, et ce depuis la mise en place en 2007. J’en détaille ici le principe. Pas vraiment compliqué, des bouts de tuyaux, un matériau insonore souple, un peu de colle et pas grand chose d’autre pour ajuster les formes. Le premier proto déjà bien abouti a pris une demi-heure de temps.

Le bricolage

Réalisation du silencieux

Puisque le bruit vient essentiellemnt du mélange d’air et d’eau (schéma ci dessus) à l’entrée et plus en aval dans la descente. L’idée consiste à isoler la prise d’air pour mieux l’insonoriser.
La première étape consiste à séparer le passage de l’air et celui de l’eau. C’est le rôle de ce tuyau PVC placé au centre.
Son diamètre extérieur doit être choisi pour laisser passer toute l’eau entre le tube et le coude, sans la freiner. Trop petit, il serait inefficace et trop gros il aurait pour effet de faire monter encore plus la nappe d’eau au dessus du coude. Il s’agit de trouver le moment pour qu’il passe un tout petit peu d’air, histoire de conserver une marge de sécurité.
Ce choix est primordial mais pas de crainte, le bon diamètre n’est pas aussi difficile à obtenir qu’on pourrait le penser. Maintenu à la main, on trouve la bonne hauteur. Dans mon application c’est pratiquement au niveau du sommet du coude (pas comme dessiné). Les flux étant moins tourbillonnants, le bruit diminue déjà, mais pas suffisamment.

Au sommet de ce tube, on insère un bouchon en matériau insonore (liège, polyéthylène, polystyrène, polyuréthane expansé…), percé d’un évent. Le bruit piégé dans ce silencieux n’est pratiquement plus audible. L’espoir est revenu !

Un peu de mousse insonorisante sur les parois internes du silencieux permet d’améliorer encore son efficacité.

Il ne reste plus qu’à fixer le tube à la bonne hauteur et le centrer sur l’entrée du coude. Trois pattes collées au tube avec un petit décrochement à la base peuvent faire l’affaire.
Le système est amovible et rapidement remis à sa position pour retrouver son fonctionnement initial.

Vidéos

Un schéma est difficile à croire, ces deux vidéos seront peut-être plus explicites… si l’on active le son :

Quelques réalisations

Prototypes de silencieux utilisé pour un tube PVC diamètre 50 mm

Silencieux utilisé pour un tube PVC diamètre 50 mm

Un autre, pour diamètre intérieur 50 mm, quelques années plus tard, avec imprimante 3D, en PLA.
Ci joint le fichier 3D : Silencieux-v5.STL Il devra probablement être adapté aux conditions spécifiques de chaque installation (débit réel, pertes de charge…).

Solution finale

Le prototype initial est resté en place durant plus de dix ans, sans autre amélioration. Il n’a jamais généré de déréglage ou le besoin de revoir les dimensions. la dernière solution en 3D a suivi le même principe. L’expérience montre que ce sytème, comme un système Durso, pourrait retenir le film gras mais seulement si la grille en amont ne génère pas une petite différence de niveau.

A ma connaissance, ce montage n’a jamais été décrit à ce jour. Nul doute qu’il peut contribuer à la paix des ménages, pour que chez soi, on puisse enfin retrouver le silence d’un lagon du Pacifique.

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