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.

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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. Une turbine à hélice économique : la DenisioStream

On connait l’intérêt des turbines à hélice pour
le brassage des bacs récifaux. Leur flux large est moins cisaillant pour les coraux que celui des pompes à palettes et permet de remuer des masses d’eau plus importantes. Les pompes du commerce sont encore assez onéreuses et l’investissement peut devenir important lorsque qu’on veut les multiplier
dans le bac, surtout quand c’est celui d’une association sans but lucratif, c’est à dire à petit budget.Le système de brassage choisi pour le nouveau bac 600 litres du Groupe Aquariophile Montalbanais devait être efficace bien sûr mais peut onéreux, rustique. Pas question d’automatiser
avec des pulseurs, un programmateur horaire suffirait. La pompe pouvait donc être un simple modèle synchrone. Inspiré de l’idée
déjà développée par Manfred Pitsch et après quelques essais mon choix s’est porté sur une base plus puissante, la pompe Resun 3800.

Attention, le résultat final dépasse mes espérances et
la turbine obtenue ne peut être mise entre toutes les mains ni dans tous les bacs, son usage intensif peut d’ailleurs nuire à la santé… des coraux. Redoutablement efficace la puissance de son flux doit être réservée aux grands bacs en prenant les précautions d’usage.

2. Les composants

• 1 pompe Resun 3800* (2000 l/h; 25 W) : 12,00 €
• 1 hélice Graupner 2314.45 : 3,80 €
• 1 m de jonc diamètre 3 mm en fibre de verre / Polyester disponible
  en magasin de bricolage à 0,85 €
• 1 manchon PVC Ø 50 longueur 50 mm
• 1 tuyau PVC Ø 50 mm ép. 1,2 mm, longueur 35 mm

  Avec quelques autres pièces le montant total est inférieur
  à 20 €

Dans le principe de montage qui suit et avec ce modèle
de pompe, seule l’hélice de diamètre 45 convient. Non !
n’insistez pas, le diamètre 42 plus petit cavite et au delà
de 45 impossible de trouver systématiquement le bon sens de rotation.

* La turbine cassée, une des 2 butées caoutchouc
et le carter ne sont pas utilisés.

3. Montage

3.1. Préparer l’axe

Couper le jonc en fibre de verre / polyester à
122 mm. Pour éviter d’effilocher la fibre, utiliser une lime.

L’axe est calculé suffisam ment long pour que lorsque la turbine démarre dans le mauvais sen de rotation, l’hélice puisse sortir, échapper à son champ magnétique, s’arrêter, revenir, puis redémarrer jusqu’à trouver le bon sens de rotation. En général le bon sens est obtenu entre 1 et 3 tentatives. Voir les vidéos plus loin.

3.2. Retirer l’insert métallique de l’hélice

Il est possible d’insérer une vis, la chauffer au briquet pour ramollir le plastique puis tirer fortement, mais le petit extracteur réalisé ici est plus pratique pour dégager l’insert surmoulé.

3.3. Ajuster le trou de l’hélice

Il faut agrandir l’alésage de l’hélice pour la monter serrée sur le rotor de pompe.

Le centrage doit être parfait pour assurer un fonctionnement correct de la turbine. Un gabarit de percage a donc été réalisé. Pour info la pige de centrage fait Ø 10 mm

La pige permet de centrer le gabarit sur la perceuse,

Le gabarit permet ensuite de maintenir l’hélicedans l’axe durant le perçage du trou débouchant au Ø 6,8 mm.

3.4. Retirer les pales de la pompe

après avoir sectionné le bouterolage en bout.

3.5. Positionner l’hélice

Limer la clavette sur l’arbre du rotor puis insérer l’hélice en force à 10 mm de la face de la pompe.

Les pales ne doivent pas être trop proches de la pompe de façon à laisser l’eau venir librement par l’arrière.

3.6. Préparer la cale de centrage axial du rotor.

Avec les pales d’origine, le rotor est autocentré axialement par le champ magnétique. Avec des hélices il en est autrement puisque le rotor est plaqué vers l’arrière ce qui peut réduire le rendement. Il faut donc recentrer le rotor en insérant une cale à l’arrière. C’est une pièce maîtresse qui doit résister au frottement sans éroder le rotor, ici une rondelle en polyamide de longueur 5 mm percéeà Ø 3, 5 mm.

3.7. Fixer la butée anti choc avant

Insérer une butée pour éviter que les pales d’hélice ne butent sur la partie avant, et pour amortir le choc. Ici du tubing de Ø 6 mm dépassant de 5 mm fait l’affaire.

3.8. Fixation du carter

Limer 2 échancrures diamétralement opposées sur le collet du manchon à la largeur des pattes de fixation de pompe et meuler les picots internes.
Ramollir à l’air chaud le manchon côté collet, le mettre en place et le laisser refroidir en position bien plaqué contre la pompe.

Les pattes de fixation de la pompe suffisent à maintenir l’ensemble même lorsque elle est fixée par son carter.

3.9. Réaliser la grille d’entrée d’eau

Le débit de sortie dépend du débit d’entrée d’eau. Les essais montrent que le meilleur rendement est obtenu avec un surface d’ouverture minimum de 37 cm2.
Difficile d’ obtenir une telle surface sur un diamètre de 50 mm tout en conservant une bonne rigidité à l’ensemble. C’est possible avec 13 rainures de largeur 10 mm et longueur 30 mm réparties sur la circonférence du carter. Les positionner au plus près de la face de pompe, à 5 mm du bout. Des rainures trop avancées ou une surface plus petite réduisent considérablement la performance. Après 1 an d’utilisation, la largeur des ouvertures n’a pas posé de problème avec la faune du bac.

Couper le manchon à 50 mm si on souhaite terminer le carter par une réduction de 50 mm, couper à 70 dans le cas contraire.

3.10. Réaliser (si besoin) la réduction de sortie

La réduction permet de fixer la pompe dans un manchon PVC Ø 50 mm. Toute réduction de la section en sortie diminue la performance, utiliser donc un tuyau PVC Ø 50 mm de faible épaisseur 1,2 mm. Le couper à longueur 35 mm.

3.11. Réaliser le palier de l’axe

Dans une plaquette de plexiglas, réaliser une barrette de largeur la plus faible possible et profilée. Percer perpendiculairement en son centre un trou Ø 3,2 mm , la positionner dans 2 rainures radiales préparées sur la réduction, centrer et aligner sur le premier trou au moyen d’un axe de grande longueur, puis fixer la barrette à la colle cyanoacrylate.
Coller la réduction sur le carter en débouchant de 20 mm.

3.14. Assembler

Monter la butée arrière en caoutchouc, la cale de centrage, le rotor avec hélice et cale puis fixer le carter. Pour éviter que l’axe ne sorte, penser à boucher le trou de l’axe sur la barrette avec un bout d’axe de 3 mm collé. Par sécurité on pourra tendre comme pour une raquette de tennis un maillage de quelques fils de nylon en sortie de pompe (non réalisé ici). Monter la plaque de fixation d’origine avec ses 4 ventouses. La pompe est prête.

4. Résultats

4.1. Le flux

Un peu d’air (pas trop longtemps les coraux n’aiment pas) pour visualiser le flux. Le cone est large, le jet régulier atteint sans peine l’extrémité du bac (1,20 m) et contourne le décor.

4.2. Avantages

• Le coût,
• La puissance,
• La disponibilité des pièces,
• Le plaisir de bricoler,
• La possibilité de modifier ou réparer soi même.

4.3. Inconvénients

• Le bruit : la pompe choisie n’est pas un modèle du genre même
  si le niveau sonore diminue après rodage de quelques semaines,
• La fiabilité des quelques pièces les plus sollicitées,
• Le service après vente inexistant contrairement à celui exemplaire d’une marque bien connue.

Derniers conseils, le dimensionnement et l’assemblage des pièces ont
été définis après de nombreux essais pour obtenir un équilibre plutôt satisfaisant. Quantité de points critiques ont ainsi été résolus et s’écarter même modérément de ce concept initial peut réduire notablement les performances.

Cette réalisation n’a pas la prétention de concurrencer dans la durée les excellents modèles du commerce. Elle peut simplement aider à débuter ou trouver sa place dans les clubs ou les exigences esthétiques et sonores sont moindres. Ce compromis reste une option intéressante
à condition que nos animaux y trouvent toujours leur compte. A vous de tester de juger… et d’améliorer.

Bon bricolage,

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