Ces capteurs fournissent 10mV par degré Celcius. Cette tension est amplifiée 30× par un amplificateur opérationnel monté dans le boitier. Le signal ainsi amplifié est envoyé à l'interface de numérisation (K8000). Les tensions se situent entre 0.5V et 4.5V.

L'alimentation électrique provient de l'ordinateur central (+12V et -12V) via de simples cables cinch stéréo. L'alimentation est découplée sur place. Un cable de microphone transmet le signal de température jusqu'à l'ordinateur, où on lui superpose une légère oscillation qui va augmenter la définition du signal (le convertisseur AD n'a qu'une résolution de 256 bits).

Le thermocouple fournit une tension relative, la différence entre la "soudure chaude" et la "soudure froide". Il faut donc utiliser un second capteur qui lui mesure une température effective. C'est la sonde de température de cave, qui ne sert qu'à fournir une température de référence. Sa température est ajoutée à celle du thermocouple, cela est effectué via le logiciel.

Un thermocouple fournit un signal infinitésimal de 41µV/°C pour le type K. Le type J fournit 55µV/°C mais est plus difficile à trouver. Le type K est souvent utilisé dans l'industrie lourde car il résiste relativement bien aux température élevées qui sont par exemple présentes dans les hauts fourneaux. Le type J est utilisé dans l'industrie du plastique, où on utilise de plus basses températures.

Voici le circuit complet qui amplifie le signal de 55µV/°C en un signal qui va d'environ 0.5 à 4.5V (la résistance de 10MΩ produit un léger offset). Le condensateur de 10µF est réalisé avec des condensateurs de qualité audiophile. Les condensateurs électrolytiques servent au découplage des lignes d'alimentation.

Un second calcul de la dérive est appliquée par le logiciel sur la valeur numérique. Cela permet de réagir plus rapidement aux changements de température. Il est nécessaire de pouvoir prédire la température, car elle continue à monter après l'arrêt du bruleur, à cause de l'inertie thermique des parois du bruleur. Le calcul est tellement complexe que je suis passé d'un système de régulation de type PID (proportionnel intégral dérivé) à une commande prédictive.

L'évolution des températures: la différentiation présente sur la température de l'eau du boiler est bien visible par une courbe plus "rugueuse".

Living

Chambre

Cave (référentiel soudure froide du thermocouple)

Jardin (influence de la température externe),
échelle des températures grise

Chaudière température de l'eau,
échelle rouge.

La différentiation produit un bruit de fond mesurable. En fait, ce bruit améliore le facteur de conversion A/D. Le bruit de fond est comparable à une petite oscillation superposée.

J'ai remarqué que le thermocouple réagit avec lenteur aux variations de température. Plusieurs systèmes de compensation sont nécessaires pour obtenir un fonctionnement stable. Le logiciel prévoit une anticipation automatique tout comme un ancien thermostat d'ambiance à bilame!

Chaque circuit reçoit son alimentation de l'ordinateur, pas besoin d'une alimentation séparée.

Je remplacerai “cet été” le thermocouple par une diode (la photo montre une diode comme celles utilisées pour la mesure de la température de l'air dans un four). J'utilise le coéfficient de température négatif d'une diode en conduction (-2mV/°C). Tout comme l'effet Seebeck (sur lequel est basé le fonctionnement d'un thermocouple) il s'agit d'une valeur constante qui permet donc une mesure de la température exacte. Une amplification de 35× est suffisante et ici aussi nous avons une valeur relative (à cause de la seconde diode de référence qui remplace la "soudure froide"). Un LM3911N monté dans le même boitier fournit un référentiel (la température de la cave). Attention: les diodes sont montées dans le mauvais sens sur le shéma: elles sont en fait en conduction!