🌎Infiltromètre Beerkan Pecnot'Lab - Biofunctool - modèle compact

Un infiltromètre automatique qui simplifie l’exécution de la mesure de l'infiltration selon le protocole Beerkan. Inspiré du modèle Mariotte, il est plus compact et permet un déploiement plus aisé.

Historique des versions

• V1 - juillet 2025 Jacques THOMAS (Scop SAGNE) inspiré du modèle Mariotte V4

Le modèle Mariotte présente l'avantage de fournir, lors de chaque déclenchement de la vanne, un volume d'eau assez constant. Bien que la mesure de l'infiltration ne se fasse pas à partir des volumes versés mais à partir des mesures de la sonde à pression qui enregistre les variations réelles de la hauteur de la lame d'eau dans le temps avec une résolution inférieure au mm, le principe du vase Mariotte permet d'appliquer une lame d'eau d’épaisseur constante (entre 10 et 11 mm) dans le cylindre de mesures.

Cependant, ce dispositif souffre de beaucoup inconvénients :

• encombrement du matériel obligeant de fournir un fût de 30 L pour faciliter son déplacement,

• positionnement du réservoir Mariotte en hauteur (sur le fût ou sur un trépied dans la version V1)

• volume d'eau important pour chaque mesure (10 L dans le vase Mariotte alors que moins de 4 L sont réellement versés dans le cylindre)

• modèle d'électrovanne nécessitant généralement une pression supérieure à celle du réservoir Mariotte pour se déclencher générant des soucis d'approvisionnement.

En utilisant une pompe submersible 12V offrant un débit de 10L/min et à condition de fournir une alimentation électrique de qualité (power bank), nous résolvons plusieurs de ces inconvénients:

• ensemble compact tenant dans un seau de 10 L pour le rangement et le transport

• positionnement du réservoir (seau) sur le sol

• utilisation d'un volume réduit d'eau (< 4 L), ce qui avec seulement 2 réservoirs de 10 L d'eau permet d'assurer au moins 4 mesures d’infiltration sur le terrain sans devoir refaire le plein.

En maintenant une tension d'alimentation à 12,5 V on verse à chaque éclusée une lame de 10.5 ± 0.14 mm pour une durée de 2700 ms.

Cf. ci dessous les mesures réalisées entre 12 et 13,5 V de 2600 à 2800 ms. cf. Fig 1.

Avec une tension qui varierait avec l’épuisement de la power bank sollicitée pendant toute une journée (de 13.3 à 12.5 v) la lame d'eau versée à chaque distribution varierait progressivement entre 11,2 et 10.2 mm. L'écart est donc très faible et largement aussi performant que les électrovannes testées avec le modèle Mariotte, cf. Fig 2.

La connexion au pommeau d'arrosoir est aussi optimisée en utilisant un raccord pneumatique rapide push et un tuyau souple.

A condition de respecter 2 consignes importantes, ce dispositif présente un avantage certain sur le modèle Mariotte:

• maintenir l'extrémité du tuyau raccordé à la pompe (au niveau du raccord sur le pommeau d'arrosoir) au dessus du niveau initial d'eau du seau. Sinon, une fois la pompe amorcée elle provoque un écoulement continu par effet siphon ! C'est pourquoi il faut limiter le volume d'eau placé dans le réservoir au strict minimum (la conception des raccords et des tubulures évite l'effet siphon à condition de ne pas remplir le seau de 10 L).

• appliquer une tension électrique ≥ à 12,5 V, ce qui est très facile en employant la power bank proposée par Eïwa shop.

Fig.1

Fig. 2

Fournitures et ressources

Fournitures

• 1 Arduino nano Nano V3.0 Mini Carte USB ATmega328 exemple

• 1 Capteur piezo mpx5004dp

• 1 LCD I2C Display Module LCD HD44780 16x2 avec Interface I2C 2x16

• 1 Led

• 1 Buzzer KY-012 Active Piezo Buzzer Alarm Sensor 85 dB

• 1 pompe 12 V 10L/min submersible Comet Elegant

• 1 fiche alim Embase alim CI415 (5.5/2.1)

• 1 RTC I2C DS3231

• 1 encodeur rotatif KY-040

• 1 régulateur LM7805 : 5V 1,5A

• 1 voltmètre Digital DC Voltmeter 0.28 inch Two-Wire 2.5V-30V

• 1 MicroSD reader Breakout Board for microSD Card

• 1 Mosfet N IRF520N

• 1 connecteur 2 broches aviation GX12 12mm

• 1 Condensateur radial 100µF/25V

• 1 condensateur-multicouches-330-nf

• 1 condensateur céramique 100 nF

• 1 résistance 100Ω

• 1 résistance 20kΩ

• 2 résistance 4.7kΩ

• 3 aimants diam. 10 mm x 3 mm

• 1 seau avec anse de 10 L

• 1 Joint Plat 16x24 ; 2mm

• 2 Joint Plat DN20 20x27 ; 2mm

• 18 cm tuyau souple PVC 10mm int / 14mm ext

• 40 cm tuyau souple PVC 10 mm int 13 mm ext

• 40 cm tuyau souple PVC 13 mm int 16 mm ext

• 50 cm tuyau souple PVC 2mm int / 4mm ext

• 7 cm tuyau souple PVC 4 int / 9mm ext

• 50 cm tuyau PVC ¾ 19/24 mm

• 1 raccord rapide push 16 mm - G ¾ "

• 2 colliers serre câble 1.9 mm

• Tige fine et rigide 7-10 cm en métal

• visserie: 2 boulons M3x12 , 2 écrous M3, 6 vis M2x5

STL

10MB

Beerkan_auto.zip

archive

Code IDE

18KB

beerkan_v2_arduinoIDE.ino

Divers: Fil électrique 26/28AWG ; gaine thermorétractable, colle à chaud

· Imprimante 3D + filament PLA (env 60m)

· Poste à souder (Etain et Nickel pour la batterie)

· Téflon, Tournevis, clés Allen, clés plate, pinces...

Impressions en PLA à 0.2mm. Une des pièces a un diamètre de 24 cm et nécessite donc une imprimante avec un grand plateau.

Bibliothèques arduino :

adafruit/SD v.0.0.0

mathertel/OneButton v.2.0.3

mathertel/RotaryEncoder v.1.5.3

adafruit/RTClib v.2.0.3

marcoschwartz/LiquidCrystal_I2C v.1.1.4

arduinogetstarted/ezOutput v.1.2.0

akkoyun/Statistical v.2.4.1

Fig 3: schéma de câblage

Fig. 4: PCB V2

Montage

Démarche pas à pas avec un PCB Fig. 4, sinon réaliser le câblage selon la Fig. 3.

Sur la partie supérieure du boitier, câbler indépendamment avec des fils d’une dizaine de cm de longueurs (20 cm c'est plus confortable), de couleurs différentes les composants suivants

• Ecran LCD

• Pololu microSD

• Encodeur rotatif

• La broche

• Le capteur piézométrique. Connecter également le tuyau PVC 2mm de 50cm et le sertir avec un collier.

• L’interrupteur

• La LED

Code couleur conseillé : VCC rouge, GND noir, SDA bleu, SCL jaune, puis des couleurs distinctes pour l’encodeur et la micro SD en fonction des fils disponibles.

Positionner ensuite les éléments de la façade coté intérieur (LCD, LED, Encodeur, micro SD Pololu, voltmètre) puis les fixer au moyen de vis M2x5 et/ou de colle à chaud.

Fig. 6 câblage intérieur de la façade

Fig. 7: connexion du tuyau (capteur NXP)

Fig 8: MPXV5004DP Pinouts: 4 Vout, 3 Gnd, 2 Vs (pression sortie haute côté 5 à 8)

Penser à tourner au maximum la vis de réglage du contraste sur le LCD (cube bleu).

Souder ensuite sur le PCB, aux positions inscrites, les composants suivants :

• Le module RTC

• Les transistors

• Les condensateurs

• Les résistances

• Les « sockets » pour accueillir l’Arduino nano

• L’embase d’alimentation

Puis souder les fils des composants de la façade en suivant également les inscriptions du PCB (fig. 9). Le voltmètre est à connecter à un des pin 12V et au GND. Il faudra également plier délicatement le module RTC jusqu’à un angle de 45° afin qu’il rentre correctement dans le boitier par la suite. (fig. 10)

Fig. 9: soudures du PCB

Fig. 10: plier le module RTC

Il faut mettre le module sous tension (12.0-12.6V) quelques secondes pour l’activer

• Téléverser le code dans l’Arduino.

Note : pour mettre à jour le module RTC il modifier la valeur de la variable init_RTC (ligne 34) de 0 à 1 puis téléverser le code. Ensuite la remettre a 0 puis téléverser une nouvelle fois.

• Souder les « pins » de l’Arduino et le clipper sur les « sockets » du PCB.

• Mettre sous tension et vérifier que tout fonctionne.

• Passer le tube PVC par l’orifice du boitier, et ajouter un point de colle sur le capteur pour le solidariser à une paroi.

• Fixer le PCB par deux vis M2x5 .

• Insérer les écrous M3 à leur emplacement.

• Fermer le boitier et visser les boulons M3x10 sur les côtés.

Fig. 11: boitier terminé

Liaison pompe-pommeau d'arrosage

La liaison se fait à l'aide d'un tuyau de diamètre 10/13 mm côté pompe et 13/16 mm côté pommeau d'arrosage. Un support fixé sur le seau permet de tenir le tuyau verticalement. Côté pommeau d'arrosage la liaison se fait grâce à un raccord rapide push pneumatique.

Sonde de pression :

L'extrémité du tube de la sonde à pression (diam. 2/4 mm) est insérée dans un tube plus gros ( diam. 4/9 mm) et dans un support en plastique qui porte une tige faite pour être fichée dans le sol. Par son design le support maintient l'extrémité du tube à 2 ou 3 mm du sol. Trois aimants permettent de plaquer le support contre le cylindre. L'emploi d'une petite pièce métallique placée sur le côté extérieur du cylindre est nécessaire car l'acier inoxydable n'est pas aimanté.

Penser à évaser légèrement la base du tube de 5 mm placé dans la pièce qui se plaque contre le cylindre pour limiter la formation d'un ménisque qui fausserait les mesures.