Echo sondeur couplé à un GPS pour relever les profondeurs d'un plan d'eau
plage de profondeur: 0.5 m à 50 m
angle: 30 °
résolution: 1 cm à 2 m, 25 cm à 50 m
fréquense: 115 Hhz
plage de température: 0 à 30 ° C
alimentation 4,5 à 5,5 v 100 mA
Integrated Chip Antenna
92-Channel GNSS Receiver GPS Galiléo Glonass Beidou
1.5m Horizontal Accuracy
25Hz Max Update Rate (4 concurrent GNSS)
Time-To-First-Fix:
Cold: 24s
Hot: 2s
Heading Accuracy: 0.3 degrees
Time Pulse Accuracy: 30ns
Brancher la batterie après avoir vérifié qu'elle est bien en charge. Se placer sur l'eau dans un endroit dégagé et immerger l'échosondeur (entre 10 et 20 cm sous la ligne de flottaison). Mettre en tension le bathymètre. Pendant quelques instants (30 s à froid), le GPS va chercher sa position. L'écran indique "mauvaise qualité de signal". Quand la position est stabilisée, le bathymètre mesure la profondeur de l'eau. Si elle est supérieure à 50 cm et que le signal est de bonne qualité, l'appareil enregistre les données toutes les 4 secondes. Si le signal du GPS ou de l'échosondeur sont dégradés l'appareil bip et la led rouge reste fixe, sinon led rouge et verte clignotent en alternance. Il est possible de couper le buzer avec l'interrupteur prévu (préférable notamment lors de la recherche initiale de la position). Les paramètres de signal dégradé de fréquence d'enregistrement peuvent être modifiés dans le code.
horodatage GMT; latitude; longitude; variable fix; nbre de satellites; profondeur; qualité du signal
Simulateur de pluie portable
Cuve : diamètre 0,15 m, hauteur 0,4 m, épaisseur plexiglass 3 mm
Couvercle et fond en plexiglass 8 mm.
Tube bulleur : diam. ext 16 mm, diam. int. 13 mm
Trou de remplissage de 50 mm de diamètre.
19 tubes capillaires, trous de 2,4 mm placés tous les 30 mm sur les diagonales, (1 capillaire/ 8,6 cm2) capillaires Tygon microbore tubing de 0,35 m, 0,76 mm diam. int. et 2,3 mm diam. ext.
Joints en mastic.
Q (m3 s-1)
ΔP différence de pression aux extrémités des capillaires
ΔP = Hρg H distance entre la base du tube bulleur et l’extrémité supérieure des capillaires (m), ρ densité de l’eau (g m-3), g accélération de la pesanteur (ms-2)
r rayon du capillaire (m)
η viscosité de l’eau (gm-1s-1)
L longueur d’un capillaire
· les débits mesurés avec les prototypes d’infiltromètres en faisant varier la charge H sont conformes aux débits théoriques calculés.
· à charge constante les débits varient selon la température (mais pas aussi vite que le prédisent les calculs théoriques) ; faibles différences entre 10 et 25 °, faire cependant attention aux effets de surchauffe sur les surfaces de plexiglass.
· faire attention à l’état des capillaires qui peuvent se boucher par le développement de micro organismes.
24,1 cm de diam. d’après les photos 12 lignes de capillaires et 12 capillaires sur le diamètre de 24 cm , soit un espacement de 2 cm entre capillaire (106 capillaires soit 1 cap./4 cm2) avec Tygon ND 100-80.
Cuve : diamètre int. 240 mm, ext 250 mm, hauteur 500 mm , volume total 22,6 L, plexiglass de 5 mm d’épaisseur
Couvercle et fond plexiglass de 15 mm d’épaisseur (350 x 350 mm), surface du fond mouillé 452 cm2
Tube bulleur 12 mm/16 mm , longueur 600 mm
Bouchon trou de remplissage caoutchouc 60/70
Bouchon trou tube bulleur caoutchouc 31/38
Capillaires Tygon (0,76/ 2,3 mm) 35 cm de longueur, 45 unités (15,75m, 51,7 ft) 1 capillaire/10 cm2 , espace de 3 cm entre les capillaires
Anneau métallique : diam. ext 244,5 mm int. 236,5 mm, hauteur 200 mm (75 + 125)
Calibrage de la hauteur du bulleur
H bulleur (cm)
5
10
15
20
30
Q (mm/h)
55
89
127
168
215
Cuve : diamètre int. 220 mm, ext 230 mm, hauteur 400 mm , volume total 15,2 L, plexiglass de 5 mm d’épaisseur
Couvercle et fond plexiglass de 12 mm d’épaisseur (330 x 330 mm), surface du fond mouillé 380 cm2
Tube bulleur 8 mm/12 mm , longueur 500 mm
Bouchon trou de remplissage caoutchouc 60/70
Bouchon trou tube bulleur caoutchouc 31/38
Capillaires: Tygon (0,76/ 2,3 mm) 35 cm de longueur, 89 unités (31,5 m, 103,35 ft) 1 capillaire/ 4,26 cm2 , espace de 2 cm entre capillaires
Anneau métallique : diam. ext 220 mm int. 214 mm, hauteur 200 mm (75 + 125)
Capteur du niveau piézométrique d'une nappe permettant l'enregistrement des données et leur sauvegarde sur une carte SD. Installé dans un tube piézométrique (dans une zone humide par exemple).
ATTENTION, travail en cours non finalisé. Adaptation des tensions du circuit nécessaire et contrôle du calibrage.
Depuis le développement des microcontrôleurs ESP32 la conception d'un datalogger peut être simplifiée et rendue plus efficiente. Voir le projet Piézomètre V2
Convient aussi pour les mesures de conductivité hydraulique verticale comme les dispositifs double ou simple anneau (Beerkan).
Carte arduino pro mini 3,3 v 8 Mhz
Micro SD avec carte < 2 Go 3,3 v p ex pololu 2597
RTC Module DS3231 AT24C32
Adafruit TPL5110 timer
capteur analogique à pression MPX5010DP ou autre modèle
BME280 (option mais n'est pas obligatoire)
Batteries (entre 3.3 et 5.5 volts)
Résistances pour le TPL 5110 : 68,4 kOhms (56 + 10 + 2x1,2) pour 14 min 41 (ou 42) secondes de délai
Capteurs NXP USA inc. 10KPa 5% 5V différentiel
TruStability® Standard Accuracy Silicon Ceramic (SSC) Capteur Honeywell 10kPa différentiel, 5 V analogique, 2% - Pinouts: 1 NC, 2 Vs, 3 Vout , 4 Gnd
port 1 = pression, port 2 = référence (atm.) . P1> P2 Le modèle différentiel peut être remplacé par la version jauge qui compare une pression appliquée à la pression atmosphérique directement
attention bien choisir la tension de service Vs du capteur (3.3 ou 5 v)
Enregistre au format CSV avec des virgules comme séparateur de champ:
date (jj/mm/aa)
heure (hh:mm:ss)
Vout sensor (v)
H (cm)
humidité atmosphérique (%)
température (°C)
pression atmosphérique (HPa)
Une sonde piézométrique immergée couplée à un microcontrôleur ESP32 permettant une communication in situ avec un smartphone ou une tablette.
La conception de ce datalogger initialement prévu pour enregistrer les données d'une sonde piézométrique permet d’envisager un déploiement conséquent pour l’instrumentation des milieux naturels. Le logger peut très simplement accepter d’autre capteurs analogiques et numériques (I2C, SPI, UART…) pour des mesures variées de l’environnement : ultra-son pour hauteur d’eau des rivières, qualité de l’air (CO2, PM, COV…), qualité de l’eau (T°, conductivité, turbidité…), station météo… Il est également performant pour la communication sans fil et pourrait s’intégrer dans une architecture réseau de type LoRaWAN pour un suivi à distance.
Ce modèle présente l'avantage de ne pas nécessiter la présence d'une sonde barométrique à proximité des piézomètres d'un site et ne nécessite pas une interface propriétaire, ni une application particulière pour enregistrer les données.
Le dispositif d’enregistrement piézométrique développé est composé deux parties indépendantes :
· Un enregistreur de données « data logger » (fig. 2), autonome en énergie pourvu d’une connexion wifi et d’une interface web. C’est son développement qui est au cœur du projet. Un boitier imprimé en 3D (PETG) permet sa protection et sa mise en place dans le tube du piézomètre (fig 1)
· Une sonde piézométrique immersible (fig. 3). Celle-ci est connectée au data logger par un câble et une broche. Elle est également pourvue d’un tuyau afin de compenser mécaniquement la pression atmosphérique au moyen d’un capteur différentiel. Nous l’avons sélectionnée et achetée chez un constructeur spécialisé en chine (WNK sensors).
Le raccordement des deux se fait au moyen d’un connecteur « aviation » trois broches. (fig. 7)
La mise en place sur le terrain dans des sols hydromorphes est comparable aux sondes « classiques » type SDEC, dans un tube PVC entouré de géotextile (fig. 1).
Le dispositif est conçu autour de la carte DFRobot Firebeetle équipée du microcontrôleur ESP32. Nous exploitons au maximum les fonctions et les composants embarqués afin de minimiser l’ajout de composants externes. Cette conception permet de réduire les coûts, la consommation électrique, le temps de conception et la taille du data logger. Le circuit (fig. 4) est finalement très simple.
Le but du data logger est d’exploiter la sonde piézométrique pour acquérir les données de hauteur d’eau. La fréquence de mesure est paramétrable dans le fichier config.json (en minutes). Moins de 3 secondes sont nécessaires pour réaliser une acquisition de données Entre deux mesures le dispositif est donc mis en veille (consommation en phase de mesure env. 80mA , en veille < 20µA). Équipé d’une batterie lithium d’une charge moyenne de 3200mAh le calcul d’autonomie du data logger dépasserait les 8 ans sans considérer la décharge spontanée de celle-ci.
C’est un capteur de pression différentiel au silicium fonctionnant sur l’effet piézométrique. La réponse électrique est proportionnelle à la contrainte mécanique exercé par la pression de la colonne d’eau. La mesure est analogique : elle varie sur l’intervalle 0.1-3.2V. La sonde contenant le capteur est construite en acier inoxydable, elle assure un indice d’étanchéité IP68. Un câble permet l’alimentation et la communication avec le data logger ainsi qu’une prise d’air atmosphérique pour le capteur différentiel (fig. 6). Il n’est donc pas nécessaire de compenser la pression atmosphérique a posteriori avec la pression barométrique pour déterminer la hauteur d’eau.
Ces sondes sont commandées personnalisées chez le constructeur chinois WNK (référence : 8010TT). Nous avons ainsi choisi une gamme de pression de 0-1mH2O, une tension d’alimentation de 3.3V, une sortie analogique 0.1-3.2V, une longueur de câble de 2m (recoupé a 1.15m ensuite). La justesse de mesure annoncée est de ±5mm et la stabilité de ±2.5mm/an. Elles supportent des environnements corrosifs (tel que les eaux acides d’une tourbière) et fonctionnent entre -20 et 85°C.
Le choix du mode de communication avec le dispositif s’est porté vers un serveur web. Les ESP32 sont destinés aux utilisations IoT et sont donc performant pour toutes les applications Wifi et web. Le serveur web permet une interface dynamique et ergonomique, nous avons donc conservé cette option et opté pour la bibliothèque déjà implémenté par Expressif dans l’API arduino-esp32 : WebServer.h. Plusieurs pages ont ensuite été éditées en langage html.
Deux types de connexion WiFi sont possible :
· STA (mode Station fig. 4): Le data logger se connecte à un réseau WiFi fournit par un Router (ex : box internet du bureau). Le client (ordinateur, smartphone) est également connecté à ce même réseau local et accède au serveur hébergé par le datalogger au moyen d’une adresse IP fixe. Si le Router dispose d’une connexion internet alors la date et l’heure du data logger sont mis à jour via un server NTP. Ces paramètres wifi sont enregistrés dans le fichier config.json
· AP (mode Acces Point, fig. 5) : Le data logger crée lui-même un réseau WiFi local. Le client vient se connecter à ce réseau et peut également accéder au serveur du data logger. Ce mode permet de se connecter directement au datalogger sur le terrain sans passer par un router. Il ne permet cependant pas de mettre à jour l’heure et la date, puisque le réseau n’est pas connecté à internet.
ESP32 DFRobot FireBeetle ESP32 Digikey
Résistance 50 kΩ
interrupteurs à bouton-poussoir normalement ouverts (NO) - 6mm
connecteur 3 broches aviation GX12 12mm mâle/femelle Amazon
Li-on 18650 3.7V 3200 mAh
Connecteur JST 2 broches
fil électrique 26/28AWG
gaine thermorétractable
filament PETG
sonde WNK8010 de WNK sensor
Réaliser le montage (fig. 6). La broche GPIO36 (ADC1_CHANNEL_0) de l’ESP32 sur la carte FireBeetle est reliée à un pont de résistance (1MΩ + 1MΩ) (cf fig. 7) connecté aux bornes de la batterie. Une lecture analogique de cette entrée permet ensuite de connaitre la tension de batterie en multipliant par un facteur 2 (loi de Kirchhoff). Il faudra néanmoins fermer le circuit en court-circuitant les résistances R10 et R11 de 0Ω en réalisant deux soudures délicates (fig. 8).
Placer le montage dans le boitier. Attention au connecteur 3 broches qui s’assemble par l’extérieur (fig. 9) . La carte Firebeetle s’emboite dans son emplacement, aucune vis ou colle n’est à prévoir pour le montage.
Ouvrir le fichier data/config.json avec un éditeur de texte classique (bloc-notes windows par exemple) et configurer l’ensemble des paramètres voulus. Ceux-ci sont stockés indépendamment du code compilé, il est donc possible de les modifier par la suite.
SSID : nom du réseau (connexion STA)
pass : mot de passe (connexion STA)
Piezo_name : le nom de la sonde (et pas du logger !)
Zero_lvl : la tension d’initialisation. Ne pas modifier sans raison particulière
Sleep_time : le temps de mise en veille entre deux mesures (en minutes)
Sauvegarder
Ouvrir le code ESP32dataloggerINO.ino avec ArduinoIDE 1.8 et connecter le logger en USB.
Renommer le datalogger ligne 28 (#define PiezoRef "nom_piezo")
Modifier éventuellement les paramètres de connexion AP (voir document descriptif pour connexion AP et STA)
Nom du réseau ligne 49 : *ap_ssid
Mot de passe ligne 50 : *ap_password
La TimeZone si le fuseau horaire est différent de la France métropolitaine. (Ligne 82)
La fonction de calibration signal analogique ~ grandeur physique mesurée si l’utilisation est différente de la sonde piézométrique WNK8010TT (log_data ligne 387 & HomePage ligne 575)
Sélectionner dans le menu « outils » la carte DFRobotESP32Arduino/ESP32 FireBeetle ESP32 (fig.10 jaune). Choisir ensuite PartitionScheme/No OTA (1Mb APP/3MB SPIFFS). (fig.10 violet)
Toujours dans le menu « outils », transférer le fichier de configuration avec la fonction « ESP32 sketch Data Upload ». (fig.6 rouge) En cas de difficultés se reporter au tutoriel en ligne.
Téléverser le code.
Ouvrir le moniteur Serial (baudrate 115200) puis appuyer sur le bouton pour réveiller le data-logger. Vérifier qu’aucune erreur n’apparait:
SPIFFS et JSON fonctionnels (dans le cas inverse, le logger ne fonctionne pas et n’affichera pas la suite)
L’initialisation et la calibration du cristal 32KHz (fig. 11 rouge)
La connexion WiFi AP et STA (connexion WiFi au réseau local est bien établie « connected to SSID», « STA status = 3 » ; (fig. 11 bleu).
L’initialisation NTP de l’horloge (fig.11 jaune), connexion internet nécessaire.
Se connecter au serveur web à l’adresse IP du logger (ici http://192.168.0.32) en mode STA
En cas de difficultés pour le datalogger de se connecter à internet (horloge non mise à jour) ou si le serveur est inaccessible en STA alors que la connexion est valide, le problème est probablement imputable à l’adressage IP statique. Dans ce cas:
Commenter les lignes suivantes pour désactiver l’adressage IP statique (ligne 913)
Téléverser à nouveau le code, ouvrir le port Serial et réveiller le logger
Récupérer les informations sur le réseau (fig. 11 bleu) et mettre à jours les paramètre d’IP statique ligne 56
Gateway (Gateway IP)
Subnet (Subnet Mask)
Local_IP (ESP32 IP)
Décommenter les lignes 913 pour réactiver l’adresse IP statique. C’est sur celle-ci (ici http://192.168.0.32) que sera maintenant accessible le serveur du data logger sur le réseau actuel.
Téléverser à nouveau le code et vérifier le bon fonctionnement.
Dans le cas d’un réseau créé via un point d’accès smartphone (utilisation sur le terrain), les paramètres réseaux sont habituellement de la forme:
Sur le terrain, il est plus simple d’établir une connexion directe avec le data-logger plutôt que de passer par un router. Dans ce cas la procédure est la suivante
Réveiller le data-logger en appuyant sur le bouton
Sur le smartphone ou la tablette, rechercher le réseau WiFi « ESP32 » et s’y connecter (mot de passe par default scopsagne) (fig. 12)
Ce réseau n’a pas internet. Certains smartphones vont alors proposer d’utiliser les données mobiles ou simplement se déconnecter. Il faut refuser.
Accéder à la page http://192.168.4.1 (essayer différents navigateurs en cas de difficultés)
Cette page d’accueil affiche (fig. 13):
o Le nom du logger (piezo test 1)
o Le nom de la sonde (test)
o L’heure et la date
o Le niveau d’eau lu (autour de 1cm une fois initialisé, et non 0 car la linéarité du convertisseur ADC n’est pas très bonne dans les 5 premiers et derniers centimètres.)
o Le niveau de batterie (env. 4.2V si chargé)
o Les liens vers les autres pages (initialisation, directory…)
Une fois le datalogger configuré au bureau ou en mode STA avec connexion internet il est important de ne pas réinitialiser le logger par un appui sur le bouton Reset ou en débranchant la batterie, sous peine de remise à zéro de l’horloge (01/01/1970).
Mise en place sur le terrain :
Connecter la sonde configurée dans le fichier config.json au logger.
Réveiller le logger
Se connecter en mode AP puis au serveur http://192.168.4.1
Vérifier les informations de la page d’accueil
Hors du « puit piézométrique », initialiser la sonde (bouton Initialize). Cette étape défini la référence atmosphérique de la sonde et permettra de débuter les mesures le lendemain à 00 :00 afin de synchroniser l’ensemble des instruments sur site.
Déconnecter le logger (bouton disconnect)
Pour récupérer des données enregistrées:
Se connecter au logger (AP ou STA)
Aller sur la page directory
Copier le nom du fichier de données (ex : test_piezo_test1.csv, fig. 14)
Coller dans le champ de la page download et valider (fig. 15)
Le navigateur enregistre le fichier.
Pour reconfigurer le logger via le serveur:
Télécharger le fichier config.json (même procédure que pour les données)
Le modifier avec un éditeur de texte
Le transférer à nouveau sur le logger via la page Upload. Le nouveau fichier de configuration doit avoir un nom identique (config.json) et il remplacera automatiquement l’ancienne version.
Retourner sur la page d’accueil et vérifier le bon fonctionnement.
Indicateur sonore et lumineux de niveau piézométrique pour réaliser un relevé manuel
arduino Nano V3
capteur de niveau d'eau basic
1 led RVB
3 résistances 220 Ohms
1 buzzer
1 interrupteur
1 connecteur de batterie 9V (ou lipo + chargeur ?)
1 batterie 9 v
1 mètre ruban métallique
arduino
Un infiltromètre automatique qui simplifie l’exécution de la mesure de l'infiltration selon le protocole Beerkan
V1 - Version originale conçue par Nicolas Deschamps (IRD) et Jacques Thomas (Scop SAGNE) en décembre 2023 dans le cadre du plan de relance
V2- octobre 2024 Jacques Thomas (Scop SAGNE) Modification du pommeau d'arrosoir et du support de la vanne. Solution pour le transport du matériel et liaison souple entre réservoir et vanne.
1 Arduino nano Nano V3.0 Mini Carte USB ATmega328 exemple
1 LCD I2C Display Module LCD HD44780 16x2 avec Interface I2C 2x16
1 Led
1 Buzzer DC 3-24V 85dB Son Alarme Électronique Buzzer Noir 23 x 12mm
1 vanne G3/4" DC12V électrovanne laiton "NC" entraînement direct DN20
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
3 Li-Ion 18650 accumulateur 18650 3.7V 9900mAh
1 Module charge 3S 3S 12V 18650 10A BMS
1 Mosfet N IRF520N
1 Interrupteur On/Off 15x21mm
1 connecteur 2 broches aviation GX12 12mm
1 Condensateur radial 220µF/25V
1 condensateur-multicouches-330-nf
1 résistance 100Ω
1 résistance 20kΩ
1 résistance 4.7kΩ
1 condensateur céramique 100 nF
1 baril 10L MobilPlastic avec poignées
1 Joint Plat 16x24 ; 2mm
2 Joint Plat DN20 20x27 ; 2mm
20 cm tuyau souple PVC 10mm int / 14mm ext
50 cm tuyau souple PVC 2mm int / 4mm ext 2 boulon M3x12
2 colliers serre câble 1.9 mm
Tige fine et rigide 10-15cm en métal
visserie: 2 boulons M3x12 , 2 écrous M3, 6 vis M2x5
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)
· Tournevis, clés Allen, clés plate, pinces...
Impressions en PLA à 0.2mm. Il est recommandé d’imprimer l’arrosoir en position verticale avec des supports (fig. 1). Le raccord fût-vanne avec un remplissage nid d’abeille à 70% (fig. 2).
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
Démarche pas à pas avec un PCB (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, 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. 5).
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. 8). 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. 9)
Pour la partie inférieure du boitier:
Préparer la batterie 12.6V en collant trois accumulateurs Li-Ion 18650 (fig. 10) entre eux et en réalisant le circuit 3S (fig. 11).
Il faut mettre le module sous tension (12.0-12.6V) quelques secondes pour l’activer
Insérer l’interrupteur et la broche. Penser à mettre le joint-capuchon (fig. 14).
Souder par-dessous le PCB la batterie, l’interrupteur, la broche et le buzzer toujours en suivant les indications inscrites dessus (fig. 12).
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 (fig. 12).’
Insérer les écrous M3 à leur emplacement (fig. 13)
Fermer le boitier et visser les boulons M3x10 sur les côtés.
Percer proprement le couvercle du bidon en son centre avec une mèche de 16mm
Insérer le passe paroi imprimé dans le trou, en ajoutant les joints plats 16/24mm (fig. 16&17)
Serrer avec deux pinces plates (28cm) ou des clés à molette
Chauffer et emmancher 18 cm de tuyau PVC 10/14mm (fig. 18).
Ajouter un collier pour maintenir le tuyau (fig. 17).
S’assurer que le joint blanc du couvercle est bien présent et en bon état.
Ces raccords sont simplement vissés. Ajouter les joints DN20 et du ruban téflon sur le pas de vis du raccord bidon-vanne. Il est conseillé de garder ces deux éléments solidaires et de dévisser la tête d’arrosoir pour le transport si nécessaire. Il est également possible de l’orienter vers le haut pour pouvoir poser le bidon sans induire de contraintes sur les raccords.
Rallonger le câble de la vanne (40-50cm) et souder la partie femelle de la broche.
Il est utile d’élargir légèrement l’ouverture du tuyau 2mm pour limiter les phénomènes de capillarité (fig. 21). Emmancher un second tuyau de 5cm de long, 4mm intérieur, sur 2 à 3 cm. Chauffer si nécessaire pour faciliter l’opération. Il est également possible de rajouter un joint silicone pour parfaire l’étanchéité. Solidariser ensuite l’ensemble a une tige métallique au moyen de scotch électrique (fig. 22).
Une solution de support possible, et efficace, du bidon.
Matériel
Trois bambous de 1m ; 3-5cm de diamètre
De la ficelle
Deux crochets imprimés (STL fournis)
Une vis
Réaliser un nœud de trépied en suivant ce tutoriel vidéo. Ajouter une vis sur le bambou central pour éviter au nœud de glisser (fig.21).
Percer les deux bambous des cotés à 25cm du haut. Y passer les cordelettes, faire un nœud d’arrêt sur l’extérieur et attacher le crochet a 5cm coté intérieur (fig. 22).
Baril de 10L MobilPlastic + raccord imprimé + vanne (solénoïde action directe 12V 3/4" DN20) + couvercle « mariotte » (fig. 2). Il est recommandé de conserver cet ensemble solidaire (fig. 3).
Cylindre (PVC ou métal) diamètre 20cm, hauteur ~15cm, biseauté et marqué à 3cm. (fig. 4)
Cisailles à herbes
Marteau antirebond + tasseau longueur ~25cm, coté ~5cm
Trépied ou système pour maintenir le baril en place (une caisse de hauteur ~30cm par ex.).
L’arrosoir beerkan. Coudé si utilisation d’un trépied, droit s’il est posé.
Le boitier électronique « Beerkan Auto »
La présence de la microSD est nécessaire
Bien penser à le charger (≥12.2V dans l’idéal).
Le protocole BFT beerkan pour la méthode.
1. Nettoyer la surface où est réalisée la mesure : enlever les résidus de culture, couper aux cisailles à herbes la végétation.
2. Positionner le cylindre (éviter les cailloux), et l’enfoncer jusqu’au trait (ou environ 2-3cm) à l’aide du marteau et du tasseau. Le tasseau permet de repartir la frappe sur le cylindre.
3. Visser l’arrosoir sur la vanne puis mettre en place l’ensemble bidon-vanne-arrosoir rempli au maximum et le couvercle vissé hermétiquement au-dessus du cylindre au moyen du trépied ou du système de soutient. L’arrosoir doit être centré sur le cylindre, une dizaine de cm au-dessus de celui-ci, afin de ne pas occulter la surface du sol et pouvoir contrôler visuellement le bon déroulement de la mesure.
4. Piquer la sonde dans le cylindre, au plus proche du sol sans être enterrée (2-3mm). Éviter les zones directement en dessous des écoulements de l’arrosoir, les points les plus hauts ainsi que les points les plus bas de la surface. Choisir un point ou le sol est suffisamment compact pour que la tige sur laquelle le tuyau est maintenu ne bouge pas pendant la mesure.
5. Connecter le boitier à la vanne.
1. Vérifier que la carte microSD soit bien présente.
2. Allumer le boitier : bouton ON/OFF rouge en façade.
3. Vérifier la date et l’heure au lancement. Celle-ci n’est pas paramétrable sur le terrain. Se reporter au tutoriel de réalisation pour la mise à jour.
4. Vérifier le niveau des batteries (idéalement autour de 12V)
5. Appuyer une première fois sur l’encodeur rotatif en bas à droite pour quitter l’écran d’accueil.
6. Choisir le numéro de parcelle (entre 0 et 255) en tournant l’encodeur, puis valider le choix en appuyant dessus.
7. Choisir la lettre de réplicat (A à E) suivant la même procédure.
8. Vérifier le nom de fichier créé : format BRK_#parcelle_$replicat.csv
9. Appuyer pour lancer la mesure
L’instrument est automatique, aucune tâche utilisateur n’est requise. Il est cependant conseillé de vérifier pendant la mesure ou à minima à la fin, que tout semble être en ordre : sonde en place, pas de fuites, niveau d’eau dans le bidon…
Un appui long sur l’encodeur pendant la mesure y mettra fin. Un appui court éteint le LCD
Après chaque volume versé l’écran indique (fig. 9):
Le volume en cours d’infiltration (jusqu’à 10 ; ici 5)
Le temps entre deux volumes (Dt en secondes ; ici 57)
Le temps total de mesure (30min max ; ici 2min4s)
A la fin de la mesure : 30min ou 10 volumes atteints (fig. 10)
La LED s’allume et l’instrument bip toutes les 20 secondes et l’écran affiche
Le temps total de la mesure (ici 3min3s)
Le nombre de volumes déversés (ici 10)
La conductivité hydraulique K[mm/h] calculé entre le 3em et le dernier volume versé (ici K = 7729 mm/h)
L’instrument met en mémoire sur la carte microSD trois fichiers
K_ardui.csv (fig. 11) : Un fichier unique qui sauvegarde sur une ligne horodatée (col. 1 & 2) et labellisée (col 3 : parcelle ; col 4 : réplicat) le résultat K en mm/h calculé par l’arduino (col 7). Sont également gardé en mémoire le temps total de mesure en secondes (col 5) et le nombre de volumes de 310ml déversés (col. 6).
K_BFT.csv (fig. 11): Un fichier unique, horodaté pour chaque mesure (header jaune), qui conserve le cumul de hauteur d’eau (col. 5) et de temps cumulé (col. 4) pour chaque volume versé (col. 3). Il est équivalent aux notes que prendrait un utilisateur effectuant la méthode beerkan à la main.
BRK_#_$.csv (ex : BRK_1_A.csv – fig.12). Pour chaque mesure sont sauvegardé la hauteur d’eau (col 5) et le temps d’infiltration (col. 4) dans un fichier CSV différent. L’état de la vanne (col. 6 ; 0 : fermée ; 1 : ouverte) et le volume auquel correspond le couple temps/hauteur d’eau (col. 3) sont également enregistré. Le header jaune horodate et labélise le fichier.
les headers bleus ont été rajoutés dans ce tutoriel pour aider à la compréhension. Ils ne sont pas présents dans les fichiers. Les headers jaunes oui. Les fichiers csv ne sont par contre pas colorés.
Pour recharger l’instrument il suffit de le connecter à une alimentation 12V DC. Il est possible d’éteindre l’écran d’accueil pendant la charge par un appui prolongé sur l’encodeur.
Infiltromètre Beerkan à enregistrement automatique conçu par Simone Di Prima
Adaptation par Pecnot'Lab à partir d'éléments imprimés avec une imprimante 3D.