Description physique

La e-p-433 communique avec le e-rupteur par radio. Elle est équipé de 2 amplificateurs de thermocouple, une batterie LI-ION, un chargeur de batterie, d'un microcontrôleur Teensy 3.2 et un émetteur 433 MHZ. Dans un effort de miniaturisation, un circuit imprimé regroupe ces composants (CMS et traversants).

Nomenclature

Une nomenclature permet de répertorier les éléments de la e-poignée 433, la première colonne indique le niveau de décomposition :

Niv	Designation	Founisseur	Type	Reference	Rep	Qty
•	Vis M3		Achat		1	4
•	Rondelles M3		Achat		2	4
•	CI CMS e-p-433	RL	Management	WBS	3	1
•	Lithium Ion Battery - 400mAh	Sparkfun	Achat	PRT-13851	4	1
•	Entretoises M3		Achat		5	4
•	Rondelles		Achat		6	4
•	Jupe	Iot city	IMP3D	jupe-433.gcode	9	1
•	Ecrou M5		Achat		10	1
•	Entretoises M3		Achat		11	4
•	Rondelle M5		Achat		12	1
•	Isolateur	Iot city	Découpe laser	Isolateur_a.dxf	13	1
•	Rondelles M3		Achat		14	4
•	Vis M3		Achat		15	4
•	Entretoise de fixation	https://github.com/AIREL46/SCAO/blob/master/wiki/ent-alu-dessus.png	Atelier		16	1
•	Capteur de température		Atelier		17	1
•	Couvercle		Achat		18	1

La modélisation des différents sous-ensembles fait appel principalement à deux logiciels :

• Openscad pour les pièces fabriquées en impression 3D.
• kicad pour le CI CMS e-p-433. https://github.com/AIREL46/SCAO/blob/master/wiki/ent-alu-dessus.png

Description fonctionnelle

La fonction globale e-p-433 est la mesure de la température sur l'entretoise de fixation [16] et sa transmission en mode radio au e-rupteur e-r-433. Cette fonction se décline par :

• La capture avec contact de la température sur l'entretoise de fixation [16] à l'aide d'un capteur de température [17]
• Le traitement du signal délivré par le thermocouple (filtrage, amplification, conversion analogique digitale)
• La transmission radio vers le e-r-433
• Des fonctions secondaires : Battery manager, calibration et IHM.

Description détaillée

Ce paragraphe est structuré selon les articles de la nomenclature de la e-poignée 433MHZ.

Les articles de visserie repérés [1], [2], [5], [6], [10], [11], [12], [14], [15], ne font pas l'objet de paragraphes spécifiques.

Les autres repérés [3], [4], [9], [13], [16] et [17], font l'objet de paragraphes spécifiques.

Entretoise de fixation [16]

Objet

L'objet de l'entretoise de fixation [16] est de :

• constituer la fixation mécanique de la e-p-433 sur le couvercle [18].
• En complément, de prévoir le logement du capteur de température [17] pour qu'il puisse être correctement maintenu et positionner.

Conception et réalisation

Le couvercle de la casserole [18] est représenté sur la photo ci-dessous :

Sur ce couvercle :

• au centre, une tige filetée M5 soudée, prévue par le constructeur pour fixer sa poignée, dans notre cas la e-p-433,
• sur la photo ci-dessous, une surface circulaire plane, d'un diamêtre d'environ 38 mm. Après serrage de l'entretoise, sur cette surface, nous pouvons imaginer :
  • une fixation correcte de l'ensemble e-p-443,
  • un contact thermique dont la qualité va dépendre de 2 paramêtres :
    • l'intimité de contact des deux pièces,
    • de l'importance de leur surface commune.

Sur la photo ci-dessous, le détail de la tige filetée M5 :

Version 1

L'entretoise de fixation [16] est constituée d'une entretoise M5.

Elle est modifiée en atelier selon les indications suivantes :

• Usinage d'une fraisure
• Perçage d'un trou, de 1mm de diamêtre, à mi-hauteur de la partie hexagonale, pour permettre l'introduction du thermocouple.

Version 2

L'entretoise de fixation [16] est constituée d'une entretoise spécifique en aluminium :

• Le dessin de l'entretoise :
• La photo de l'entretoise vue de dessus :

• La photo de l'entretoise vue de dessous :

• La photo de l'entretoise avec ses 3 entretoises M3 :

Capteur de température [17]

Objet

L'objet du capteur de température est la mise à disposition d'une valeur électrique proportionnelle à la température du couvercle [18] de la casserole.

Conception et réalisation

Le capteur de température [17] est conçu et réalisé à partir d'un thermocouple de type K qui utilise une jonction chromel (nickel + chrome) / alumel (nickel + aluminium).

Un article de la revue Mesures atteste que les thermocouples devraient représenter la plus grande part du marché en 2023.

La photo ci-contre montre la soudure chaude d'un thermocouple de type K.

En principe, un thermocouple peut être fabriquer soi-même de manière "artisanal", j'ai moi-même essayé mais sans succès pour le moment. La difficulté est de réaliser la soudure du chromel et de l'alumel. Il faut faire appel à une source de chaleur qui permette d'atteindre la fusion des 2 alliages. De mon expérience, la température atteinte à l'aide d'un briquet, de la gazinière ou d'une lampe à souder de type "camping gaz" est insuffisante. Dans le meilleur des cas, l'intensité de la source de chaleur permet aux 2 alliages de prendre la couleur rouge clair. En conclusion, un poste de soudure de type chalumeau est nécessaire. Par exemple le micro chalumeau.

Un exemple de câble de thermocouple est montré ci-dessous :

Il provient d'un thermocouple de type K, à l'origine, le câble était trop long, il a donc été coupé, ce câble :

• longueur = 90 mm
• la gaine est blanche/verte
• les 2 fils :
  • vert (recouvert d'une gaine thermorétractable bleue)
  • blanc (recouvert d'une gaine thermorétractable blanche)

Les mesures à l'Ohmêtre des 2 fils donnent :

• R(vert) = 8 Ohms
• R(blanc) = 3,5 Ohms.

Ces mesures mettent en évidence les valeurs non négligeables des résistances des 2 fils constituants du thermocouple.

Version 1

• Introduction du thermocouple dans le trou de l'entretoise. Sont maintien est assuré par :
  • une goutte de super glu introduite dans le trou
  • une gaine thermorétractable pour envelopper l'ensemble entretoise/thermocouple.

Version 2

• La photo de l'entretoise avec le capteur de température :

Le capteur de température équipé de son thermocouple est introduit dans le trou prévu à cet effet. La vis de serrage noire (visible sur la photo) assure le maintien du capteur. Son serrage est effectuer avec une clé Allen de 2.

Les 3 entretoises M3 sont prévues pour assurer la fixation de l'isolateur [13].

La jupe [9]

Objet

La jupe [9] habille la partie inférieure de la e-p-433.

Conception

Réalisationson

IMP3D

L'isolateur [13]

Objet

L'objet de l'isolateur est de réaliser une isolation thermique entre l'entretoise [16] et la jupe [9].

Conceptionson

Réalisation

Découpe laser

Batterie LI-ION [4]

Objet

L'objet de la batterie LI-ION est l'alimentation en tension continue des circuits électroniques du CI CMS e-p-433 [3].

Conception

La Lithium Ion Battery - 400mAh est décrite sur les sites Wikipédia français et anglais :

• Accumulateur lithium-ion
• Lithium-ion battery.

Son utilisation nécessite :

• un chargeur adapté à ce type de technologie SparkFun LiPo Charger Basic - Micro-USB
• une attention particulière à la température en fonctionnement conduisant au strict respect des recommandations du constructeur. La datasheet du constructeur, concernant "Operating Temperature Range", en fonction du mode de fonctionnement, indique : ** Charge 0 ~ 45°C ** Discharge –20 ~ 60°C.

Réalisation

Approvisionnement.

CI CMS e-p-433 [3]

Objet

L'objet du CI CMS e-p-433 [3] est de grouper toutes les composants électroniques de l'e-p-433 à l'exception du thermocouple.

Conception

Conception des fonctions

Amplificateur de thermocouple

L'amplificateur de thermocouple est conçu à partir du circuit intégré CMS ANALOG DEVICES AD8495. Son schéma électrique :

Microcontrôleur

Calibration

Battery manager

3XLEDS

Emetteur 433MHZ

Réalisation (WBS)

La réalisation du CI CMS e-p-433 [3] est traitée en un projet séparé. Il fait appel à un "Work Breakdown Structure" (WBS). Le principe du WBS consiste à décomposer le projet en tâches élémentaires. Ces tâches sont représentées par le tableau ci-dessous :

Designation de la tâche	Founisseur	Type	Ref1	Ref2	Note
Projet	Kicad		e-p-433.pro
Schéma électrique	Kicad	Eeschema	e-p-433.sch
Génération netlist	Kicad	Eeschema	e-p-433.net
Génération BOM	Kicad	Eeschema	e-p-433	e-p-433.ods	LibreOffice Calc
Edition PCB	Kicad	Pcbnew	e-p-433.kicad_pcb	e-p-433.net
Génération fichiers GERBER	Kicad	Pcbnew	e-p-433.kicad_pcb	Gerber
Génération plan de perçage	Kicad	Pcbnew	e-p-433.kicad_pcb	e-p-433.drl
CI nu et stencil	A définir	Achat	Fichiers Gerber
Lot de composants	A définir	Achat	BOM
CI - CMS	Iot city	Fabrication	BOM + schémas
CI - Composants traversants	RL	Fabrication	BOM + schémas