Lorsque le réservoir n'est pas visible, on ne sait qu'il est plein que
lorsque l'essence ressort par la prise d'air, voire le pot d'échappement via la
prise de pression. Tout cela est bien embêtant et je me suis lancé dans la
réalisation d'un détecteur.
Je suis particulièrement content de son fonctionnement et de sa simplicité.
En effet, il ne comporte qu'un seul transistor, une seule résistance, un seul
potentiomètre de réglage, une cellule photoélectrique (résistance variable) et
deux diodes led, soit 6 pièces au total.
Je n'ai pas trouvé d'indication sur la photo-résistance récupérée sur un appareil bon pour la casse. J'ai donc relevé ses
caractéristiques. Les voici :
lux
résistance
22
51000
ohms
350
14800
ohms
1400
4400
ohms
5500
2200
ohms
Un éclairage de 1400 lux correspond à celui d'une ampoule à incandescence de 40 watts à 50 cm. L'éclairage fourni par une led est beaucoup plus faible.
En dessous de 500 lux la résistance augmente très rapidement ce qui donne une bonne sensibilité au montage.
Sans carburant dans le réservoir, la led éclaire la photo-résistance et le
transistor conduit. La led rouge s'éclaire.
Lorsque le réservoir est plein, le
carburant atténue la lumière reçue par la photo-résistance et la lumière est
difractée par le changement de milieu (air-essence). Le courant de commande du
transistor diminue et la led rouge s'éteint progressivement.
Pour régler le montage, il suffit de faire le plein jusqu'au niveau de
référence et d'ajuster le potentiomètre pour obtenir l'extinction de la led
rouge. Evidemment, le réglage doit être effectué avec le réservoir totalement à l'abris de la lumière.
Le détecteur se branche sur la même source de courant que le récepteur.
Partie mécanique
La led verte qui éclaire le réservoir est installée au-dessus de celui-ci
sur une petite pièce d'impression 3D en PLA qui lui donne une inclinaison.
La photo-résistance est placée sur une face perpendiculaire à celle qui
supporte la led d'éclairage, approximativement à la même distance de l'angle
qui les sépare.
Le réservoir est préparé avec une bande autocollante noire et la led verte
est fixée au-dessus de la partie ajourée supérieure.
La photo-résistance est ajoutée sur la partie ajourée inférieure.
Comme le tout sera recouvert de bande autocollante, j'ajoute une petite
pièce en aluminium mince récupéré d'une plaque de photogravure offset. Le but
est double : éviter que la bande autocollante vienne masquer la lumière et
servir de réflecteur.
Le circuit électronique est maintenu par une pièce d'impression 3D en PLA
qui le recouvre et se fixe avec 2 vis de 10x2.
J'avais déjà installé un interrupteur commandant le circuit électronique
qui indique l'état de la batterie du chauffe-bougie. J'ai repris l'alimentation
à partir du circuit du chauffe-bougie car, lui aussi, ne sert qu'au sol.
Sur cette photo, le réservoir est vide et la led est éclairée. Celle qui est
éteinte signale que la tension de l'accu du chauffe-bougie est chargé.
Après avoir réalisé ce montage pour le Stampe, j'en ai fait un deuxième pour l'Extra 260 avec les mêmes éléments.
Je pensais avoir sélectionné une led blanche qui donnerais de la lumière verte mais elle donnait de la lumière blanche.
Je pensais aussi que la photo-résistance était la même que celle du montage précédent mais ce n'est probablement pas le cas.
J'ai eu des difficultés pour régler le montage et j'ai été amené à changer le potentiomètre de 100 K par un 10 K.
La courbe de la résistance en fonction de l'éclairement fournie plus haut est celle de ce deuxième montage.
Pour que le montage soit sensible, il faut que la zone de fonctionnement soit celle où la résistance varie le plus en fonction de la lumière.
Lorsque le réservoir est presque plein, le courant dans la photo-résistance est à sa valeur minimale et la led rouge est pratiquement éteinte.
Dès que le réservoir n'est plus vraiment plein (le plus tôt possible), le courant dans la photo-résistance doit être suffisant pour obtenir l'éclairage voulu de la led rouge.
Alors comment évaluer la valeur du potentiomètre selon celle de la photo-résistance ?
Le transistor commence à conduire à partir d'une tension base-émetteur de 0,7 volt.
Lorsque le réservoir est plein, la led rouge est éteinte et le transistor ne conduit pas, son courant base-émetteur est nul.
Le rapport entre la résistance du potentiomètre et celle de la photo-résistance est alors le rapport de leurs tensions, soit 0,7 / (V - 0,7). Le potentiomètre sera réglé pour que sa résistance soit Rpot = 0,7 x Ropto / (V - 0,7).
Il faut également que la led rouge puisse être bien lumineuse dès que le réservoir se vide. Une led rouge s'éclaire dès 1,5 Volt et le courant peut monter jusqu'à 20 mA pour +/- 1,8 volt.
Le transistor BC548 existe en 3 types dont les gains sont les suivant :
BC548A
110 à 220
BC548B
200 à 450
BC548C
420 à 800
Le courant de collecteur sera donc de 20 mA pour un courant base-émetteur égal à 20 mA / gain.
Selon le gain du transistor, le courant base-émetteur pour que la led ait le maximum de luminosité sera entre 0,025 mA et 0,18 mA.
Exemple :
Montage alimenté en 6,5 volts, gain BC548B = 300 et photo-résistance (réservoir non-plein) de 20K (250 lux dans cet exemple).
Le potentiomètre sera réglé sur 0,7 x 20 K / (6,5 V - 0,7)= 2414 ohms pour éteindre la led rouge.
Le courant dans la photo-résistance passe entièrement dans le potentiomètre et sera de 0,7 / 2414 = 290 uA. Aucun courant ne traverse le transistor.
Pour que la led rouge soit à sa luminosité maximale, le courant dans la photo-résistance devrait augmenter de 20 mA / 300 = 67 uA et passer à 290 uA + 67 uA = 357 uA.
Pour cela la photo-résistance devra diminuer à (6,5 V - 0,7) / 357 uA = 16,26 K soit à 305 lux.
Juin 2022, je réalise que, sur le terrain, sous le soleil, il n'est pas évident de voir quand la led s'éteint.
Je décide donc d'améliorer le système. J'avais choisi que la led serait éteinte quand le réservoir serait plein pour que la led ne consomme pas de courant durant tout le vol, s'était une erreur.
L'état du réservoir n'est utile qu'au moment du remplissage, il est donc plus judicieux d'alimenter le détecteur de niveau avec une batterie externe et d'équiper le système d'un indicateur de niveau.
Chaque modéliste dispose d'un indicateur de charge pour les batteries LiPo, il va servir comme indicateur de niveau.
Dans la partie située dans l'avion, on modifie la tension d'alimentation du transistor BC548 et on en ajoute un deuxième, un potentiomètre ajustable de 150 ohms, deux résistances de 470 ohms et une prise à 5 (ou 6) contacts.
Le deuxième BC 548 est monté en ''emetter follower'', sa tension d'émetteur suit celle de sa base diminuée de 0,7 volt. Celle-ci est divisée en 2 au travers des résistances de 470 ohms pour être présentée à l'indicateur de charge pour LiPo 2S.
Les BC548 sont alimentés en 3S pour parvenir à indiquer 100% sur le testeur d'accu (8,4 volts). Le potentiomètre ajustable de 150 ohms sert à ne pas monter plus haut en tension.
On réalise un câble avec une prise d'équilibrage pour LiPo à 3 contacts (comme sur Batterie 2S) et une prise d'équilibrage à 4 contacts (comme sur chargeur 3S), toutes deux réliées à une fiche à 5 (ou 6) contacts.
Dans la partie externe à l'avion, Il n'y donc que le câble que l'on connecte à une batterie LiPo 3S de faible capacité (par exemple 450 mAh) et le testeur de batterie.
Le circuit reçoit son alimentation de la batterie 3S (11,1 V mais aussi 7,4 V) et fourni en sortie les tensions d'une batterie LiPo 2S (7,4 V et 3,7 V) pour le testeur de batteries.
Diminuer la valeur du potentiomètre de 100 K permet d'augmenter la tension délivrée au testeur de batterie. Augmenter la valeur du potentiomètre de 150 ohms permet de diminuer la tension délivrée au testeur de batterie.
Je préconise donc de régler le potentiomètre ajustable de 100 k pour obtenir un affichage maximal (éventuellement même un affichage ''hight voltage''). Il est possible qu'à ce stade le testeur de batterie n'affiche rien du tout si il ne reçoit pas assez de tension. 1 - Réservoir vide, si le testeur n'affiche rien, il faut diminuer la valeur du potentiomètre ajustable de 150 ohms. Sinon il faut l'augmenter pour tenter d'obtenir un affichage de 0 %. L'affichage 0 % peut s'avérer impossible à atteindre avec le potentiomètre ajustable de 150 ohms. Dans ce cas, il faut régler celui de 100 K pour obtenir 0 %. 2 - Ensuite, remplir le réservoir et calibrer le potentiomètre de 100 K pour obtenir un affichage de 100 %. Vider le réservoir et, si l'affichage disparaît du testeur reprendre au point 1.
Par approximations successives, le réglage sera optimal et devra se terminer par un affichage de +/- 95 %, réservoir plein.
L'affichage reste longtemps sur 0 % au début puis monte rapidement à la fin du remplissage du réservoir. Cela dépend des dimensions du réservoir et de la position de la led et du capteur.
L'essentiel étant d'être averti avant le débordement du réservoir, on peut privilégier ce phénomène et obtenir ainsi plus de précision sur le niveau maximal.
L'effet maximal est obtenu pour une valeur de zéro ohm du potentiomètre de 150 ohms et un réglage de l'affichage à 95 %, réservoir plein.
Dans ce cas, l'affichage ne descendra pas à zéro, réservoir vide. J'ai privilégié la simplicité du montage et son efficacité par rapport à une précision inutile.
Voici la réalisation du système sur mon Stampe SV4:
Voici la réalisation du système sur mon Extra 260:
Fin juillet, J'ai constaté que l'électronique n'est pas stable. Après avoir indiqué 100 %, l'indication redescend, ce qui conduit à continuer le remplissage jusqu'à déborder. Il est probable que cela est lié à l'importance du courant passant dans la résistance de 100 ohms.
J'ai donc été forcé de changer de système de mesure (testeur d'accu) et j'ai opté pour un système à 3 leds qui s'éclairent l'une après l'autre, deux rouges et une verte. La première indique que l'appareil fonctionne.
La deuxième s'éclaire jusque avant que le réservoir soit rempli et la verte indique que le réservoir est plein. Voici le montage terminé:
Peu de choses ont été modifiées au premier circuit. Il s'agit seulement d'en augmenter la sensibilité et d'en faciliter le réglage. La résistance de collecteur du premier transistor a changé, elle passe de 100 ohm à 1,8 K ce qui augmente la sensibilité.
Le réglage du potentiomètre était trop sensible au vibrations et avait tendance à se modifier. J'ai remplacé le potentiomètre de 100 K par une résistance de 68 K et un potentiomètre de 25 K en série pour faciliter le réglage et diminuer la sensibliité.
Les deux résistances de 470 ohms et le potentiomètre de 150 ohms sont devenus inutiles et ne sont pas sur le schéma mais il n'est pas nécessaire de les enlever.
Une led rouges munie d'une résistance en série de 330 ohms s'éclaire dès que la tension sur l'anode est de 2,7 volts. La première led s'allume lorsque le premier circuit fournit 2,7 volts.
Ensuite, la seconde led s'éclaire lorsque le premier circuit fournit 2,7 + 3,5 (diode zener) + 0,6 (diode) soit 6,8 volts. Le potentiomètre du premier circuit doit être réglé de manière à ce que la seconde led s'éclaire lorsque le réservoir est presque plein.
Le potentiomètre de 25 k du deuxième circuit doit être réglé pour que la led verte s'éclaire juste après la seconde led rouge et que le plein est fait. Voici le nouveau schéma:
Ce n'est que très récement que j'ai découvert que la sensibilité du potentiomètre du circuit dans l'avion était trop importante et que le réglage changeait avec les vibrations du moteur.
La résistance totale de 100 K en série avec le capteur opto-électronique est conservée mais la sensibilité est ainsi de 100 / 25 = 4. Je viens de d'effectuer à nouveau les réglages et tout fonctionne.
J'insiste sur la nécessité de placer l'avion en ligne de vol (position choisie également pour le reglage), faute de quoi le moment où la led verte s'éclaire sera imprécis et le débordement possible.
Pour éviter cela, vous pouvez imprimer un mouvement d'avant en arrière quand la seconde led rouge est éclairée, faisant ainsi bouger le carburant dans le réservoir. Si la led verte s'éclaire fortement, le réservoir est plein !
