Pour ce montage, c’est le port joystick de votre PC qui sera mis à contribution. Ce port est dit analogique et c’est la raison pour laquelle nous l’avons retenu. Cela signifie qu’il est capable de traduire une infinité de valeurs, à opposer à un organe logique qui, lui, ne sait traduire que deux états. Pour faire une comparaison, le robinet de votre lavabo est analogique car il peut laisser couler l’eau d’un infime filet à un fort débit en passant par une infinité de débits intermédiaires alors que l’interrupteur qui commande l’allumage de votre Pc est un organe de type logique car il est soit ouvert, soit fermé provoquant l’allumage ou l’extinction de votre machine.
Sommaire
Fabriquer la sonde thermique
Comment fonctionne le port joystick d’un PC ?
Celui-ci est basé sur ce qu’on appelle en jargon électronique un “circuit RC”, c’est-à- dire l’association d’une résistance R et d’un condensateur C. Une résistance comme son nom l’indique est un organe qui résiste au passage du courant, le condensateur quant à lui peut être assimilé à un petit réservoir d’énergie.
Pour faire encore une fois une analogie, imaginez que le courant circulant dans notre montage est un cours d’eau, la résistance est un étranglement placé sur ce cours d’eau (plus la résistance est élevée, plus l’étranglement est important et plus le débit d’eau sera faible), le condensateur lui, serait une grande cuve placée sur le cours d’eau, et qui se remplira plus ou moins vite en fonction de l’étranglement placé en amont,c’est-à-dire en fonction de la résistance.
Cela nous amène à la règle fondamentale d’un circuit RC: T = RC où T (lettre grecque TAU) une constante de temps est donc fonction de la résistance R de notre composant Résistance et de la capacité C de notre composant condensateur. En clair, cela veut dire que notre condensateur sera chargé en un certain temps qui va dépendre de la résistance placée en amont et de sa propre capacité.
Et notre port joystick dans tout ça ? Et bien c’est très simple, une carte joystick et son joystick connecté constitue en fait plusieurs circuits RC. Le joystick PC est tout simplement constitué de deux résistances variables : une pour l’axe des X, une autre pour l’axe des Y. Les condensateurs eux, se trouvent sur la carte joystick à côté de quelques composants additionnels. Voici le schéma de principe d’un canal du port joystick :
Schéma de principe
On constate que le condensateur C va se charger au travers de la résistance ajustable R du joystick.Le comparateur de tension Sv changera d’état logique lorsque le condensateur aura atteint la charge voulue(déterminée par Vref). Selon le temps qu’il aura fallu à ce comparateur pour basculer, on en déterminera la valeur relative de la résistance.Enfin, avant chaque mesure, il faut décharger le condensateur pour ensuite le laisser se charger à nouveau pour la mesure suivante. L’interrupteur K permet cette décharge. Voilà, un port joystick n’a plus de secret pour vous ! Et quel est le rapport avec notre thermomètre électronique ? Et bien si le port joystick permet de mesurer la variation de résistance du joystick, il peut tout aussi bien servir à mesurer la variation d’autres résistances !
La thermistance
La thermistance est un petit composant passif dont la résistance varie, vous l’aurez deviné, en fonction de la température. Il suffit donc de substituer à votre joystick une thermistance pour obtenir un thermomètre !
Exemple de deux CTN de 100 K
Voici un exemple(voir graphique 1) de caractéristique d’une thermistance à Coefficient de Température Négatif (CTN).
Vous remarquerez sur la courbe ci-dessous que la résistance augmente quand la température diminue. Notez également que cette courbe suit une variation logarithmique.Une représentation avec une échelle semi-logarithmique nous donne la courbe linéaire qui figure sur le graphique 2.
Résistance en K Ohms, Graphique 1
Résistance en K Ohms, Graphique 2
Le montage
Comme vous le montre le schéma ci-dessous, le montage est des plus rudimentaires car il suffit de relier les deux broches de la thermistance aux broches adéquates du port joystick et c’est tout !
La thermistance n’est pas un composant polarisé, il n’y a donc pas de sens de branchement à respecter. Si vous souhaitez ne faire qu’une mesure à la fois, une thermistance suffit (R1). Selon vos besoins,vous pouvez en câbler jusqu’à 4. Il existe des thermistances de différentes valeurs. Nous avons retenu une valeur de 100 K à 20°C qui permet d’obtenir de bons résultats.
Comme nous le verrons tout à l’heure lors de l’opération d’étalonnage, il nous faudra isoler correctement les broches de la thermistance car elle sera plongé dans l’eau. Une couche de vernis à ongle appliqué sur les broches et la soudure assurera cette isolation (n’ayez crainte, les tensions et courants mis en oeuvre sont très faibles et même si l’isolation n’était pas parfaite, il n’y a de danger ni pour vous, ni pour votre précieux PC).
Branchements à respecter
L’étalonnage
Afin de pouvoir quantifier les grandeurs mesurées, il convient de procéder à l’étalonnage de notre thermistance. Comme le montre le graphe n°2, la thermistance présente une caractéristique quasi linéaire une fois ramenée dans le domaine logarithmique et c’est tant mieux car cela va nous simplifier la tâche !
Deux points définissent une droite, il nous suffit donc de deux valeurs, assez éloignées si possible, pour obtenir la caractéristique de la thermistance.
Comme vous ne disposez sans doute pas de thermomètre étalon, il nous faut trouver dans notre environnement quotidien ces deux températures de référence :
Une grande casserole remplie d’eau que vous porterez à ébullition nous fournira une référence de 100°C (une fois la casserole retirée du feu, procédez à la mesure rapidement car moins de trente secondes plus tard, la température de l’eau aura chuté à 95°C).
L’autre valeur de référence pourrait être fournie par le corps humain généralement à 37°C (un thermomètre placé sous la langue ou sous l’aisselle donne généralement 36°C, s’il vous prenait l’envie d’essayer ailleurs pour obtenir 37°, nous n’avons pas prévu la sonde idoine ! 😉 ).
Si vous avez un thermomètre d’intérieur vous pouvez aussi simplement prendre la température ambiante. N’oubliez pas que pour être valide, cet étalonnage doit être réalisé avec une thermistance correctement isolée.
Dernière mise à jour le 2 décembre 2018