Bande chauffante et controleur ...economique et nomade

[Batbihirulau]

Bonjour à tous

Je voulais vous faire profiter du résultat d'un petit ProjetCovid...

 

Quand je pars en sortie, j'ai toujours en tête l'économie d'énergie, histoire de ne pas avoir à trimbaler 50kg de batterie.
Du coup, je me suis penché sur le cas de nos bandes chauffantes anti buée.
Les modèles chinois sont plutôt bien faits et pas trop chers:
-bande velcro
-dispo en plusieurs tensions
-dispo pour plusieurs diamètres
-livré avec un ...contrôleur (une chinoiserie pseudo PWM)
-ils sont beaux



Sans rentrer dans le détail (sauf si vous insistez )
, on s'aperçoit que pour éviter la formation de buée, il nous suffit de maintenir une température de tube très légèrement supérieure à l'ambiante.
Tout est dit, il me fallait:
-2 capteurs de température, l'un pour l'ambiante, l'autre au plus prés du tube (ou de l'optique)
-la résistance (mais ça on l'a dans la bande chauffante)
-un peu d'intelligence pour gérer ça (un tout petit micro contrôleur ATtiny fera le job)

Au final, le but était d'avoir ça (une image vaut mieux qu'un discours):


-le power pack est un modèle très standard (alim USB obligatoire)
-le contrôleur, c'est le petit truc noire (en version provisoire sur la photo)
-une sonde de température ambiante (attachée au contrôleur)
-la bande chauffante modifiée intégrant la sonde de température "tube". Malgré la modif, cette bande chauffante reste entièrement compatible avec le contrôleur d'origine, celui qui est livré d'office.

Au final, j'ai monté tout ça sur ma 80ED.
Pour vérifier le fonctionnement, j'ai branché 2 thermocouples: l'un en contact avec la sonde extérieure (en bas sur l'image), l'autre entre le tube et la bande (en haut). Les thermocouples sont au bout des fils bleus sur la photo).



Les 2 températures sont lues sur l'appareil adéquat:


2,7°C, c'est largement suffisant pour nos besoins.
Au niveau conso, sur une heure, la résistance n'aura été alimentée (indiqué par une loupiotte rouge) que pendant 20min par intermittence, pour maintenir la différence de température. C'est tout.

Alim OFF (nuit) (là, c'est la boitier définitif):


Alim ON (jour):


Pour résumer:
-il faut une bande chauffante chinoise en 5V (quel que soit la longueur)
-la modifier (soudure, couture)
-réaliser le contrôleur qui remplace celui d'origine
-attendre une soirée embuée

Et en plus, ça marche!!!!

(L'idée de base avait été émise par un certain Gerard33    dans un ancien post sur WA. Je n'ai donc rien inventé, tout au plus miniaturisé)

[Batbihirulau]

Aprés avoir peaufiné les divers composants (boitier, PCB, etc), voici la version définitive.

Et rien ne vaut une mise en situation pour "voir" le résultat:

 

Les dernières soirées ont été particulièrement humides. J'ai profité d'un bout de ciel dégagé pour mettre 2 objectifs en position verticale (donc en direction du ciel!!!).

L'un, le 28-105 (58mm de diamètre), était "as is".

L'autre, le samyang 135 (82mm de diamètre), était équipé de la bande modifiée et du contrôleur qui va bien alimenté par un power bank.

Aprés 1h dehors, le résultat en image:

 

Câblage et installation:

 

Objectif "sans":

 

Objectif "avec":

 

Le tout alimenté en 5V (power bank standard), conso 250mAh quelle que soit la T° extérieure (testé de -10°C à +19°C).

 

Voila donc un anti buée trés portable/économique et parfait pour mon set up nomade (APN, lulu)

Vu le coté autonome et miniature, je pense même l'adapter au secondaire de mon Newton.

 

Fred

[sebseacteam]

Excellente initiative et très bien argumentée.

Avec le temps en ce moment c'est particulièrement adapté 😉

[Batbihirulau]

Merci.

D'ailleurs quelques exemplaires sont en test chez des copain(e)s.

J'attends leur retour. Ils ont déjà surmonté la partie DIY (modif de la bande). 

Modifié 29 octobre 2020 par Batbihirulau

[Arnoflo]

Tu m'as donné envie de bricoler! Bandes chauffantes commandées en 3 exemplaires (2 pour les oculaires et une pour le chercheur). Pour l'instant je resterai en manuel, mais pourquoi pas automatiser tout ça à l'occasion en suivant ton tuto!

[Hans Gruber]

Bonjour

 

Pour ma part j'utilise ça pour les objectifs :

https://www.ebay.fr/itm/Useful-USB-Heating-Heater-Winter-Warm-Plate-for-Shoes-Golves-Mouse-Pad-ti/202987878148?hash=item2f43053704:g:3w0AAOSw4cFdqrRT

 

ou ça pour des tubes plus gros :

https://www.ebay.fr/itm/AU-USB-Electric-Heater-Vest-Heated-Pad-Cloth-Jacket-Winter-Warmer-Heating-Mat-S/363068756859?hash=item548895937b:g:FZEAAOSwPc1d1Pzh

 

Un élastique autour pour bien la plaquer, plus une vieille chaussette avec le bout coupé aux ciseaux pour faire un manchon isolant par dessus. Ça marche très bien et ça coûte une misère.

Modifié 31 octobre 2020 par Hans Gruber

[Batbihirulau]

En effet, ces résistances peuvent être intéressantes, puisqu'elles sont en 5V.

Tu peux ensuite les modifier pour y intégrer le capteur de T°, et le contrôleur fera son job en autonome, sans avoir à régler quoi que ce soit.

 

Tu sembles disposer des 2 modèles, est ce que tu pourrais détailler les dimensions de chacun?

[Tulkas]

Bonne idée, aurais-tu un peu plus d'informations à fournir - schéma de connexion, programme ?

[Batbihirulau]

Il y a quelques infos supplémentaires ici, notamment sur le soft.

Pour ce qui est du design, je m'étais basé sur un module Digispark modifié.

J'ai finalement opté pour le re-design du PCB avec des composants en 0603 🤔

C'est de la microchirurgie mais ça ressemble à ça:

 

 

Ensuite, ça s'interconnecte comme ça:

[Hans Gruber]

Il y a 8 heures, Batbihirulau a dit :

En effet, ces résistances peuvent être intéressantes, puisqu'elles sont en 5V.

Tu peux ensuite les modifier pour y intégrer le capteur de T°, et le contrôleur fera son job en autonome, sans avoir à régler quoi que ce soit.

 

Tu sembles disposer des 2 modèles, est ce que tu pourrais détailler les dimensions de chacun?

 

Je ne les ai pas sous la main (je ne rentre que le weekend), mais les grises font 10x4cm. La grosse résistance fait 35x15cm. Il y a un bouton qui permet d'ajuster la puissance sur 3 niveaux. On les trouve aussi sans fiche USB pour encore moins cher (ce qui t’arrangerais peut être si tu soudes les connections sur le circuit).

Je fixe ça un peu à la manouche, mais avec une machine à coudre il y a moyen de faire quelque chose de très propre.

 

J'en ai aussi quelques uns dans ce genre :https://www.ebay.fr/itm/1PC-USB-Baby-Bottle-Warmer-Portable-Milk-Travel-Cup-Warmer-Heater-Bottle-Co-wf/313251045961?hash=item48ef37a249:g:4MEAAOSwT8FdG2UY

Ca fonctionne très bien, mais le diamètre est trop petit pour faire le tour de ma 80ED avec le velcroc, donc il faut mettre un gros élastique par dessus.

 

Pour regler la puissance j'utilise ça : https://www.amazon.fr/régulateur-Puissance-portatif-Portable-dalimentation/dp/B08GFNW6Y3/ref=sr_1_1?__mk_fr_FR=ÅMÅŽÕÑ&dchild=1&keywords=Module+de+régulateur+de+Puissance+portatif+Portable+DC-DC+USB+Boost+5V+à+3.3V+9V&qid=1604427530&s=electronics&sr=1-1

 

mais il faut faire attention de ne pas trop dépasser 5V. Généralement je fais tourner à 3V et ça suffit.

[Majol]

Jolis bricolages!

 

Pour ma part je cherche un contrôleur automatisé (sans pilotage par ordinateur) mais j'ai un problème.

En effet j'ai vu qu'il existe d'une part des contrôleurs "DeltaT" qui enclenchent les bandes chauffantes pour assurer une différence de température au-dessus de l'ambiante, ils ont donc une sonde de température ambiente, et autant de sondes de températures que de canaux contrôlables (voir p.ex. Lacerta DeltaT).

D'autre part il existe des contrôleurs enclenchés à partir du point de rosée (voir p.ex. PegasusAstro DewMaster).

Quel type de contrôle serait le meilleur?

 

Bien sûr le meilleur ce serait d'utiliser les deux idées simultanément, en assurant toujours une température de chaque bande chauffante un peu au-dessus du point de rosée, pour peu que celui-ci soit supérieur à la température ambiante.

C'est idiot, mais je ne crois pas que cela existe...

On peut probablement faire cela via pilotage par ordi, avec les interfaces/capteurs appropriés (p.ex.Pegasus Ultimate Powerbox v2), mais c'est très cher et ce n'est pas ce que je recherche à l'instant.

 

Je me réjouis d'avoir vos opinions!  (ou vos bricolages... je peux utiliser un fer à souder si c'est pas trop difficile)

 

[Tulkas]

@Majol, si tu bricole un peu, il y a ce projet "open source" : https://sourceforge.net/projects/arduinonanodewcontrollerpro/

Il offre pas mal de possibilité de paramétrage et une fois réglé, plus besoin d'ordinateur, il gère tout seul.

[Hans Gruber]

Bonjour

 

En réalité asservir les résistances à une température n'est pas forcément utile, ni même une bonne idée : Pour ne pas déposer de buée il faut que la lentille soit au dessus de la température de rosée, or celle ci n'est pas nécessairement à la température du tube. Pour avoir un régulation vraiment efficace il faudrait mesurer t° et hygrométrie ambiante, et calculer la puissance selon une abaque.

[Batbihirulau]

Bonsoir,

Si on veux être extrêmement rigoureux, oui, il faudrait calculer le dew point (donc mesure humidité, ...) ce qui rajoute à chaque fois en volume au contrôleur.

 

Je pense que tout cela est un peu superflu pour les simples raison que:

-La temperature de la bande, n'est pas la température du tube, et encore moins celle de la lentille (refracteur)

-la température d'une lentille n'est pas homogène sur sa surface

-mesurer un T° ambiante peut paraitre simple, mais attention à l'environnement proche (le moindre courant dan un MOSFET produit un échauffement sur u n PCB...)

Du coup, on peut calculer tout ce que l'on veut, certes ça marchera in fine, mais la complexité augmente.

 

Ce que j'ai mis en œuvre dans mon contrôleur est un simple DeltaT qui est largement suffisant (on sent à peine la chaleur de la bande).

Ca fonctionne quelque soit le taux d'hygro.

 

Ce qui est intéressant, IMHO, c'est de voir comment on peut simplifier le problème, et non pas le compliquer.

 

[Hans Gruber]

Je suis exactement de ton avis. J'ajouterai que le plus simple serait encore de faire des essais pour viser la puissance minimale nécessaire, puis d'appliquer cette puissance sans mesurer quoi que ce soit par la suite.

[Batbihirulau]

Ca, ça correspond au principe le plus basico-basique, oui.

C'est ce que fait le (pseudo) contrôleur chinois qui accompagne beaucoup de nos bandes chauffantes.

Ça fonctionne, sans aucun doute. Le seul inconvénient est que l'energie électrique consommée n'est pas maitrisée (pour le nomade). Et aussi, tu peux être amené (involontairement) à surchauffer. Certes il n'y aura plus de buée, mais d'autres soucis peuvent apparaitre (veine chaude, gradient de T°).

Avec un Delta T, tu maitrises la conso et l'échauffement des parties optiques, sans contrôle dpar un PC (en autonome donc).

[chris277]

Coucou les amis, 

Au dernier confinement j'ai développé dans les idées exposées, calcul du point de rosé et commande PID en PWM en fonction de delta T, arduino nano. Motivé avec le RASA plein de buée l'hiver dernier... ça doit bouffer un peu pour lui même quand même. La sonde ambiance est ventilée par un petit ventilo lui aussi en PWM, par rapport à une CTN qui contrôle la temp du MOSFET. 12 à 24 V par contre. Autonome aussi. Composant récupérés pour beaucoup dans une alim de PC fixe grillée.

Modifié 20 novembre 2020 par chris277
complément

[Hans Gruber]

il y a une heure, Batbihirulau a dit :

Ca, ça correspond au principe le plus basico-basique, oui.

C'est ce que fait le (pseudo) contrôleur chinois qui accompagne beaucoup de nos bandes chauffantes.

Ça fonctionne, sans aucun doute. Le seul inconvénient est que l'energie électrique consommée n'est pas maitrisée (pour le nomade). Et aussi, tu peux être amené (involontairement) à surchauffer. Certes il n'y aura plus de buée, mais d'autres soucis peuvent apparaitre (veine chaude, gradient de T°).

Avec un Delta T, tu maitrises la conso et l'échauffement des parties optiques, sans contrôle dpar un PC (en autonome donc).

 

Je me suis sans doute mal exprimé, ce que je voulais dire c'est que mesurer la température revient à fixer une puissance, car pour une puissance donnée on a directement un delta de température donné entre la surface que l'on chauffe et la température ambiante.

Il suffit donc de faire des essais, et quand on a une puissance juste suffisante pour éviter la buée on garde le même réglage, et la consommation est maîtrisée.

 

Personnellement j'utilise des petits convertisseurs USB, et j'ajuste directement la tension.

 

Pour maîtriser la consommation il faut plutôt travailler sur l'isolation extérieure ; par exemple voici ce que j'ai sur ma lunette :

 

C'est une vraie catastrophe, parce que le tube est en carbone (qui est mauvais conducteur) et l'isolant externe est une chaussette ; il y a au moins 2/3 de puissance perdue. Il faudrait plutôt que j'utilise un tapis en mousse aluminisé, mais je n'ai encore pas pris le temps de le faire.

[Batbihirulau]

Tu as résumé l'essentiel du problème : le transfert thermique entre la partie chauffante (la bande) et la partie optique (la lentille de la lunette) n'est pas maîtrisé.... du coup, on ne peut que se contenter d'expérimentations (delta T ou puissance). Mais ça marche!!

Modifié 21 novembre 2020 par Batbihirulau
Y'a des fotes...

[Majol]

@batbihirulau, @Hans Gruber,

OK je suis d'accord qu'il y a une partie d'expérimentation inévitable, quelle que soit le système,

surtout à cause de la relation pas évidente entre la température au niveau du capteur, et celle de l'optique correspondante.

 

Mais pour une solution sérieusement économe il me semble qu'une procédure comme celle qui suit serait bonne:

- fixer par expérimentation pour chaque couple (capteur-optique associée) une puissance de chauffage adaptée à la charge thermique

   (un gros objet a nesoin de plus de puissance pour un même Delta T),

  en tenant compte que le temps de contre-réaction du chauffage en dépend, et qu'il y a une limite au courant total disponible

- déterminer par expérimentation la différence de température DTopt entre capteur et optique pour chaque couple

  (dans des conditions de chauffage usuel..., en fait cela doit dépendre pas mal de la température ambiante Tamb.)

- faire le delta T total de chaque circuit avec le point de rosée (Tcapt. - DTopt. -Trosée) et enclencher le chauffage du circuit si delta T est négatif

- pour les résistances sans capteur utiliser (Tamb.-DTrad-Trosée), ou DTrad est une estimation (déterminée par l'expérimentation)

  de la perte de chaleur par rayonnement au-dessous de la température ambiante)

 

L'avantage d'être asservi avec le point de rosée est que s'il n'y pas besoin de chauffage du tout l'installation ne consomme pas!

Donc cela a un avantage important, surtout à l'entre-saison, quand on ne sais pas si - ou quand - est-ce que l'on franchira le point de rosée.

 

@Chris277,

Bravo pour ce bricolage qui semble vraiment super! Même si tu ne donnes pas tous les détails, il me faudrait beaucoup de temps pour y arriver.

@Tulkas,

Idem, mais cette fois-ci aussi au niveau soft, dépassé même si je programme un peu!

 

En résumé, j'hésite encore encre les deux contôleurs déjà mentionnés (Lacerta DeltaT, et PegasusAstro DewMaster, ainsi que le modèle russe "R-sky automatic controller"),

sur lequel je vais ajouter une couche de pragmatisme "à la batbihirulau et Hans Gruber".

 

Merci pour vos réponses, et suis encore avide de vos commentaires et suggestions, d'autant plus si je fais une erreur dans les raisonnements ci-dessus!

 

[chris277]

@Majol

Alors capteur ambiant, sur la carte principal le truc blanc en grille est un DHT22. D'après la doc, il vaut mieux le ventiler. Après essaies les valeurs de HR varient avec parfois de petits pics rapides. Alors dans l'arduino, je vais une moyenne glissante sur 3 valeurs consécutives et j'ai rajouté un condo de découplage sur sa ligne d'alimentation au plus près. le lissage numérique améliore déjà beaucoup les choses et pas encore testé avec le condo. Le petit ventilo est alimenté en 8V (au lieu de 10) via un transistor piloté en pwm par une sortie du nano et indexé à la mesure de CTN verte coté Mos et montée en diviseur avec un résistance et la tension est lue sur une entré qui numérise du Nano. l'air arrive directe sur le DHT22 puis s'écoule à l'opposé du boité pour sortir sur le coté du boitier et en passant par le Mos et le régulateur 8V.

Ensuite, au bout du gros câble noir bien souple en silicone, il y a un DS18B20, one wire qui donne la température telescope lue sur des des entrée numérique du nano.

Le mos à effet de champ est un 2SK2698 récupéré et piloté en 12V par 2 transistors NPN PNP (qui alternativement charge et vide la gate du mos) eux même pilotés par une sortie PWM du Nano.

J'ai filtré en CLC l'entrée du courant principale de la PWM, c'est environ 500 Hz sur Arduino natif qu'il faut rejeter.

bref bien amusé en électronique. Faut que je teste sous peu à l'oscillo puis sur le terrain, surtout pour les constantes du PID.

Modifié 21 novembre 2020 par chris277

[Majol]

Super c'est impressionnant!

[Majol]

Un autre contrôleur anti-buée intéressant: http://www.usb-foc.us/shop/product/new-usb-dewpoint-v3-11

Pour le moment ce serait mon favori, malgré son prix (malheureusement je n'ai pas le temps de bricoler en ce moment).

Y-a-t'il des retours sur ce contrôleur? 

[chris277]

@Majol

il a l'air bien compacte, quelle type de régulation fait il, on se sait pas, mais il gère 2 résistances on dirait.

[Majol]

Il y a 9 heures, chris277 a dit :

@Majol

il a l'air bien compacte, quelle type de régulation fait il, on se sait pas, mais il gère 2 résistances on dirait.

 

Le type de régulation qu'il fait est très bien expliqué dans le mode d'emploi disponible: voir pièce ci-jointe.

Le schéma de régulation est pour moi tout à fait compréhensible, et convaincant.

Le v3 a quelques améliorations en plus, détaillées ici: https://www.teleskop-express.de/shop/product_info.php/info/p8322_USB-Dewpoint-Controller-Set-for-dew-heaters.html

 

J'ai posé quelques questions à Vincent Auvray, de USB_Focus (désolé je recopie et édite rapidement de mes mails en anglais...):

- Is it possible to directly plug the device directly in my 12V battery, or do I absolutely need an enclosed power supply?

  (it seems that v3 could, cf the site http://www.usb-foc.us/shop/product/new-usb-dewpoint-v3-11

   whilst v2 is supplied with a stabilized power supply, so I think that it could not)

- Is there a Mac OS X driver? (since USB_TelescopeController is available on Mac)

- How the parameters "threshold 1" and "Threshold 2" can be set without a computer?

- How to choose automatic mode, to bind/unbind output #2 & #3, and to choose “agressivity" without a computer?

- Is is possible to change the length of the two cables holding temperature sensors: they look quite short on the picture!

  I would like 3m at least for one of them (to regulate a separate box with eyepieces, or a second telescope).

  I believe that the temperature reading would become less precise, but I may not care.

  Where would it possible to buy an extension cable? Or where would I find the connectors to make one? 

  If not, can you make for me an extension? Or eventually make longer cables on demand?

J'ai vu sur certains forums qu'il n'est pas toujours très reactif, mais j'espère bien recevoir quand même assez rapidement des éclaircissements!

 

USB_Dewpointv2 What it is and how to use it 22.10.2014 FR.pdf

Modifié 24 novembre 2020 par Majol

[Batbihirulau]

Il y a 23 heures, Majol a dit :

Un autre contrôleur anti-buée intéressant: http://www.usb-foc.us/shop/product/new-usb-dewpoint-v3-11

Pour le moment ce serait mon favori, malgré son prix (malheureusement je n'ai pas le temps de bricoler en ce moment).

Y-a-t'il des retours sur ce contrôleur? 

C'est une belle bête en effet.

Les possibilités offertes par ce matos sont impressionnantes mais est ce utile en nomade?

Et j'avoue que le prix n'est plus très ... économique.

 

[Majol]

@batbihirulau

C'est clair!

Et j'adore bricoler, mais c'est vraiment une question de temps disponible...

J'ai beaucoup apprécié vos réalisations ci-dessus, et elles seront utiles pour de nombreux d'entre nous!

Modifié 24 novembre 2020 par Majol