Mesure et détection de niveau de liquide

Mesure et détection de niveau de liquide capacitif

Principe de mesure capacitive du niveau d’un liquide

La mesure du niveau d’un liquide se fait par la mesure de variation de la capacité du capteur.

Le capteur est un condensateur formé de deux armatures conductrices isolé et séparé par ce qu’on appelle un diélectrique. la surface des armatures, leur écartement ainsi que la nature du diélectrique sont les éléments qui permettent de définir la valeur de la capacité.
Dans notre cas, la surface et l’écartement des armatures sont constante, c ’est donc la nature du diélectrique (air ou liquide) qui va déterminer la valeur de la capacité du capteur.
Voir définition du condensateur

Donc a vide, le capteur a une valeur capacitive minimum, cette valeur est maximale quand le capteur est complètement plongé dans le liquide.
Pour la mesure, nous allons charger et décharger alternativement le condensateur formé par le capteur.
La courbe de charge du condensateur est fonction de la valeur de la capacité.

Dans notre principe, le capteur va être déchargé a fréquence constante, au moment tm, mais la valeur de la tension de charge au moment de tm va être mesuré, et nous indiquer la valeur de charge, donc aussi la valeur du niveau du liquide. La valeur de tm est fonction de la valeur du capteur a vide

Mesure et détecte les niveau haut et bas, pour alarme ou mise a niveau automatique.

Alimentation 12Vcc
Sorties contacts secs relais jusqu'à 230Vac, 5A
Sortie analogique réglable 0-11Vcc
Seuil de détection réglable de 0 à 100%
Ecart de seuil haut et bas réglable de 10% à 100%
Possibilité de seuil sans écart

La précision n'est peut être pas très élevée, ...quoique...

Bien entendu des améliorations peuvent être apporté pour en augmenter la précision, mais le but ici est de faire un montage simple et peu couteux.

Schéma électronique

Schéma d'implantation composants

Doc téléchargeable

Detection de niveau liquide doc (883.41 Ko)

Le capteur

Pour mes premiers essais, j'ai réalisé un capteur a l'aide de deux plaques de circuit imprimé d'environ 50mm x150mm, avec la partie cuivre suivant le dessin suivant.

Un fil est soudé sur chaque plaque, correspondant aux borne du condensateur.

Toutes les parties conductrices des plaques et fils sont isolées avec du vernis afin de ne pas être en contact avec le liquide, et donc réalisé un condensateur.

Les plaques sont assemblées par des vis nylon, et tenu avec un écart d'environ 1.6mm a l'aide de deux rondelle également en nylon. Les faces cuivre sont mise en vis à vis.

Le condensateur ainsi obtenu varie de quelques picofarad (a vide) a une disaine de nanofarad complètement immergé dans l'eau.

Mais le capteur peut être réalisé avec d'autres dimentions pour adapter a la hauteur de liquide à mesurer.

Il peut également être réalisé avec un tube et deux bandes conductrices collé de chaque coté du tube. Toujours isoler les conducteurs...

Mon premier capteur ( deux plaques montées en vis à vis coté cuivre )

Les applications qui peuvent en découler...

Indicateur de niveau de liquide dans une cuve
Remise a niveau automatique de liquide (piscine, cuve....)
Vidange automatique de trop plein (Cave...)
Détection d'innondation
Alarme de niveau
Pluviomètre électronique
...

Ce montage fonctionne pour la mise a niveau d'un ami, premier exemplaire.

Dans ma cave, où j'ai un trou se remplissant de l'eau de ruissellement et d'infiltration.

Le trou n'est pas assez profond pour une pompe avec son système de commande a floteur, il était impossible que la pompe démarre,

J'ai donc installé le détecteur de niveau, avec un bargraphe me donnant le niveau dans le trou ainsi qu'un compteur

qui m'indique le nombre de fois que la pompe se met en route

En voici les photos

Ceci permet de limiter le niveau de l'eau dans un espace restreint.

Bien sur, il faut bloquer le capteur flottant dans la position haute.