Ce circuit, qui utilise une simple thermistance NTC reliée à un seul circuit intégré LM3900, vous signalera (mais pas avant cet hiver en principe) quand la route est verglacée, afin de vous éviter de partir avec votre voiture en patinage involontaire.
Ce montage peut également être utilisé pour contrôler si la température d’un frigo industriel descend normalement (ou si la porte est mal fermée) ou encore pour vérifier si la température d’une couveuse diminue à cause d’une coupure de courant.
Le principe de la thermistance NTC (résistance thermosensible) est que sa valeur ohmique diminue lorsque la température dans laquelle elle est immergée augmente ; par conséquent elle augmente quand la température ambiante diminue. Il est donc facile de faire correspondre une plage de températures autour de 0 °C (plage où le verglas risque de se former) avec un éventail de valeurs résistives. Nous avons monté une thermistance NTC à vis (en forme de boulon) ayant une valeur de 5 k environ à 0 °C. Mais comme les variations de température sont dérisoires, nous devons les amplifier en courant et pour cela nous utilisons des amplificateurs opérationnels de type Norton qui, justement, amplifient en courant.
Figure 1 : Schéma électrique du détecteur de verglas.
La thermistance NTC R3 (elle a les dimensions et l’aspect d’un petit boulon) sera fixée sous le parechoc avant. Le circuit est alimenté par le 12 à 14 V de la batterie du véhicule (ou pour une autre application par une alimentation pouvant fournir 14 Vcc)
Liste des composants
R1 : 5 k trimmer
R2 : 1 k
R3 : NTC 2,2 k
R4 : 1 k
R5 : 150 k
R6 : 4,7 M
R7 : 4,7 M
R8 : 4,7 M
R9 : 4,7 M
R10 : 3,3 M
R11 : 33 k
R12 : 10 M
R13 : 1 k
R14 : 1 k
R15 : 10 M
C1 : 10 μF électrolytique
C2 : 10 μF électrolytique
C3 : 47 nF polyester
C4 : 47 μF électrolytique
C5 : 22 μF électrolytique
C6 : 100 nF polyester
C7 : 100 nF polyester
C8 : 100 nF polyester
C9 : 10 μF électrolytique
DL1 : LED rouge
DL2 : LED verte
IC1 : LM3900
IC2 : L7812
Sauf spécification contraire, toutes les résistances sont des 1/4 W à 5 %.
Figure 2 : Photo d’un des prototypes de la platine du détecteur de verglas.
Attention, le repère-détrompeur en U du circuit intégré IC1 «regarde» C6. La semelle métallique du régulateur IC2 est tournée vers R10.
Si nous appliquons aux deux entrées du premier opérationnel IC1/A deux courants identiques, DL1 et DL2 clignotent lentement.
Si le courant appliqué à l’entrée inverseuse – est inférieur à celui appliqué sur l’entrée non inverseuse + seule DL2 (verte) s’allume. Si le courant appliqué sur l’entrée inverseuse – est supérieur à celui appliqué sur l’entrée non inverseuse + seule DL1 (rouge) s’allume. Le courant appliqué sur l’entrée inverseuse se calcule avec la formule :
I = U : (R3 + R4) x 1 000
où I est le courant en mA, U la tension en V, R3 la valeur de la thermistance NTC à 0 °C et R4 la résistance montée en série, les deux en ohms.
A la température de 0 °C nous aurons donc :
I = 12 : (5 000 + 1 000) x 1 000 = 2 mA
Le courant appliqué à l’entrée non inverseuse se calcule avec la formule :
I = U : (R1 + R2) x 1 000
où R1 est un trimmer de 5 k et R2 une résistance en série de 1 k.
Ce qui fait :
I = 12 : (2 000 + 1 000) x 1 000 = 4 mA
L’allumage de la LED rouge nous avertit que la route est verglacée.
Le trimmer R1 sert à régler la température minimale pour laquelle nous désirons que la DL1 rouge s’allume pour nous avertir du danger.
Précisons encore que l’opérationnel IC1/D est un oscillateur à signaux carrés oscillant à environ 1 Hz (il sert simplement à faire clignoter les LED). Le régulateur IC2 L7812 sert à stabiliser à 12 V la tension provenant de la batterie (laquelle peut monter à 15-17 V sur un coup d’accélérateur).
Une fois la platine réalisée vous n’aurez qu’à fixer la thermistance NTC sous le parechoc avant avec son écrou, puis procéder au réglage de R1. Il faut régler ce trimmer R1 pour que sous une température de 0 °C (c’est-à-dire quand la route mouillée commence à verglacer) la LED rouge s’allume. Comme en été vous allez avoir du mal à trouver une route dans cet état, voici comment faire :
- Prélever un glaçon dans votre réfrigérateur et mettez-le en contact avec le corps de la NTC ;
- Après quelques instants, tournez lentement l’axe du trimmer R1 pour que la LED rouge s’allume ;
- Enlevez le glaçon (ce qu’il en reste avec une chaleur pareille !) et quand le corps de la NTC atteint +4 / +5 °C, vous verrez la LED rouge s’éteindre et s’allumer la verte.
Conclusion
Ce circuit emploie une thermistance NTC et un amplificateur opérationnel LM3900 pour détecter le verglas. Il est parfait pour les véhicules ou les systèmes de surveillance de température, car il indique lorsque la température se rapproche de 0 °C.
